特高压直流故障下源网荷协调控制策略及应用

特高压直流大功率失去将对受端电网安全运行造成严重冲击。文中针对特高压直流大功率失去下的频率恢复、直流近区输电断面过载、联络线功率超用,以及系统旋转备用不足等稳态控制问题,提出了源网荷协调控制策略。利用可中断负荷,建立调度—营销协同及省地一体化的负荷控制架构,实现特高压故障情况下发电、负荷及电网的协调优化控制,为特高压受端电网应对直流大功率失去下的调度故障处置提供了参考及借鉴。     

特高压直流故障下的负荷控制精准度研究

对于特高压交直流混联系统而言,若特高压直流发生故障,将导致系统频率下降、多断面严重越限、设备异常等问题。现有技术手段虽然能够在受端侧快速切除负荷,但负荷控制精度差,因此针对该问题,提出了改进的负荷控制方法。通过重新设计系统控制程序、重新修订特高压直流事故限电序位表以及负荷控制的细化,实现了特高压直流故障下精确切除负荷,为特高压直流系统发生故障时在受端电网侧实现精准切除负荷提供了参考。     

特高压互联电网一体化监视和故障协同处置方案及应用

随着特高压交直流电网的快速发展,电网送受端、交直流、调度机构上下级间的联系日趋紧密,局部故障波及全网的风险日益增大,调度实时运行控制的难度显著增加。在此背景下,分析了特高压交直流电网实时运行控制面临的挑战及需求,梳理出以往调度控制系统在支撑特高压电网运行控制方面存在的问题及不足。在此基础上,首先设计并提出特高压互联电网一体化运行监视和故障协同处置应用功能建设的总体目标、整体框架和主要模块;然后,从特高压电网运行状态同景监视、跨区故障协同诊断、多级调度故障预案联合执行、故障信息整合和多屏联动展示、源网荷优化协调、省地负荷协同控制等方面,对其关键技术进行了分析和论证;接着,结合在特高压送受端相关调控中心的工程实践,对其实际应用效果进行了介绍;最后,讨论了特高压电网调度控制领域未来可能的发展方向和关键技术。     

省地电网协同运行策略与实践

近年来国内发生多起电网事件,事后分析都与省地运行方式安排不当有关。为保证电网安全可靠运行,深入分析了省调度中心与各地区调度中心现有运行方式工作模式的缺陷,将分散在省调和地调的全电压等级在线数据进行统一整合,实现了多时序电网拓扑模型自动拼接。基于全联通遍历算法自动搜索薄弱接线方式并对负荷损失进行精确评估,进而快速识别高危客户供电风险。对实时电网运行控制对策进行省地联合分析,构建了未来电网协同模型并给出不合理重叠检修方式智能排查方法,实现了省地电网联合决策,可用于指导省级电网运行方式协同决策平台建设。通过在省级电网中实际系统的应用表明,提出的策略能有效避免省地运行方式冲突并实现对电网的协同决策。     

网侧分层接入500kV/1000kV交流电网的特高压直流系统控制保护方案

受端分层接入500 kV/1000 kV不同电压等级交流电网的特高压直流接线方式在世界上属于首创,其控制保护没有可借鉴的经验。系统研究了该种接线方式的直流控制保护系统方案。分析了特高压直流受端网侧分层接入500 kV/1000 kV交流系统接线方式对直流控制保护的特殊要求,提出了网侧分层接入特高压直流控制保护系统的分层结构和功能配置方案,分析了功率正送和功率反送运行方式下直流控制策略的差异,提出了适用于正、反送运行方式的直流控制策略。对分层接入控制系统的关键功能,如阀组间电压平衡控制、分接头控制、无功控制、功率转移及分配等功能进行了分析和研究,提出了各功能的原理及实现方法。提出了受端分层接入直流工程直流保护的分区和功能配置,以及与常规特高压直流工程的差异。最后对直流场测点配置进行了分析。研究成果已应用于在建的分层接入特高压直流工程。     

基于母线负荷预测改进的省地协同发电计划优化方法

省级电网进行发电调度优化时,其母线负荷中蕴藏的地区电网可调资源没有充分发挥其作用,从全局利益出发协同省地两级调度资源实现联合优化,可提高资源利用效率。该文提出了基于母线负荷预测改进的省地协同发电计划优化方法,根据母线负荷源荷属性进行分类,将地区有源网的电源成分和负荷成分分开考虑,改进母线负荷的预测方法;分析了地区电网节点电源和负荷在省调母线上的汇聚原理并提出母线功率转移矩阵,建立了母线可调度能力的求解模型,提出了母线价格–功率关系函数的生成方法;将母线负荷作为省地协同发电优化调度的媒介,构建了省地协同优化调度模型。算例结果表明省地协同方法可实现全省范围内电源的协调互补,提高电网安全经济运行水平。     

基于稳控技术的源网荷友好互动精准负荷控制系统

特高压直流严重故障时的紧急切负荷措施是阻止受端电网频率跌落的必要手段。结合稳控和营销负控系统特点,本文提出了以企业可中断负荷为精准控制对象的负荷控制系统。比较分析了稳控装置负荷控制与营销系统负荷控制方式的优缺点,介绍了精准负荷控制系统的整体架构,其中重点阐述了系统各层级功能定位、负荷控制原则和防止系统误动与拒动等关键技术。本文提出的精准负荷控制系统已在江苏电网建成投运,实现了350万千瓦秒级精准实时控制和100万千瓦毫秒级紧急控制能力。     

特高压多端混合直流闭环实时仿真研究

特高压多端混合直流输电技术在满足更远距离、更大容量可再生能源输送方面提供了一种更灵活的输电方式。本文以送端采用常规特高压直流(ultra-high voltage direct current,UHVDC)、受端采用双阀组混合换流阀串联结构所构成的特高压混合三端直流输电系统为例,搭建了双极特高压混合三端直流输电系统的RT-LAB实时仿真模型,实现了与直流控制保护装置的闭环接入,测试结果验证了闭环实时仿真模型与控制保护策略的有效性。该平台可方便地实现特高压混合三端直流输电控制保护系统功能和动态性能的验证,为特高压多端混合直流输电系统的应用提供技术支撑。     

全球能源互联网下的受端大电网柔性控制策略探讨

提出了一种基于用户智能互动的特高压受端大电网综合控制方法。由负荷柔性控制云平台配合已有的调度、营销系统,通过智能插座的微控和红外微调功能调节负荷。当特高压发生故障区外大功率来电失去时,负荷柔性控制云平台对虚拟电厂进行柔性精细化控制,大规模的虚拟电厂响应形成集群聚合效应,贡献大额功率支撑电网功率供需平衡,确保电网安全稳定运行。     

酒泉—湖南特高压直流对湖南电网稳控策略的影响研究

为了研究酒泉—湖南特高压直流对湖南电网稳控策略的影响,首先梳理了湖南电网现有的稳控策略,然后分析了特高压直流双极闭锁的受端稳控策略和受端换流站交流出线严重故障的稳控策略。从切负荷执行站的选择方式指出特高压直流受端稳控策略可能影响现有鄂湘联络线稳控策略。从特高压直流带来的潮流变化指出现有湘中内部断面稳控策略将失效,并提出切负荷与直流功率紧急控制协调配合的措施以应对受端电网交流线路严重故障。研究结果为酒泉—湖南特高压直流的受端稳控策略配置和湖南电网现有稳控策略调整提供了技术依据。     

系统保护中跨区直流频率调制与紧急功率支援的协调控制

为了保障中国特高压交直流混联电网的安全稳定运行,国家电网有限公司积极开展电网系统保护的构建,以提升电网的综合安全防控能力。但随着跨区直流作为灵活控制资源在系统保护中的应用,必须考虑直流功率快速变化会同时对送受端电网造成影响。在梳理中国电网系统保护建设的基础上,系统分析了基于频率响应的直流频率调制对大区电网系统保护的影响,进而从保障电网安全稳定运行和提高跨区控制资源利用效率的角度,提出了综合电网就地和远方信息的直流频率调制与紧急功率支援的协调控制方案,实现大区电网系统保护间的协调动作。最后,基于实际电网仿真算例验证了所提控制方案的有效性。     

基于源荷状态的跨区互联系统协调优化调度

随着跨区互联结构的日益完善及分布式电源的大规模接入电网,为充分利用区域间现有调度资源的互补效益,研究了基于源荷状态的跨区互联系统协调优化调度。以送、受端电网总运行成本及网损为目标函数,首先根据送、受端源荷状态,判断送端储能设备充放电状态及功率跨区流动状态。其次,考虑实际系统运行的各项约束,利用改进的基于粒子群优化算法的多目标搜索算法寻优,优化送端储能充放电功率、跨区联络计划及受端调峰火电机组出力。最后,以中国新疆地区实际电网为算例进行仿真计算。仿真结果表明,所提跨区优化调度策略可显著提升送、受端电网运行效益,充分发挥互联区域的互济合作。     

多直流馈入系统功率调控与机组出力恢复协调优化

含多直流馈入的受端电网发生大停电后,充分发挥直流系统启动后的调控能力是加快负荷恢复进程的重要手段,同时对系统恢复控制提出了更高的要求。在此背景下,提出了一种多直流馈入系统功率调控与受端系统机组出力恢复协调优化方法。首先,从直流系统逆变站的功率调控特性和多直流馈入系统与送/受端交流系统的交互作用这2个层面分析多直流馈入系统的功率调控特性,并建立相应的功率调控约束模型;然后,以机组爬坡时间和直流系统功率调控时间最短为目标,综合考虑直流系统、送/受端系统的约束条件以及常规发电机组的恢复运行约束等因素,建立直流馈入量调整模型,计及系统功率平衡、电压和频率安全、旋转备用等约束,构建多直流馈入受端系统的机组出力优化模型。在此基础上,将该问题建模为双层混合整数线性规划模型,实现传统机组出力和各直流传输量的协调优化,最小化机组出力调整时间,并达到避免直流传输量小幅调整的调度目标。最后,以含多直流馈入的IEEE 30节点、IEEE 118节点系统以及含多风电场的IEEE 30节点系统为算例验证所提模型的有效性。     

联络线故障停运后区域互联电网的紧急协调控制策略

为了减轻由多个区域电网互联组成的大电网因联络线突然断开而引发连锁故障的风险，提出一种以保证各区域电网内的重要关键线路运行为目标，当联络线突然断开后，若关键线路发生过载则对其潮流流入方向所在负荷节点采取按过载率成比例集中切负荷的紧急协调控制策略。以分区后的IEEE 118节点电网为例，采用可以对多个区域电网同时进行仿真的多沙堆停电事故模型，对其联络线故障后电网的连锁故障过程进行仿真实验。仿真实验结果表明，该紧急协调控制策略减轻了因联络线突然断开对多区域互联电网的影响，降低了连锁故障发生的风险。     

大电网自动电压控制技术的研究与发展

自动电压控制技术是当前国内外的研究热点.对比目前主要的3种自动电压控制模式,总结3种模式的优缺点.分析自动电压控制研究和实施的难点所在.从目标、时间和空间三个维度出发,归纳自动电压控制问题的3条研究主线,总结各自的研究重点.结合我国大电网的实际调度体制,深入探讨网、省、地三级协调的自动电压控制问题,给出可行的协调控制模式,提出亟待解决的4个特殊问题.     

省地AVC系统协调控制技术研究及其实现

基于电压分层控制及无功源区域性分布的特点,结合现代电网调度自动化系统(EMS)的一体化调度需求,阐明了省地自动电压控制(AVC)系统协调控制原理,提出了一种适合省地AVC系统联合优化的协调控制技术方案,并分别探讨了省调侧和地调侧的控制策略以及它们之间通信方案的实现.经实际系统的工程应用表明,所提出的技术方案和控制策略是...     

Short-term peak shaving operation for multiple power grids with pumped storage power plants

The East China Power Grid (ECPG) is the biggest regional power grid in China. It has the biggest installed capacity of pumped storage power plants (PSPPs) and is responsible to coordinate the operation of its five provincial power grids. A recent challenge of coordinating operations is using PSPPs to absorb surplus energy during off-peak periods and generate power during peak periods. Differing from the traditional operations of single power grids, however, the PSPPs are required to respond to load demands from multiple provincial power grids simultaneously. This paper develops a three-step hybrid algorithm for the day-ahead quarter-hourly schedules of PSPPs to meet load demands of multiple provincial power grids. A normalization method is first proposed to reconstruct a total load curve to deal with the load differences of multiple provincial power grids, and to reflect the effect of specified electricity contract ratio on multiple provincial power grids. Secondly, a heuristic search method is presented to determine the generating and pumping powers of PSPP. Thirdly, a combination optimization method is used to allocate the determined generating and pumping powers among multiple provincial power grids to smooth the individual remaining load curve for their thermal systems. Two case studies with greatly different load demands are used to test the proposed algorithm. The simulation results show that the presented method can effectively achieve the goal of shaving the peak load and filling the off-peak load for multiple provincial power grids.     

区域电网省级AGC控制区的灵活组合控制策略

针对省级控制区在电网调峰或事故处置等特殊时段存在备用不足的问题,提出省级控制区灵活组合控制的架构和策略。区域电网调控中心按照相邻区域备用共享等原则统筹决策,灵活选择省级控制区参与联合控制。首先基于现有各省级控制区边界模型和区域控制偏差(ACE)计算模式,区域电网自动发电控制计算各子控制区ACE后通过叠加快速得到组合控制区的ACE。然后结合省调实时上送的备用等信息,并考虑最低预留备用、频率偏差系数、实际可调等因素对组合控制区的ACE进行优化分配,经过省间(内)断面安全校验后下发给省级控制区执行。实现了打破省间壁垒实现控制区间备用的实时共享和事故下的紧急支援,减少控制区间的反向无谓调节。通过实际运行验证了控制策略的有效性。     

基于非线性方法抑制特高压联络线功率波动的控制策略仿真

针对现有特高压自动发电控制(AGC)策略存在省网调缺乏协调、特高压联络线功率存在长时间波动现象等缺点,提出了一种基于非线性PI控制的抑制特高压联络线功率波动策略。该策略在设置网调调节死区的基础上,结合网调和省调机组的实际出力,计算出区域控制误差(ACE)作为新的网调调节目标,不断调整比例、积分增益参数,使其随着ACE的变化而变化,进一步提高抑制特高压联络线功率波动的能力。对华中电网的仿真结果表明了该控制策略的有效性。     

基于改进同步时间法梯级水电站群间协调控制策略的研究

利用GPS对时功能,提出了一种改进同步时间法来保证各个调频电厂的时间同步,避免频差积分差异,为调频机组分散协调控制奠定了基础;以省级电网中的梯级水电站群为研究对象,提出了一种基于改进同步时间法的梯级水电站群AGC协调控制策略,实现了各梯级水电站所接入的地区电网间联络线负荷功率频率偏差ACE的控制,保证了区域电网频率恒定。以3机9节点系统为例,利用PSCAD软件构建了三区域等值模型及梯级水电站协调控制策略,验证了所提算法的可行性及有效性。