时空协调的大停电防御框架(一)从孤立防线到综合防御

由3篇论文组成的系列文章为现代电力系统设计了自适应时空优化的停电防御框架.论证了防御由相继事件演化为大停电灾难而应该具备的核心功能,包括广域测量与数据挖掘、在线稳定量化分析和控制、多道防线的优化和协调.作为第1篇,剖析了大停电的演化规律,探讨现代互联电网稳定性的特点及面临的挑战;评述了稳定分析、三道防线及恢复控制技术的现状和发展方向;提出将监控和数据采集(SCADA)系统扩展为动态SCADA(DSCADA)系统,将能量管理系统(EMS)扩展为动态EMS(DEMS).     

时空协调的大停电防御框架(二)广域信息、在线量化分析和自适应优化控制

在静态和动态信息的集成平台上,将安全分析功能从静态提升为动态,实现时空协调防御框架。为此,讨论信息的可靠性和动态数据采集点的优化布置;将实时信息和数值仿真结合,实现动态数据的深层挖掘。其核心功能是动态安全的定量评估技术,包括电流、功角、电压、频率的稳定裕度和低频振荡阻尼的评估,以及相应的灵敏度分析和稳定域估计。在此基础上,就可以按风险的概念实现在线预警、自适应优化的预防控制、继电保护、紧急控制、校正控制和恢复控制等各道防线的决策。     

南方电网综合防御框架的构思

针对南方电网复杂的交直流混合输电的特点,构思时空协调的停电防御框架。在广域信息平台、在线量化稳定分析和自适应控制决策等环节上,提升防御灾变的功能,即从静态到动态范畴,从离线到在线,从定性到定量,从固定设置到自适应优化;其中特别强调相继故障的风险预警和多方面的协调。其创新点和工程应用还包括：在没有数学模型的支持下,评估实测时间响应曲线的轨迹稳定裕度;非自治非线}生系统的特征根分析技术;高维受扰轨迹之间的相似度指标,及以其为基础的模型识别技术;将气象和雷电等非电力信息整合到停电防御框架中,对相继故障的风险进行仿真和预警;基于风险管理概念的协调控制。     

大电网安全稳定综合协调防御的工程应用

构建安全稳定综合协调防御系统是提高大电网安全稳定运行水平的重要技术措施。分析了实现大电网安全稳定综合协调防御系统工程应用的关键技术,介绍了在电网安全稳定时空协调的防御框架内研究开发的大电网安全稳定综合协调防御系统的工程实施与应用情况,包括技术特点和主要应用功能,阐述了其对大电网安全稳定运行与控制能力的提升作用。     

大规模可再生能源接入下的电力系统充裕性优化(二)多等级备用的协调优化

随着间歇性可再生能源接入比例的逐步提高,系统所需备用容量也相应增加。如果仅采用旋转级备用提供系统备用容量,不仅从经济上不可行,长期维持高比例的旋转级备用容量引起的排放也违背了可再生能源发展的初衷。调节性能灵活的非旋转级备用提供备用服务,有助于提升系统充裕性,是促进高比例可再生能源消纳的重要途径。针对现有非旋转级备用优化研究的不足,首先,文中分析了市场机制下发电侧和需求侧非旋转级备用的调度模式及优化模型。然后,考虑到旋转级备用与非旋转级备用在不同充裕性事件场景下存在物理—经济特性方面的差异性及互补性,进一步提出了综合考虑旋转、非旋转备用的混合优化方法。最后,通过算例分析,验证了所提优化方法的可行性和有效性。     

含高渗透率风电的地区电网预防-紧急控制协调优化

风电渗透率较高的弱送端电网,孤网后高频问题突出,若存在大机小网特征,由于紧急控制措施的离散性较大,单纯通过紧急控制,难以找到合适的稳控切机组合来保证电网频率稳定。提出一种辨识大机小网系统中紧急控制措施适应性的识别方法,并将现有紧急控制措施作为既有模型,综合考虑大规模风电接入的影响,并计及不同种类电源的综合控制代价,对预防控制与紧急控制策略进行协调优化。以蒙东兴安地区电网为例,仿真结果验证了该方法的有效性。     

关于紧急控制与校正控制优化和协调的评述

闭环离散控制是电力系统在大扰动后保持运行可靠性的主要手段,包括以故障驱动的紧急控制及由受扰轨迹驱动的校正控制。比较这2种方式的控制准则、动作时机、控制精度及代价,以及切机、切负荷和解列措施。若用紧急控制来应对小概率高风险的不确定因素,则在大多情况下将发生过控;若用校正控制来应对概率大的不确定因素,则机会成本很高。强调基于风险概念来协调这2种在物理和经济特性上都互补的控制方式,并提出解耦优化 — 聚合协调的求解方法。     

暂态稳定混合控制的优化:(一)单一失稳模式的故障集

基于扩展等面积准则(EEAC)关于暂态稳定量化分析和故障失稳模式(UM)的概念，针对暂态稳定混合控制，提出“解耦迭代（局部优化），聚合协调（全局优化）”的优化策略。按UM的异同将预想事故分为不同的故障子集，大大减少了约束优化子问题的数量；充分利用预防控制和紧急控制的互补性，并跟踪由于控制而改变的UM，求解各子集的稳控最优解。然后协调各个优化子问题，得到全约束空间中的最优解。全文分为2篇。该文针对UM相同的故障约束，从算法的初值、邻域和搜索策略三要素出发，深入分析了该非线性混合规划的内在规律，构造了具有问题特色的寻优算法，避免了在离散的控制空间和连续的控制空间之间的迭代。对实际电网的仿真验证了算法的有效性，并与解决01“背包”问题的多点贪婪算法进行了对照。     

超(超)临界机组新型节能协调控制系统的研究和应用

介绍了研究和开发的新型节能协调控制系统由锅炉控制负荷,汽机控制压力,调整压力设定值使得汽机高压调门全开,并通过凝结水节流参与负荷调节和优化锅炉燃烧率控制来加快负荷响应,同时应用汽机调门阀限调节技术实现一次调频功能。在基本满足电网AGC变负荷和一次调频功能要求的前提下,实现汽机高压调门全开的新型协调控制方式,提高机组运行经济性,实现节能减排。     

基于动态安全域的电力系统暂态稳定预防控制、紧急控制及其协调

针对预防控制和紧急控制之间的互补性特点,建立了预防控制和紧急控制协调控制优化问题的数学模型,并在基于扩展等面积准则的动态安全域的基础上,提出了预防控制措施和紧急控制措施搜索算法以及协调控制的优化策略.在进行预防控制措施搜索时,利用适应度函数解决了失稳模式冲突所带来的初始可行解难以求解的问题,全面反映了不同故障不同失稳模式的动态安全域交集的分布.提出的紧急控制措施搜索算法根据切机搜索过程中失稳模式的改变情况来改变最优切机点,避免了切机负效应的影响.最后在8机32节点的系统上进行的算例验证了所提方法的正确性.     

电力系统安全稳定控制的规划和应用

概述了电力系统在各种扰动情况的安全要求,根据这些要求提出安全稳定控制的配置应用原则及要求达到的效果。通常是按三道防线进行配置。对２类控制系统,预防控制和紧急控制的特点及各种控制措施的控制目标,控制手段和实现方法作了简要介绍。     

综合动态安全与静态电压稳定的协调预防控制

考虑不同稳定问题的预防控制措施通过控制中心的调度计划施行,共用一个控制通道,它们之间需要进行协调。首先提出了考虑综合安全约束的最优潮流(CSC-OPF)模型来描述协调预防控制问题,给出了该模型的2种应用模式:对当前运行点的最低成本协调预防控制和以提高极限传输功率为目标的最低成本控制。通过将综合安全约束解耦为运行可行性子约束、静态电压稳定子约束和动态安全子约束,将CSC-OPF模型转化为一个线性优化模型并采用连续线性规划方法来求解。通过新英格兰10机39节点系统算例验证了该方法的有效性。     

区域紧急控制的优化算法

基于ＥＥＡＣ提供的稳定裕度指标,对给定故障下的最优紧急控制决策给出数学模型,并提出适用的搜索策略,处理由于控制措施的负效应而使稳定裕度随控制量非单调变化的问题,通过计算机仿真快速求得全局代价最小的控制措施。所开发软件适用于多种离散紧急控制措施搜索问题,同时也可以满足连续控制措施的情况。     

Voltage stability preventive and emergency‐preventive control using VIPI sensitivity

Recently, power systems have become larger and more complicated, and the rate of occurrence of constant power loads has increased. Under a situation like this, concerns about voltage instability phenomena have been raised. Therefore, in addition to the conventional local voltage control, the necessity of a global on‐line voltage control scheme has risen. In this paper, we propose a method of on‐line voltage stability control including preventive and emergency‐preventive controls to retain voltage stability even if a severe fault occurs. According to the result of contingency analysis for severe faults, we consider operation of control equipment as preventive control. And in the case that the fault seems severe still after preventive control, we consider load curtailment as emergency‐preventive control. When we select the control equipment and loads to curtail, we use voltage stability index VIPI sensitivity. And we determine the amount of control and load curtailment using Optimal Power Flow calculation. The effectiveness of the proposed method is verified by simulations using a 28‐bus system. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 143(4): 22–30, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10128     

On-line Optimal Pre-decision Making for Stability Control

1.IntroductionCompetitiveusesofpowersystemshavebecomemoreandmoreimportantconcernforopenaccessofmodernpowersystems,therefore,dynamicaspectsofon-1inesecurityanalysesandcontrolsarebadlyneeded(DyLiacco,l979;CIGREWG,l997;Kunduf,l994;Riverinetal-,l994;Otaetal-,l996).Themaintasksofon-linetransientstabilityassessment(TSA)arequantitativeevaluationofthedynamicsecuritylevelbasedonactualoperatinginformation,estimationofvariousstabilitylimits,decision-makingsupportforpreventivecontrol,andpreparationo…     

电力系统暂态稳定协调控制策略研究综述

预防控制和紧急控制是保障电力系统暂态稳定的两项重要措施,二者之间存在较强的互补性.实现预防控制与紧急控制的协调对于电力系统的安全、经济运行具有重要意义.预想事故集的处理、协调控制模型建模及求解是实现实时暂态稳定协调控制的关键技术.本文综述了在协调控制过程中构建与外界环境因素有关的准实时预想事故集的方法,总结、评价了当前各种预防控制与紧急控制的搜索策略以及各种协调控制模型的寻优策略,以期展示该研究领域的最新进展和发展趋势.     

暂态稳定混合控制的优化:(一)单一失稳模式的故障集

基于扩展等面积准则(EEAC)关于暂态稳定量化分析和故障失稳模式(UM)的概念，针对暂态稳定混合控制，提出“解耦迭代(局部优化)，聚合协调(全局优化)”的优化策略。按UM的异同将预想事故分为不同的故障子集，大大减少了约束优化子问题的数量；充分利用预防控制和紧急控制的互补性，并跟踪由于控制而改变的UM，求解各子集的稳控最优解。然后协调各个优化子问题，得到全约束空间中的最优解。全文分为2篇。该文针对UM相同的故障约束，从算法的初值、邻域和搜索策略三要素出发，深入分析了该非线性混合规划的内在规律，构造了具有问题特色的寻优算法，避免了在离散的控制空间和连续的控制空间之间的迭代。对实际电网的仿真验证了算法的有效性，并与解决0—1“背包”问题的多点贪婪算法进行了对照。     

暂态稳定混合控制的优化:（二）不同失稳模式的故障集

改善某个失稳模式(UM)故障稳定性的预防控制可能损害其他UM故障的稳定性，因此在研究单一UM故障约束的混合控制优化的基础上，必须妥善协调不同UM故障约束的混合控制。文中通过在出力成本中引入紧急控制代价的途径，将该协调问题转换为不同出力成本机群间的经济调度问题。各UM之间的拓扑关系可能非常复杂，但“解耦迭代(局部优化)，聚合协调(全局优化)”的思路却相同，因此，构造了不同UM的故障约束下混合控制的协调模型及其寻优算法，通过算例验证了该算法的有效性。     

长距离交直流混合输电安全稳定控制系统的配置原则

讨论了电力系统安全稳定控制系统（装置）的现状和发展趋势，论述了我国电力系统3道防线的设置和安全稳定控制装置的配置模式。根据南方电网“西电东送”工程的安全稳定计算结果，认为随着电力系统的不断扩大和日趋复杂，适应这种发展的安全稳定控制系统应充分利用电力信息基础设施的建设和完善，以数据通信网络为重要工具，建立充分信息交换基础上的预防控制和紧急控制相结合的安全稳定控制系统。文中提出了建立这种系统框架的若干思路。