FACTS元件的可靠性成本/效益分析及其优化配置模型研究

柔性交流输电（FACTS）技术是对传统电网的革命性创新,能对电网可靠性产生重大影响。在综合兼顾可靠性和经济性的前提下,提出了基于可靠性成本/效益分析的静止同步补偿器(STATCOM)和晶闸管控制串联电容器（TCSC）的安装地点和安装容量的优化配置模型。该方法计及了FACTS元件的潮流计算和最优负荷削减模型,基于启发式思路实现了优化配置模型的逐次迭代算法：采用灵敏度分析方法对FACTS元件安装位置进行排序,再使用期望容量指标对其容量进行优化,通过逐次迭代求解系统总费用最小时的FACTS元件优化配置方案。采用该方法对RBTS可靠性测试系统进行了评估分析,计算结果验证了方法的可行性和正确性。     

FACTS优化配置提高电网最大输电能力

灵活输电系统(FACTS)技术是提高电网输电能力的有效手段。本文采用可控串联补偿器(TCSC)和可控移相器(TCPS)的功率注入模型,在建立的计及TCSC和TCPS最大输电能力(TTC)的最优潮流计算模型基础上,运用序列二次规划法对其进行求解。考虑到确定FACTS配置位置的重要性,提出以最小奇异值与FACTS控制参数的灵敏度作为指标,选择最优配置位置,对IEEE30节点系统进行的仿真结果表明方法的有效性。     

基于蒙特卡洛法的FACTS最优配置及其对发输电系统可靠性影响

柔性交流输电系统（FACTS）在提高电网输电能力,增强系统的经济性、可靠性、稳定性方面已被广泛认可,但由于FACTS设备成本昂贵,不能大量应用于发输电系统,因此实现有限的FACTS设备在发输电系统中的最优配置具有重要意义。大多数文献对FCATS的最优配置都是基于确定性的方法,未能充分考虑到系统的不同运行条件。从系统的可靠性出发,采用蒙特卡洛仿真,利用不等式拉格朗日乘子,确定对系统多种运行条件都敏感的节点或者线路作为FACTS设备的安装地点。验证结果表明,该方法是有效的,而且在系统不同运行方式下,用该方法所选的FACTS安装地点对系统的阻塞问题和电压问题都有改善作用。同时说明,FACTS设备在提高系统可靠性方面,有重大改善作用。     

FACTS对电力系统静态安全性影响评价指标体系研究

针对目前评价灵活交流输电系统（FACTS）系统稳态性能影响指标的不足,结合FACTS设备自身控制潮流和电压的工作特性,提出了一套全面评估FACTS设备对系统静态安全性影响的指标体系。建立了基于运行状况的晶闸管控制串联电容器（TCSC）、静止无功补偿器（SVC）、统一潮流控制器（UPFC）可靠性模型,并基于该模型提出了FACTS设备的控制策略,该策略以状态量越限值最小为控制目标。建立了采用蒙特卡罗仿真的概率评估算法。通过IEEE-57节点的计算验证了所提指标体系和算法的有效性。     

FACTS元件在AVC系统中的交互影响及协调应用

随着柔性交流输电（FACTS）技术的典型应用,静止无功补偿器（SVC）和静止同步补偿器（STATCOM）在电网中的应用越来越广泛。将可以实现连续调节的FACTS元件统一纳入到电网电压无功控制系统中,对于离散调节的AVC系统无功调节起到了弥补的作用,使系统保持足够的可调无功储备,提高了电网运行的安全性。相应地对于不同FACTS元件在电压无功控制系统中的交互影响及协调应用则是一个重要的课题。笔者提出了基于＂离散设备优先动作,连续设备精细调节＂原则的3级协调控制策略：采用AVC系统将变电站内电容、电抗及各种FACTS元件统一纳入控制体系,并简单分析了STATCOM控制器在控制系统中的交互影响（时间分级上及空间分区上）。最后通过仿真对提出的控制策略进行了验证,仿真显示系统具有良好的动静态性能。     

特高压输电通道风火打捆配置方案及其概率灵敏度分析

在特高压输电通道优化运行问题中,如何选择合适的输电容量和风火打捆配置方案对电网经济稳定运行尤其重要,为此文中提出一种规划方法。首先建立了考虑受端电网稳定性和经济性的静态安全指标、暂态稳定指标、电压稳定指标、经济运行指标和电力电量需求指标的指标体系,在此基础上,建立了多目标优化模型,并采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解,得到满足各约束条件的非劣解集,作为风火打捆输电的备选方案;然后采用多目标决策方法对备选方案进行排序,得到最优方案;最后基于概率灵敏度分析方法,分析了评价指标体系中各指标值的不同取值及备选方案数量变化对排序结果的影响,以衡量决策过程中各种不确定因素对决策结果的影响程度。此外还对比分析了采用不同的赋权方法和决策方法时,方案排序结果变化情况以及最优方案的鲁棒性。通过某地区电网案例分析验证了所提出规划方法的有效性。     

西北750kV电网大容量新型FACTS设备应用研究

为解决西北新能源大规模外送系统的无功电压控制问题,提高电网的安全稳定性,在新疆与西北主网联网750 kV第二通道上规划装设多套可控电抗器和静止无功补偿器等大容量新型FACTS设备。为此提出了FACTS设备的技术应用方案,并对FACTS设备的稳态调压效果进行详细分析。同时从提升联网通道输电能力和提升故障后电压恢复水平2个方面研究了FACTS设备对系统暂态稳定性的提升作用。最后,从抑制系统过电压和潜供电流的角度,分析了FACTS设备对电磁暂态问题的影响。     

柔性交流输电技术在智能电网中的应用

智能电网对输变电系统提出了灵活调节、高效输送、稳定可靠的要求。柔性交流输电技术为智能电网提供了解决方案。文中对各种类型的FACTS设备进行了简要的介绍,对可能在智能电网中应用的四种综合型FACTS设备进行了重点阐述,介绍了其基本结构和工作原理,分析了各种设备的优点及不足。总体上讲,FACTS技术为交流输电网提供快速、连续和精确的控制手段以及优化潮流的能力,同时能够保证系统稳定性。从我国电网智能电网的发展而言,采用经济有效的、相应的FACTS技术,充分发挥智能电网的潜力已成为必然趋势。     

具有FACTS设备的多目标电网规划

提出了具有灵活交流输电 (FACTS)设备的多目标妥协规划模型 ,综合考虑了FACTS设备对电网规划的经济性和可靠性两方面的影响 ,并采用混合遗传—模拟退火算法求解了该模型。算例结果表明FACTS设备能够提高电网规划的经济性及经济性与可靠性的综合水平 ,并证明了多目标电网规划妥协模型及其解算方法的有效性     

具有FACTS设备的多目标电网规划

提出了具有灵活交流输电(FACTS)设备的多目标妥协规划模型,综合考虑了FACTS设备对电网规划的经济性和可靠性两方面的影响,并采用混合遗传-模拟退火算法求解了该模型.算例结果表明FACTS设备能够提高电网规划的经济性及经济性与可靠性的综合水平,并证明了多目标电网规划妥协模型及其解算方法的有效性.     

相间功率控制器(IPC)在电力系统中的应用

发展迅速的柔性交流输电及其控制器技术(FACTS)已被国内外普遍认为是新型有效的输电技术。除了其技术概念和技术规范取得新进展外,控制器技术也在快速发展着。其中的相间功率控制器IPC(Interphase Power Controller)能有效地控制线路潮流,提高线路输送功率或用于设备增容,限制短路电流。从IPC的基本原理和结构出发,研究了IPC的主要系统应用及在国外的研究和应用情况,IPC在未来互联电网中的可能工程布点,着重对IPC在联网中的可能应用进行了研究,并得出初步的结论。     

面向电力电子化电网的宽频测量技术探讨

高压直流输电、柔性交流输电系统(FACTS)的应用以及新能源大规模并网为电网引入了大量电力电子设备,给电网注入了大量的间谐波和高次谐波等宽频信号,使得电网逐步呈现电力电子化的发展趋势。现有的测量设备重点关注工频信号测量,无法应对宽频信号测量所提出的挑战。文中分别从现有测量设备的局限、相量测量单元(PMU)升级改进的局限和高频信号测量的局限三个方面分析了现有测量技术的现状,针对性地提出了宽频测量技术总体方案,设计了总体架构,并讨论了具体实现所涉及的宽频信号范围限定、采样频率选择、数据处理机制设计、数据传输协议和同步对时等关键问题,研发了原型装置并在变电站试点应用,验证了宽频测量技术的可行性。文中研究能够为电力电子化电网提供新的监测手段,保障电网安全稳定、推动新能源大规模应用,同时进一步推动二次设备集成整合,降低变电站建设成本。     

智能电网中面向服务的智能柔性交流输电系统

智能电网中的智能柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)面临装置平台相关性强和装置间差异性很大的问题,为此,建立智能FACTS装置的分层参考模型,如功率层、驱动层、实时层和应用层,通过层与层间的电气隔离和应用隔离,使具体的智能FACTS装置功能抽象成为软、硬件相结合的服务元并具有标准定义的服务;把智能FACTS中众多服务元进行组织,建立面向服务的智能FACTS构架,即具有统一服务接口的非层次结构,并定义响应服务时服务元与服务接口间、服务元与服务元间关系,大大提高整个系统对服务进行组织、管理和调用的效率。     

综合FACTS和HVDC协调优化的大规模风电脱网控制方法

随着交直流混联电力系统的快速发展,目前灵活柔性交流输电系统(FACTS)和特高压直流输电系统在我国电力系统中已得到广泛应用,为近年来我国风电大规模脱网问题提供了新的控制技术和有效手段。分析了系统交直流故障后的风电脱网场景,表明抑制故障后系统电压大幅波动是减少风电大规模脱网的关键。在此基础上,阐述了事故前FACTS优化配置和事故后采取HVDC紧急功率支援协调抑制风电大规模脱网的必要性。并基于对风电场汇集母线电压波动的改善灵敏度,以保证系统安全性为前提,通过协调优化事故前FACTS动态无功补偿设备布点、容量配置和事故后直流紧急功率支援,提出一种风电脱网控制代价最小的FACTS和HVDC的协调优化方法,实现风电脱网的抑制和电网的经济运行。最后,以实际规划电网进行了仿真验证,证明了该方法的有效性。     

交直流混联大电网仿真技术现状及面临挑战

随着我国特高压交直流工程陆续投运,系统“强直弱交”问题突出,交直流、多直流、送受端之间的交互影响日益显著,电网运行复杂度迅速增加,对电网仿真的规模、精度和速度提出了更高要求。从电力系统建模、多时间尺度仿真、数模混合实时仿真3个方面梳理了仿真技术现状,针对交直流混联大电网发展需求,分析了仿真技术面临的挑战。指出提高直流、新能源、柔性交流输电系统（flexible alternative current transmission systems,FACTS）和负荷等复杂模型的建模精度,扩大电磁暂态仿真规模,提高大规模电网仿真效率,将是提高大电网仿真能力的研究重点。     

含有SMES电力系统次同步谐振的抑制研究

随着中国社会主义市场化经济日趋深化,国民经济日益迅速的发展,用电负荷迅速增长,电网的输送容量也在不断地增大,输电距离不断加长。在这样的发展背景下串联补偿作为提高线路输电能力的手段在电网规划中越来越受到关注,但是在超高压远距离输电系统中采用串联电容补偿后,在某种运行方式或补偿度的情况下,会发生电力系统的次同步谐振（SSR）现象。柔性交流输电技术在电力系统中有着广阔的应用前景,是近年来电力系统研究的前沿课题之一。而超导磁储能系统（SMES）是FACTS家族的新型重要成员,是储能补偿装置的代表。采用扫频一复转矩法分析系统的次同步谐振,摒弃传统的PID控制策略,设计多目标控制算法实现对SMES装置的系统级控制,使其在进行无功补偿的同时可以阻尼电力系统次同步谐振现象,这既有理论又有现实意义。     

柔性交流输电技术在江苏电网中的应用

介绍了柔性交流输电技术（flexible AC transmission system,FACTS）的发展及应用现状,并针对江苏电网在规划发展中存在的问题,以过江中通道、南京西环网、苏州南部电网为例,通过系统仿真分析研究了在江苏电网中应用FACTS技术提高电网输电能力及稳定性的可行性。经研究发现：通过应用FACTS技术,能够有效控制电网潮流,提高现有电网的输电能力,从而避免了投资巨大、实施难度极大的过江通道及城市电缆输电通道的建设,并能够解决特高压直流双极闭锁等严重故障时电网可能出现的电压稳定问题。可见,在江苏电网应用FACTS技术可以显著提高电网的效率及安全性,能够取得良好的经济效益和社会效益。     

计及综合需求响应参与消纳受阻新能源的多时间尺度优化调度策略

随着新能源发电技术的高速发展,电网新能源消纳压力日益凸显。与此同时,随着多能转换技术发展,电网与其他类型能源网络的耦合程度不断提高,如何利用不同能源网络灵活性资源消纳受阻新能源,成为当前亟待研究的问题。为此,提出了计及综合需求响应参与消纳受阻新能源的多时间尺度优化调度策略。首先,充分考虑综合能源系统(integrated energy system, IES)特性建立了冷、热、电负荷的多类型需求响应模型。其次,在日前时间尺度,考虑新能源消纳过程中各方利益均衡,建立了基于主从博弈理论的价格型综合需求响应(integrated demand response, IDR)日前优化调度模型;在日内时间尺度,针对新能源日前预测偏差对系统优化影响,建立了考虑激励型IDR日内滚动优化调度模型。最后,通过算例仿真证明了所提策略可深入挖掘多类型负荷需求响应能力,有效提高新能源消纳量。     

灵活交流输电技术在智能电网中的应用

介绍了几种典型灵活交流输电系统(flexible AC transmision system,FACTS)控制器的的构造及其对电网的作用,具体阐述了FACTS技术在电力系统稳态和动态中的应用,即可进行快速、连续、灵活的无功补偿和无功优化管理,抑制低频振荡和次同步振荡,进行动态潮流控制及电压控制,提高电网的动态性能和稳定水平。说明了FACTS技术引入智能电网带来的益处,比较了FACTS控制器较传统方法的优越性在于更快的响应速度、频繁的控制及连续控制能力。最后指出FACTS技术支持建设自愈、互交、优化和兼容的智能电网。     

2014年国际大电网会议学术动态系列报道高压直流输电和电力电子技术

介绍了2014年国际大电网委员会(CIGRE)高压直流输电和电力电子技术专委会(SC B4)的主要专题和论文,涉及的技术领域包括:高压直流输电技术的发展;灵活交流输电(FACTS)装置研发及技术发展;电力电子技术在可再生能源并网领域的应用;高压直流输电工程应用中的一些典型问题等。