用Monte Carlo法评估高压交直流并联系统可靠性

本文首次论述了交直流并联输电系统可靠性评估的运算条件,并建立起Monte Carlo模拟的数学模型和有关算法。失负荷判据中既考虑了系统的有功、无功以及电流和电压约束,也考虑了换流器运行点的限制,同时还包含了交直流并联输电系统静态稳定特性的影响。本文针对经简化的长江三峡交直流并联输电系统进行了实际应用。结果表明,本文方法是可行的。     

基于TPLAN的中国南方电网可靠性与经济性评估

南方电网是我国目前唯一投入运行的超高压、远距离、交直流并列输电的大型区域电网,其可靠性与经济性分析具有重要意义。首先探讨了交直流并联系统可靠性评估的特殊性及研究进展,并对发输电系统可靠性评估软件TPLAN的特点、方法和功能进行了简要介绍。利用该软件对南方电网进行了可靠性与经济性评估。通过计算系统整体可靠性指标,得出南方电网停电影响的严重级别为2级。通过计算各省区及主要负荷点的可靠性指标,得出广东省电网的可靠性水平最低,是整个南方电网的薄弱环节。引入用户停电损失函数的概念,对南方电网进行了经济性评估,计算出全网及各省的经济性指标。此外,还研究了系统可靠性评估结果对元件可靠性参数的灵敏度问题。上述分析所得结论对于今后南方电网及全国电网的规划、运行都有较高的工程意义和参考价值。     

基于TPLAN的中国南方电网可靠性与经济性评估

南方电网是我国目前唯一投入运行的超高压、远距离、交直流并列输电的大型区域电网,其可靠性与经济性分析具有重要意义.首先探讨了交直流并联系统可靠性评估的特殊性及研究进展,并对发输电系统可靠性评估软件TPLAN的特点、方法和功能进行了简要介绍.利用该软件对南方电网进行了可靠性与经济性评估.通过计算系统整体可靠性指标,得出南方电网停电影响的严重级别为2级.通过计算各省区及主要负荷点的可靠性指标,得出广东省电网的可靠性水平最低,是整个南方电网的薄弱环节.引入用户停电损失函数的概念,对南方电网进行了经济性评估,计算出全网及各省的经济性指标.此外,还研究了系统可靠性评估结果对元件可靠性参数的灵敏度问题.上述分析所得结论对于今后南方电网及全国电网的规划、运行都有较高的工程意义和参考价值.     

?800 kV云广特高压直流安全稳定控制策略研究

分析了云广直流输电系统在交直流并联运行及孤岛运行方式下其单极及双极闭锁对系统安全稳定的影响。对影响云广直流安全稳定控制措施的各种因素进行了详细的研究，指出了关键的影响因素。建议根据云广直流输送功率和云南交流外送功率来决定交直流并联运行方式下云广直流双极闭锁的安稳控制措施。提出了云广±800kV直流在交直流并联运行方式下和孤岛运行方式下的的安全稳定控制策略。     

基于灵敏度分析的柔性交直流电网可靠性提升方法

柔性交直流电网可以实现有功功率和无功功率独立控制,适用于远距离大容量输电、可再生能源接入、能源互联网等场景,是未来电网的重要发展趋势。针对目前缺少对柔性交直流可靠性定量评估,以及对柔性交直流电网的可靠性提升方法研究不足的问题,提出基于灵敏度分析的柔性交直流电网可靠性提升方法。该方法首先针对柔性交直流电网不同工作模式,计算交直流系统可靠性指标。其次,通过可靠性指标的灵敏度分析,判断系统中的薄弱元件。在此基础上,针对薄弱元件进行可靠度灵敏度分析,结合经济性成本确定提升元件可靠性应改进的构成部件。最后,结合张北柔性交直流电网工程方案说明本文所提方法的应用价值。     

基于系统伪故障指标截断的电力系统可靠性算法

引入了系统伪故障状态和伪故障指标的定义,并给出了系统伪故障指标的计算公式。提出了基于伪故障指标的系统状态空间截断的电力系统可靠性评估算法,利用伪故障指标包含的信息,找出所有系统伪故障状态对系统可靠性影响较大的状态集合,通过对该集合进行系统行为分析,统计计算出电力系统的可靠性指标。该算法能对系统状态空间截断,在计算速度上取得了很大的进展,协调了可靠分析中的计算速度和精度的矛盾。通过系统伪故障指标还可以分析系统的薄弱环节。     

交直流混合系统负荷功率裕度分析

定义了区域有功负荷裕度指标．运用该指标研究了给定负荷增长方式下2005年广东实际交直流电网的静态电压稳定状况，结果表明，珠江三角洲重负荷区域、粤东地区负荷裕度小，是静态电压稳定薄弱区域。针对给定负荷增长方式确定系统负荷功率极限结果偏乐观的缺陷．提出了交直流混合系统最临近负荷功率极限算法．采用交直流潮流交替迭代方法．同时可计及稳态时直流不同控制方式和换流站无功补偿对功率裕度的影响。算例分析表明．该算法能方便地计算交直流混合系统在最恶化负荷增长方向下的负荷功率裕度。     

直流调制对交直流混合系统稳定性影响的研究

以分散最优控制理论研究了交直流混合电力系统中直流系统的控制方法。通过特征值分析和仿真计算研究了该控制方法对提高系统阻尼以及提高交直流混合系统功率输送能力的作用。研究结果表明：仅仅对一端换流站进行控制，可以同时阻尼不同的振荡模式。     

基于WAMS的交直流并联输电系统模型辨识算法

在线辨识交直流并联输电系统模型是进行HVDC广域阻尼控制的前提。该文提出一种利用有限长广域测量数据在线辨识交直流并联输电系统模型的方法。假设系统为单输入、多输出模型，推导了交直流并联输电系统模型辨识理论，并以此为基础，用AR过程理论推导了Prony信号模型参数辨识的算法及计算过程时间消耗的计算公式；采用同步相量测量单元(phasor measurement unit，PMU)的GPS时钟准确计算了数据传输延时；在基于广域测量系统(wide area measurement system，WAMS)的调度自动化系统中，将计算事务分布实现，进一步提高了系统模型辨识速度。以南方电网中的贵广交直流并联输电系统为算例，证明了该算法的有效性与可靠性。     

组合电力系统概率安全性与概率充裕性综合评估

概率安全性与概率充裕性评估是组合电力系统可靠性研究的两个方面。由于建模的复杂性和巨大的计算量,二者在过去一直是分开研究的,这样造成所得的两类指标缺乏可比性和统一性。本文将二者协调统一在同一框架内,提出了一整套综合评估风险指标,建立了完整的基于序贯蒙特卡罗仿真的发输电合成系统可靠性综合评估新体系。算法结合自组织映射网络和合并相同系统状态加速计算技术,并在安全性评估中考虑了不对称故障等多种故障模式对可靠性指标的影响。对IEEE标准可靠性测试系统进行计算分析,结果表明所提算法可行有效。     

基于二层规划的交直流混合输电网最优潮流计算

建立了交直流混合输电网等值数学模型,提出了交直流混合输电网最优潮流二层规划数学模型。该模型的上层目标函数为总燃料费用最小,变量为系统中有功与无功出力;下层目标函数为各节点电压偏移最小,变量为变压器分接头档位,上下层变量相互影响,交替迭代。采用跟踪中心轨迹内点法和萤火虫算法相结合的混合算法对该模型进行求解,上层模型利用跟踪中心轨迹内点法处理连续变量,能快速收敛至全局最优解;下层模型采用萤火虫算法求解,能较好处理离散变量。最后采用IEEE 30节点系统和IEEE 118节点系统为算例进行仿真计算,验证了该二层规划模型的有效性和正确性,对比了交流线路和直流线路功率传输方式,验证了直流系统输电的优势。     

高压直流输电系统基频保护分析

对于远距离、大容量、交直流并联运行电网,交直流控制保护的配合对电网的安全稳定有着重要的影响。直流基频和二次谐波保护是交直流系统间相互配合的基本保护功能。利用EMTDC仿真软件和实时数字仿真(RTDS)对交直流混合运行电网中直流系统50 Hz和100 Hz保护整定原则进行了深入研究,提出了与交流系统故障清除时间和直流主设备承受能力相配合的100 Hz保护整定原则。     

交直流同线输电技术的线路损耗与增容分析

针对目前分布式能源量小面多的特点,提出一种基于交直流同线输电技术的能源传输方式。通过分析交直流同线输电线路的原理,在满足现有的输电线路传输规则下,对叠加的直流电能的电压与电流进行分析与设计,并对交直流同线输电方式下的线路损耗与输送容量进行分析,得出交直流同线输电可以比现有的增容方式输送更大的容量。利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证交直流增容方案的可行性。     

高压直流输电与发电机励磁的综合变结构控制

研究了交直流互联系统采用变结构控制策略提高系统的暂态稳定性问题。以一单机无穷大系统为研究对象,并以交直流互联系统的动力学方程、发电机的电磁功率方程和高压直流输电直流功率调制规律方程为基础,建立了发电机励磁与高压直流输电综合控制的非线性数学模型。采用滑膜变结构控制策略设计了发电机励磁和高压直流输电的综合控制器,该控制器采用先设定系统的滑模运动方程,再求取等效系统,最后求取切换面的方法来得到控制规律。在交流输电线路发生故障时,采用常规的控制策略和文章提出的控制策略对系统进行了仿真,仿真结果表明,采用该控制策略能够显著提高输电系统的暂态稳定极限及暂态稳定性。     

高压直流输电调度运行仿真技术探讨

讨论了高压直流输电系统调度运行仿真技术基本概念,提出了满足调度运行潮流计算所需要的直流输电数学模型和交直流混合潮流算法,介绍了全数字式与混合式交直流实时仿真装置的应用.对南方电网高压直流输电系统仿真技术实践情况进行了总结分析,验证了该数学模型和算法能较为准确地计算各种情况下的运行工况,使调度员和运行方式人员对交直流混合运行电网的特性认识更加深入.     

基于动态相量理论的高压直流系统换相失败暂态特性

在交直流互联电网中,受端交流电网故障很有可能会引发直流系统换相失败。基于动态相量理论和开关函数方法,建立换相失败下直流系统注入交流电网的等值工频电流的模型。结合直流系统换相过程的机理,分别分析了临界换相失败、轻微换相失败、较严重换相失败和严重换相失败这4种典型换相失败场景下的换流桥电流开关函数表达式,以及相应的故障等值工频电流的暂态特性,通过分析表明该等值工频电流的暂态特性有别于纯交流系统。最后,利用国际大电网会议的高压直流输电标准化测试系统,验证了理论分析的正确性。     

考虑换流站损耗特性的交直流系统多目标无功优化控制

交直流互联系统中各个直流输电通道在输送大量电能的同时,也会产生很大的电能损耗。通过协调优化多回超/特高压直流输电系统的电压无功控制措施,能够有效地降低整个交直流系统运行的损耗电量。提出一种考虑换流站详细损耗特性的交直流系统多目标无功优化控制方法,以包括换流站内部各主要设备损耗的整个交直流输电系统总网损和所有关键节点电压偏差平方和的最小化为目标,建立交直流互联系统的多目标无功优化控制模型。提出一种自适应加权和算法,结合GAMS/CONOPT解法器求解得到多目标优化问题的均匀分布的帕累托最优解集。并根据各个最优解的模糊隶属度和熵权信息从帕累托前沿曲线中确定出折中最优解,作为多目标无功优化控制方案。通过对某个6056节点交直流互联系统的计算表明,所提出的算法求得的帕累托最优解集分布均匀,且所获得的多目标无功优化控制方案能够有效降低换流站运行损耗,提高关键节点的电压质量。     

考虑直流输电的电力系统无功备用优化

目前无功备用研究较少涉及包含直流输电线路的电力系统。提出一种针对交直流混联系统的电力系统无功备用优化模型。基于交直流混联潮流方程,该模型首先利用发电机端电压及无功功率控制灵敏度定义直流输电系统的有效无功备用。以此为目标,在考虑各种系统约束的情况下建立考虑交直流混联的电力系统无功备用优化模型。针对无功备用优化模型耦合两个运行状态而难以准确求解的缺陷,提出一种解耦方法进行求解。对改进IEEE 39节点系统的算例分析结果表明,所提无功备用定义可有效衡量系统的无功电压水平,而所提模型可以有效提高含直流输电线路电力系统的无功备用和电压稳定裕度,保障电力系统的安全稳定性。     

考虑换流器内部故障的LCC-HVDC动态平均化建模方法

随着多个高压直流输电工程陆续投入运行,中国输电网呈现交直流混联的特征,其稳态与暂态特性区别于传统的交流互联电网。常规高压直流线路采用晶闸管换流器作为交流系统与直流系统的接口,换流器内部发生故障往往给系统的运行带来安全风险。研究高压直流换流器内部故障对电网运行的影响,需要建立准确高效的直流换流器暂态模型。基于分立开关的直流换流器详细模型在仿真过程中需处理大量开关动作事件,计算效率无法满足大规模交直流混联电力系统在线分析的需求。提出一种考虑内部故障的高压直流输电系统动态平均化模型,能够准确模拟由于直流换流器内部故障引起的暂态响应,且具有较高的计算效率,并以CIGRE标准直流输电系统为例验证了所提出模型的准确性与高效性。     

一种多端交直流混合输电系统的潮流算法

本文根据直流系统的特点和快速解耦PQ特点，提出了一种改进的交直流系统潮流交替求解法。通过考虑交直流之间的耦合特点，使传统的交替求解法收敛性得到很大的改善。