风电系统距离Ⅲ段保护动作特性分析

研究了异步发电机对输电线路距离Ⅲ段保护动作特性的影响.基于设定的定子电压,给出异步发电机理论阻抗.建立区分定、转子回路的风电系统潮流算法,计算异步发电机实际阻抗.根据风电系统节点电压对输入机械功率的灵敏度,以及保护动作裕度对节点电压的灵敏度,建立保护动作裕度对输入功率的线性关系.计算结果表明:异步发电机呈现负电阻、正电抗特性,使得线路远风电场节点测量阻抗类似反向故障;输入机械功率增加和定子电压降低,将减小异步发电机阻抗模值,降低保护动作裕度;风电场附近负荷增长,可能大幅降低线路远风电场节点距离Ⅲ段保护动作裕度.     

可控串补潮流控制对距离三段动作裕度的影响

由于保护范围较长,距离三段保护对重载网络潮流分布较为敏感。作为主要柔性输电元件,可控串补常用于重载电网潮流控制。基于电压函数的距离三段保护动作裕度,建立了串补线路不同受控参数,如线路电抗、线路电流幅值、线路有功潮流,与保护裕度间的灵敏度系数,用以量化可控串补对距离三段的影响。计算结果表明,不同位置、不同受控参数及参考值下,可控串补可能增加或者降低保护裕度。可控串补和距离保护的合理整定,有利于协调保护装置和柔性输电设备,降低重载电网运行风险。     

可控串补潮流控制对距离三段动作裕度的影响

由于保护范围较长,距离三段保护对重载网络潮流分布较为敏感.作为主要柔性输电元件,可控串补常用于重载电网潮流控制.基于电压函数的距离三段保护动作裕度,建立了串补线路不同受控参数,如线路电抗、线路电流幅值、线路有功潮流,与保护裕度间的灵敏度系数,用以量化可控串补对距离三段的影响.计算结果表明,不同位置、不同受控参数及参考值下,可控串补可能增加或者降低保护裕度.可控串补和距离保护的合理整定,有利于协调保护装置和柔性输电设备,降低重载电网运行风险.     

含可控并补输电网络距离三段保护的灵敏度分析

输电系统的安全运行受保护装置在各种扰动下的动作性能影响。不必要的保护动作将断开线路,加剧网络载荷,导致连锁事故。研究了距离三段保护的动作性能,将其动作裕度定义为两端节点电压的函数。保护动作裕度对节点电压和节点功率的灵敏度系数,反映了输电系统对各种扰动的脆弱程度。将SVC的电压控制特性量化为保护裕度和并联电纳间的灵敏度,定义其为控制系数。研究发现当保护动作裕度较小时,控制系数接近常数,SVC控制效果可以近似线性表示;不同地点的并联补偿可能增大或者减小保护的动作裕度,可以根据控制系数的符号予以快速判断。     

含可控并补输电网络距离三段保护的灵敏度分析

输电系统的安全运行受保护装置在各种扰动下的动作性能影响.不必要的保护动作将断开线路,加剧网络载荷,导致连锁事故.研究了距离三段保护的动作性能,将其动作裕度定义为两端节点电压的函数.保护动作裕度对节点电压和节点功率的灵敏度系数,反映了输电系统对各种扰动的脆弱程度.将SVC的电压控制特性量化为保护裕度和并联电纳间的灵敏度,定义其为控制系数.研究发现当保护动作裕度较小时,控制系数接近常数,SVC控制效果可以近似线性表示;不同地点的并联补偿可能增大或者减小保护的动作裕度,可以根据控制系数的符号予以快速判断.     

考虑环境因素和电压稳定性的多目标最优潮流

建立了综合考虑环境因素和电压稳定性的多目标最优潮流模型。模型中将减少发电成本、污染气体排放量和提高静态电压稳定裕度作为子目标函数;由于继电保护误动是引起电压崩溃的重要因素,模型中计及了线路距离Ⅲ段保护动作裕度约束。设计了包含多目标优化和辅助决策的两阶段法对模型进行求解。在优化阶段,提出一种自适应多目标差分进化算法来获取Pareto前沿;在决策阶段,首先利用模糊C均值算法对Pareto最优集进行聚类,进而在每一类中应用超效率数据包络分析法评估各决策方案的相对效率,以帮助运行人员提取出有效折中解。IEEE 118节点系统算例结果验证了模型的合理性和解法的有效性。     

不受潮流转移影响的距离后备保护动作特性自适应调节研究

线路切除带来的潮流转移和后备保护不合理的动作可能引发连锁跳闸事件,甚至导致大停电事故.为此,分析了传统线路距离后备保护的局限性,研究了基于潮流转移识别的线路后备距离保护新方案.针对距离Ⅲ段由于潮流转移引起误动的问题,提出了自适应调节保护动作特性的方法.PSASP的仿真计算结果表明,线路后备保护在识别潮流转移后,通过自适应调节保护的动作特性,既可避免由于潮流转移引起的误动作,也可在线路发生故障时不失去线路后备保护的功能.     

基于广域测量系统的潮流转移识别方法

电力系统中的潮流转移会引起线路事故过负荷及其距离Ⅲ段保护误动作,这是导致连锁跳闸,最终发生大停电事故的重要因素之一。为此,利用广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)的优势,提出一种潮流转移识别方案。根据三相电流增量及零序电流的大小来区分线路过负荷和不对称短路故障,根据电压幅值的大小来区分线路过负荷和对称短路故障,并提出了相应的识别判据。考虑到系统振荡对判据判断的影响和故障切除后过负荷发生的情况,提出了具体的潮流转移识别策略,并给出了实现流程,该策略可有效防止距离Ⅲ段元件在事故过负荷时误动,并能保证在故障时可靠开放距离Ⅲ段保护。通过对新英格兰10机39节点系统进行仿真,验证了该方法的有效性。     

低频功率振荡中距离Ⅲ段动作特性

电网事故过程中的低频功率振荡可以引起输电线路距离保护的不合理动作,扩大停电事故范围.提出距离Ⅲ段保护动作的临界振荡角度和临界振荡频率的直接算法.根据线路两端等值电源电压,建立多项式形式的保护动作条件,直接求解临界振荡角度,在此基础上,分析继电器参数设置、等值电源阻抗和线路充电电容对保护动作条件的影响.假设振荡频率恒定,根据临界振荡角度计算振荡轨迹在保护范围内的停留时间,从而得到不同保护整定时间下引起距离Ⅲ段保护动作的临界振荡频率.仿真分析验证了所提出的算法的可行性和有效性.     

超高压电网线路距离保护延时段整定计算

按照逐级逐段配合原则整定超高压电网线路距离保护Ⅱ段会因多级同段配合而导致动作时延过长,这在线路故障主保护拒动时将严重威胁系统安全.提出了一种距离保护延时段整定计算方案,方案中距离保护Ⅱ段只与相邻线路纵联保护配合,若不能满足灵敏度要求,则采用灵敏度调整函数适当提高灵敏度使其能够反应本线路绝大部分故障,同时增加距离保护Ⅱ段延时以确保选择性;并从灵敏度补充的角度将距离保护Ⅲ段当成传统的距离保护Ⅱ段使用,由其确保灵敏度满足规程要求.算例分析表明了该整定方案能够保证距离保护的选择性和灵敏性,并能兼顾速动性,配合逻辑简洁,方便程序实现.     

基于电网拓扑优化的电压稳定预防控制方法

电压稳定是电力系统安全稳定运行的重要内容之一,然而某些故障或扰动的发生可能导致系统的负荷裕度大幅度降低,甚至造成电压失稳。为增强系统的电压稳定性,提出采用改变母线运行方式的方法优化电网拓扑结构,从而提高电力系统的负荷裕度,确保基态系统和预想事故下的电压稳定性。提出了计及预想事故的电压稳定预防控制模型,并发展了一套阶段式的母线运行方式优化求解方法。首先利用线路参数的灵敏度指标对母线运行方案进行预筛选,快速筛选出可以提高负荷裕度的备选方案集,以减小计算规模;随后在此集合上基于look-ahead裕度指标对运行方案排序,并以连续潮流法的分析结果确定有效母线运行方案;最后,通过IEEE 118和1648节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于连续潮流法的含双端VSC-HVDC交直流系统负荷裕度分析

为了分析含双端VSC-HVDC交直流系统的静态电压稳态特性,结合交替求解法和连续潮流法给出一种交直流连续潮流法。根据初始输入得到初始解确定负荷增长方向,引入负荷裕度参数。通过调节VSC-HVDC的控制策略,最终得到系统不同情况下的负荷裕度,采用左特征向量乘子法对系统进行负荷裕度灵敏度计算。对含双端VSC-HVDC的IEEE39节点系统和IEEE118节点系统进行建模仿真,得出了系统负荷裕度以及负荷裕度灵敏度近似线性的变化规律。直流线路功率流向对系统负荷裕度的影响相反,验证了方法的有效性。     

一种确定电力系统最优安全运行点的新方法

针对当前电力系统运行点趋于稳定边缘的现象,提出了一种确定电力系统最优安全运行点的新方法.文中考虑电压安全裕度的改进的多目标最优潮流模型在确保系统运行于理想负荷裕度的同时优化系统的综合运行成本.该方法采用连续潮流法与传统最优潮流模型确定多目标最优潮流模型的初始权重系数,然后用预测-校正原对偶内点法求解改进模型.仿真结果表明,文中提出的改进模型与基于目标规划的多目标最优潮流模型相比,不仅能有效确定系统的最优安全运行点,而且在系统运行偏离理想负荷裕度时具有二次惩罚策略,其优化目标将最终迫使系统运行点向理想负荷点靠近.     

基于熵理论的电力系统最优潮流均衡度分析

现代电力系统呈现出多种复杂特性,加之新形势下电网互动运行成为热点,如何提高系统在众多复杂运行特性中的安全运行水平成为研究的重点和难点。针对此问题,提出基于熵理论的电力系统潮流均衡度分析方法,通过研究潮流变化特性,探索提高系统安全运行水平的新方法。首先,从负荷变化对系统潮流变化的影响机理出发,建立基于信息熵的潮流转移熵指标,描述系统支路潮流变化的均衡程度。进一步以潮流转移熵为目标函数建立电力系统最优潮流均衡度模型,优化系统运行方式,提高系统安全负荷裕度。在IEEE 300节点系统下设置常规运行方式及源荷互动运行方式,通过算例分析验证了所述潮流转移熵指标及所建立最优潮流均衡度模型的有效性。算例同时表明,所述方法与直接以负荷裕度为目标的优化方法相比速度大为提高,为电力系统日内及日前发电计划的优化调整提供了参考。     

基于线路最大传输功率的配电网网络重构

单端供电的配电网,电源端对节点的电压调节与控制是有限的,随着节点负荷功率的不断增加,导致了节点电压的下降。根据配电网负荷分布和节点电压潮流可行解的分析,提出了一种基于线路最大功率传输的配电网重构方法。此方法在送端电压一定的情况下,在保证节点电压可行解存在的前提下,以负荷因子（LSF）决定线路的最大传输功率,以线路最大传输功率的大小来决策输电线路的薄弱路径;以节点电压偏差和网损最小为重构目标,获得了对辐射型配电网重构的优化算法。同时利用快速支路交换法实现网络重构,以IEEE33为例对算法进行了验证,结果表明了该算法的有效性与正确性。     

电压稳定极限点的快速判定及其灵敏度算法

利用负荷裕度最大化的最优潮流计算结果,区分了电压稳定极限点,即鞍结分岔点和极限诱导分岔点,并求出了负荷裕度对控制变量的灵敏度。这种方法在求解极限点时避免了使用连续潮流法,在计算灵敏度时避免了求解潮流雅可比矩阵零特征值对应的左特征向量,节省了时间,适用于在线分析。极限点的计算过程中考虑了有功出力的再调度,充分挖掘了系统的潜在裕度。系统算例验证了所提方法的实用性和灵敏度线性估计的准确性。     

适用于MMC多端高压直流系统的精确电压裕度控制

当多端高压直流输电系统用于远距离输电时,直流线路的电压降落以及线路功率损耗会对电压裕度控制的精度带来较大影响,使直流电压不能稳定控制于一点,为此提出一种适用于多端柔性直流输电系统的精确电压裕度控制方法。推导了多端柔性直流输电系统的dq坐标数学模型,基于直流系统潮流计算的思想,充分考虑线路压降和损耗对控制参考值的影响,对电压裕度的取值进行计算,并在控制器中实现裕度修正。在PSCAD/EMTDC环境中建立了基于模块化多电平换流器的三端直流系统仿真模型,仿真结果验证了所提出的控制方法的正确性和有效性,该方法能够有效避免因电压裕度取值不当造成的控制特性偏移,并在系统受到较大功率扰动时可以有效、迅速地转换控制方式,提升系统稳定性。     

基于潮流转移分布熵和负荷冲击灵敏度熵的电力系统关键线路识别

从直流潮流入手,结合矩阵理论,提出一种基于网络拓扑结构确定潮流转移区域及计算潮流转移量的方法,基于此定义潮流转移分布熵和负荷冲击灵敏度熵,提出关键线路综合评价指标。该指标既能衡量线路断开后系统内潮流转移按照线路容量裕度分布的均衡程度,又能衡量线路对各负荷节点负荷变化的灵敏程度。通过对所识别的IEEE 39节点系统的关键线路进行静态攻击,证明了所提方法的有效性和可行性。     

一种用于电力系统静态稳定性分析的故障筛选与排序方法

提出了一种用于电力系统静态稳定性分析的故障筛选和排序方法,该方法分为两个阶段:在第1阶段采用基于灵敏度的负荷裕度预估方法和通过两次潮流迭代预估系统电压降的方法从全部故障中筛选出严重故障集;在第2阶段采用改进的二次曲线预估方法对严重故障进行负荷裕度的预估和排序,同时应用故障连续潮流对失稳故障进行识别和排序.利用该方法开发的电力系统静态稳定分析与控制软件在国外某实际电力系统中的成功运行表明了该方法的有效性.     

一种提高电力系统静态电压稳定裕度的切负荷算法

电力系统运行过程中发现静态电压稳定裕度低于临界值时,应及时采取控制措施以提高静态电压稳定裕度。给出一种电力系统静态电压稳定裕度的在线估计和提高静态电压稳定裕度的切负荷算法。该方法首先利用节点静态电压稳定指标（voltage stability index,VSI）识别出系统的薄弱节点,然后通过电压幅值优化来提高薄弱节点的电压幅值进而达到提高静态电压稳定裕度的目的。我国某实际682节点系统的仿真表明所提切负荷方法具有计算量小、速度快等特点。