柔性直流与常规直流协调的紧急功率支援策略研究

柔性直流(VSC-HVDC)具有响应速度快、有功无功解耦、可向交流系统提供无功支撑等运行特性。将柔性直流纳入电网紧急控制系统,可在提升交直流电网暂态稳定性基础上降低常规切机切负荷控制的代价。基于扩展等面积法则(EEAC),研究直流紧急功率支援提高故障后系统暂态安全稳定性的机理;通过对不同类型直流功率调制的对比研究,指出柔性直流与常规直流(LCC-HVDC)的紧急功率支援在改善故障后系统功角恢复方面存在差异,紧急控制应考虑不同类型直流的控制优先级;提出为保障故障后电网暂态稳定所需直流紧急支援功率计算方法,并结合不同故障情况下直流功率支援的优先级制定相应的紧急协调控制策略。     

提高断面输电能力的紧急控制措施风险量化评估方法

跨区电网互联、大规模新能源并网、需求侧互动将给大电网的运行带来更多的复杂性、不确定性与风险性。文中在研究电网风险评估模型的基础上,提出一种提高断面输电能力的紧急控制措施风险量化评估方法。该方法考虑切机、切负荷、直流调制等紧急控制措施的代价以及《电力安全事故应急处置和调查处理条例》出台对安全稳定控制切负荷的影响,以暂态失稳风险指标的形式量化评估系统暂态稳定水平,同时分析了不同控制量对于风险值的影响。通过将系统安全稳定性与经济性相结合,以指标形式表征提升单位断面输电能力的代价,达到对紧急控制措施进行综合评价与筛选的目的。     

直流馈入受端电网暂态电压与频率稳定紧急协调控制策略

为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。     

交直流并联电网中直流功率紧急控制影响及优化研究

直流功率紧急控制可以提高故障后系统的暂态稳定水平,广域测量系统(WAMS)的快速发展为实现大电网交直流协调控制提供了技术前提。基于扩展等面积准则(EEAC)介绍了直流功率紧急控制提高系统暂态稳定性的机理,针对交直流并联电网中直流功率紧急控制造成的送受端电网不平衡功率通过交流通道形成的反馈可能导致某些关键断面潮流加重、恶化系统失稳模式的问题,认为交流控制措施(切机、切负荷)和直流功率紧急控制措施存在协调的空间。为评价交直流协调控制效果,建立了交直流协调优化控制的数学模型,将该协调问题转换为以控制代价最小为目标的优化问题。通过实际系统的仿真算例验证了交直流协调优化的必要性。     

基于最优控制原理的电力系统紧急控制及应用

基于时域方法仿真得到系统受扰轨迹,并结合实际电网安全稳定控制系统的配置情况和运行要求,给出了暂态稳定下最优紧急控制模型。采用了启发式故障后轨迹相对功角最大值小于门槛值作为暂态稳定约束条件,通过引入变分原理,推导了暂态稳定约束条件对控制量的灵敏度。通过建立线性规划模型,把微分代数方程所描述的电力系统紧急控制转化为以切机切负荷为控制量的最优控制问题。文中提出的暂态稳定紧急控制模型与时域仿真方法具有同等的适应性。广东电网的计算结果表明,文中方法对紧急控制策略灵敏度的确定高效且实用,对保证电网安全稳定运行有重要意义。     

对于准东—皖南特高压直流投运后哈郑直流安全稳定控制措施的思考

结合新疆十三五电网规划目标,研究了准东-皖南特高压直流投运后对当前哈郑直流安全稳定控制措施的影响。针对哈郑直流闭锁故障,研究了基于直流功率紧急调制的协调控制策略应用于哈郑直流安全稳定控制措施的可行性,并对直流闭锁故障情况下切机措施引起的潮流转移、新能源脱网、第三道防线动作等潜在风险,提出了安全稳定控制措施的优化协调方案。分析表明,准东-皖南特高压直流投运后,哈郑直流采用功率紧急调制的协调控制策略能够减少新疆电网内部的切机量,进一步减少直流闭锁故障对新疆电网的冲击,提高电网安全稳定运行水平。     

风光水汇集直流外送系统暂态频率电压紧急协调控制策略

实施紧急有功控制可解决风光水汇集外送直流闭锁导致的频率安全问题，但事故后可能衍生出电压安全问题，控制策略制定需要统筹考虑频率与电压安全。针对现有离线策略存在有功控制与无功控制割裂、控制代价大及控制手段不完备的问题，分析了弱支撑电网有功控制对系统电压影响的机理，为完善现有控制方案，提出综合连续型与离散型控制手段的有功、无功一体化在线紧急控制方案。以控制代价最小为目标，考虑暂态电压和频率安全约束，建立了计及多类控制措施的水风光汇集外送直流系统紧急频率电压协调控制优化模型，并采用逐次线性规划方法求解线性化后的模型。基于西北电网实际案例的实时数字模拟（real time digital simulation，RTDS）试验结果对所提控制进行验证，结果表明，所提控制策略实现了从离线到在线、离散到连续、割裂到协调的整体性提升。     

基于灵敏度分析的直流受端系统紧急切负荷控制优化方法

该文提出一种基于灵敏度分析的直流受端系统紧急切负荷控制优化方法。首先,分析直流闭锁后受端系统的暂态稳定裕度以及切负荷量对暂态稳定裕度的灵敏度;接着,以紧急负荷控制的经济代价为目标,以最大摇摆角、最低频率、最低暂态电压稳定裕度及最大可控负荷等为约束条件,建立紧急切负荷控制优化问题的数学模型。为解决人工智能算法计算量大,难以实施的困难,应用灵敏度方法,将非线性动态优化问题近似为线性规划问题,迭代求解直至收敛到最优解。为克服可能收敛到局部最优解的不足,采用了多初值寻优的方法。最后,以河南省电力系统为例验证算法的有效性,结果表明算法可有效减小计算量,提高优化速度,在确保系统暂态稳定的前提下大大降低了控制代价。     

综合多类型措施的频率紧急协调优化控制研究

随着电网精益化运行要求的提高,直流紧急功率支援、发电出力快速升降、负荷控制等连续调节型控制技术在当今电网运行控制中得到越来越多的关注。针对我国新能源及跨区特高压直流规模不断扩大形势下电网面临的频率突出问题,分析了故障后暂态频率安全特性及控制需求,计及各类控制措施响应特性、控制代价及暂态频率安全裕度量化指标,制定了多类型控制措施的协调配合原则和思路,提出了一种综合多类型措施的频率紧急协调优化控制决策方法。在保证电网频率安全的前提下,通过协调连续和离散控制措施,降低电网故障后频率控制代价,适应了现代电网精益化频率稳定控制要求。基于实际规划特高压直流送端电网,仿真验证了所提方法的可行性。     

针对暂态电压稳定问题的自动电压控制系统与切负荷协调控制策略

建立了暂态电压稳定分析的微分代数方程组,并提出了应对暂态电压稳定问题的自动电压控制(automatic voltage control,AVC)体系下二级电压紧急控制与切负荷协调控制策略。该协调控制策略把低压切负荷作为与AVC体系下二级电压紧急控制并行的一种控制手段,在这种协调控制的过程中优先考虑采用二级电压紧急控制,当计算发现仅依靠二级电压紧急控制不能使系统保持暂态电压稳定的时候再采用切负荷控制。在PSAT仿真环境下建立了含AVC体系下二级电压紧急控制和切负荷控制的电力系统暂态电压稳定仿真模型,对广东电网748节点系统进行仿真,验证了所提出的控制策略和模型的正确性和有效性。     

基于Hamiltonian理论的受控电力系统暂态稳定分析方法

从电力系统暂态能量函数出发，应用哈密顿系统理论首次提出新的李亚普诺夫函数。用该函数分析了具有切机切负荷稳定控制的简单电力系统的暂态稳定性。对单机无穷大系统的测试仿真结果表明：按该稳定性条件的切机控制能有效改善故障后系统的功角稳定性。最后指出了该研究的应用前景。     

区域安全稳定控制系统在青海西部电网中的应用

青海西部电网区域安全稳定控制系统由安装在7个厂站的稳定控制装置组成.该电网与青海主网联络线或主力机组发生故障时,采取精确切机、精确切负荷和根据各厂站电压情况综合判断投切电容器和电抗器等措施,防止大面积停电,保证其安全稳定运行.文中介绍了青海西部电网区域安全稳定控制系统的配置、特点以及有效的控制策略.     

异步联网后云南电网的频率特性及高频切机方案

异步联网后云南电网作为小负荷、大送出的多直流送端电网,频率稳定问题成为威胁电网安全运行的主要风险。研究了负荷模型、调速器参数对频率稳定性的影响,提出适应异步联网后多直流外送的送端电网高频切机协调配置原则,通过时域仿真对比分析了4种高频切机备选方案的适应性,提出了适应异步联网运行要求的送端电网高频切机方案。     

山东电网暂态低电压切负荷紧急控制的量化分析

论述了暂态电压安全的参数裕度与轨迹裕度之间的关系,讨论了暂态电压安全的参数裕度的计算方法;以轨迹裕度为基础、参数裕度为表征,对暂态电压安全性进行评估和控制。根据相应的国家标准和山东电网关于暂态过程中的电压要求的调查报告,确定了描述山东电网暂态电压跌落可接受性准则的二元表,提出对暂态低电压切负荷紧急控制系统的配置和参数整定的思路。最后,利用暂态安全定量分析软件FASTEST-NARI对山东电网低电压切负荷控制方案进行了初步工程设计和量化分析。     

多直流馈入受端电网频率紧急协调控制系统设计与应用

分析了多直流馈入受端电网当前面临的频率稳定问题及相关控制系统的技术现状,阐述了协调利用多直流功率紧急支援、联切抽蓄电厂泵工况机组,以及快速切除大规模可中断负荷等措施的频率紧急协调控制系统主要设计思路,并从系统总体架构、直流故障判据及主要控制策略等方面提出了系统的详细建设方案。最后介绍了该研究成果在华东电网的实际工程应用情况及测试运行效果。     

异步联网送端系统紧急切机控制方法

在异步联网运行方式下,送、受端系统间相互支援能力弱,因直流紧急降功率所导致的送端系统频率稳定问题不容忽视。在分析系统频率特性的基础上,提出了具有预测性的送端系统紧急切机控制方法。该方法将依据B样条拟合曲面预测得到的系统暂态频率最大偏差作为紧急控制启动判据,实现在系统功率出现不平衡的前期就能准确启动切机控制,避免系统进入紧急状态;根据功率平衡控制原理和预测所得的暂态频率最大偏差求出紧急控制所需切机量,并依据电气距离确定机组切除顺序。以实际暂态频率最大偏差、频率到达稳态时间以及直流频率限制控制器(FLC)恢复至额定状态的时间为指标,与系统采用高频切机控制进行对比。通过算例验证了所提方法的有效性。     

A hybrid method for generator tripping

Generator tripping is one of the most effective approaches to enhance the transient stability of a power system. In this paper, an online prediction method of transient stability and an offline analysis method of generator tripping are studied respectively. First, a polynomial curve fitting technique is employed to improve the online prediction accuracy of system stability. Then, a shell program is developed to automatically generate and update look-up tables for generator tripping. Based on these, a hybrid method is proposed. It uses the look-up tables to determine generator tripping requirements and before sending out generator tripping signals, instability is confirmed by online prediction of system stability. Simulation results show that this hybrid method can avoid unnecessary generation shedding.