电力系统暂态稳定紧急控制现状与展望

对近年来电力系统暂态稳定紧急控制作简要综述,指出所存在的问题,并结合有和发展要求,展望电力系统暂态稳定紧急控制的发展方向,以及若干问题的改进方案。     

电力系统暂态稳定实时紧急控制的研究

提出了一种新的实时控制紧急方案：在相量测量系统(PMU）和光纤通信的基础上，假设发电机的功角、转速及功串能够实泅且可近乎实时地传输到控制中心，利用这些信息和扩展等面积准则（EEAC)的思想快速进行暂态稳定预测和分析，并纳入广义预测控制理论的思想框架；指出暂态稳定实时控制的实质是对电力系统进行闭环的滚动控制。该方案可应用于任意复杂的故障场景和任意细节的电力系统元件模型，能够克服某些预想不到的事故造成的不匹配及带来的连锁反应。仿真结果表明该方案具有良好的应用前景。     

电力系统紧急控制

电力系统是典型的非线性时变大系统,面向特定元件的继电保护装置和基于局部信息的安全自动装置,在某些情况下难以满足电力系统稳定运行的需要。有自适应能力,能从电力系统全局观点来进行有效控制决策的电力系统紧急控制成为亟待解决的问题。本文讨论了电力系统紧急控制、与其相关的计算机技术、控制措施以及控制决策方案等问题。     

考虑暂态稳定紧急控制的扩展等面积法

本文提出了考虑暂稳紧急控制的扩展等面积法(EEAC)的改进算法,涉及的紧急控制措施包括:快关汽门、电气制动和切机。本文的方法能够有效地处理在紧急控制作用下的故障电力系统的第一摆和第二摆暂稳分析问题,可以应用于在线或离线的快速暂稳分析和紧急控制快速估算、设计整定和校核。两个实际系统模型的仿真计算验证了本文算法的正确性及良好的精度。     

基于等效暂态能量函数分析的功率平衡紧急控制时间计算研究

在对功率平衡紧急控制后的暂态能量函数公式的推导的基础上,提出了系统紧急控制后的线性等效暂态能量的计算公式．并在同一坐标下通过比较持续故障导致的不平衡功率、故障切除导致的不平衡功率、功率平衡紧急控制导致的不平衡功率以及三者的等效暂态能量之间的关系,分析了不同故障状态下功率平衡紧急控制时间与暂态能量中的故障临界清除时间的关系,推导了其计算方法,同时对等效暂态能量计算的在不同故障状态下的现象进行了讨论和分析。     

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。     

基于响应的支路暂态输电能力指数及紧急控制

源网荷结构深度调整,使交直流混联电网受扰动态行为愈趋复杂。电网稳定特性的深刻变化,对稳定态势监测与紧急控制技术提出新的要求。该文首先研究了机组功角摇摆过程中,网络中节点电压幅值与相位在时空上的分布规律,以及不同支路段功率传输的特征;基于网络受扰响应信息,构建一种可表征暂态功角稳定态势、评价互联电网稳定水平的定量指数——支路暂态输电能力(branchtransient transmissioncapability,BTTC)指数,其具备精准性、快速性、单调性和灵敏性等性能优点;基于BTTC指数,提出降低机群暂态功角失稳风险的紧急控制策略。针对实际交直流混联电网,仿真验证了BTTC指数刻画稳定态势及紧急控制策略降低失稳风险的有效性。     

基于改进AlexNet的电力系统暂态功角失稳紧急控制策略

随着新能源渗透率的提升,电网环境日益复杂,电力系统安全稳定运行也面临着新的挑战。为了满足电力系统暂态功角失稳后的实时紧急控制决策,采用深度学习与紧急控制相结合的方法,提出一种基于改进AlexNet网络的电力系统暂态功角失稳紧急控制策略。首先基于改进AlexNet对失稳发电机功角轨迹进行预测,识别临界机群;然后定义紧急控制动作灵敏度指标,建立改进AlexNet灵敏度预测模型,拟合发电机功角特征与紧急控制动作灵敏度的映射关系,从而确定紧急控制的动作母线;最后以切除发电机和负荷容量最小为目标,建立紧急控制优化模型并求解最优策略,并在新英格兰10机39节点系统进行算例验证。结果表明,针对电力系统暂态功角失稳问题提出的基于深度学习的功角轨迹预测模型和紧急控制灵敏度预测模型,均有较高的预测精度。在此基础上制定的紧急控制策略能使失稳系统快速恢复稳定运行,加强电网安全稳定防御体系。     

电力系统切机/切负荷紧急控制方案的研究

提出了一种电力系统紧急控制中寻找切机／切负荷方案的新方法，该方法将非线性系统稳定域边界理论与稳定控制措施结合起来，通过控制措施所引起的系统平衡点的位移在稳定域边莽外法向量方向上的投影来表征控制措施的有效性。在此基础上，运用线性化方法使控制方案的非线性搜索过程线性化，从而在保证结果准确性的前提下，使计算量大大下降。仿真结果表明，该方法对于在线构造对策表、形成紧急控制方案具有实际的应用意义。     

暂态功角弱稳定模式辨识及其协调紧急控制策略

针对电网发展过程中可能出现的复杂暂态功角失稳现象,提出了用于系统安全稳定分析和控制的暂态功角弱稳定模式的概念及其辨识方法,解析了紧急控制导致弱稳定模式演化为主导失稳模式的机理及其近似必要条件。在理论分析的基础上,提出了基于系统暂态稳定约束转化的紧急控制数学模型,进而设计了基于动态灵敏度指标的启发式协调紧急控制策略计算方法,提升了紧急控制算法对于处理复杂暂态失稳情况的适应性,实现了统筹系统暂态功角多个弱稳定模式的自动协调控制。基于实际电网的算例验证了所提紧急控制负效应机理及策略搜索算法的有效性。     

考虑无功功率协调控制的并行直流系统紧急功率支援

直流系统紧急功率支援需要考虑无功功率协调控制以提高系统电压稳定水平。文中分析推导了直流系统有功功率输送和无功功率消耗的比例关系,研究了多直流系统相互间紧急功率支援时导致的换流站近区暂态电压跌落问题,提出了紧急投入备用无功功率、充分利用故障直流无功功率补偿能力和交直流系统间功率分配的协调控制等策略,以实现无功功率的合理分...     

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。     

发电厂安全稳定紧急控制装置的研制原理及算法

介绍了用于东北电力系统铁岭发电感和的ＷＡＷ－１型安全稳定紧急控制装置的原理及算法。装置采用了Ｅｑ恒定的发电机模型,自动判别发电厂机组及电厂直接出线的运行方式及状态,自适应地完成玫与系统间静态稳定储务示足报警;预测扰动后系统的暂态不稳定性;实时计算为维持暂态稳定需要的切机控制量。对于中长期摇摆而造成的动态不稳定配置了经过Ｘｄ补偿后的视在电阻检测的失步解列控制。该原理和算法用于可等值为单机无穷大母线的     

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。     

考虑暂态稳定约束的最优紧急控制策略

随着电力市场的深化,用户的可靠性得到重视,为充分体现用户对可靠性的不同要求,将用户的停电成本作为经济性指标,加入优化目标函数作统一优化的紧急控制策略,得到广泛应用。然而,这些决策模型中没有考虑系统的暂态稳定性,这就使得在执行完发电机再调度和切负荷操作后,系统可能无法再次承受故障而不发生暂态失稳。针对这种不足,提出了一种考虑暂态稳定约束的最优紧急控制决策模型,在该模型中加入了表示系统在新的运行点满足暂态稳定的相关约束,因此,发电机再调度以及切负荷等操作完成后,系统仍然能保持暂态稳定性。最后,以IEEE-RBTS的6节点系统和新英格兰39节点系统为算例,对所提出的策略作出具体阐述,并比较该方法与不考虑暂态稳定约束的算法在结果上的差别。     

基于修正暂态能量函数裕度的紧急控制算法及其在广东电网的应用

近年来随着安全稳定控制系统在电网紧急控制中发挥的作用越来越重要,快速评估、确定并优化电网紧急控制措施,对提高电网的安全运行水平、降低事故情况下系统的损失具有重大意义.为此,采用修正的暂态能量函数对电网进行安全分析,结合广东电网安全稳定控制系统的常规配置方案,针对电网暂态稳定的薄弱环节,提出了求取最优稳定控制措施的算法和流程.在广东电网的应用结果表明,该算法适合于制定大型网络的离线紧急控制决策,结果可靠,计算速度快,具有较高的理论价值和实用性.     

跨区互联电网紧急控制技术未来发展分析

电网互联、跨区输电和间歇性能源接入对紧急控制技术提出了更高要求。针对动态过程中稳定形态的转换、无功电压动态复杂化、区域控制的跨区影响显著等稳定问题特征,以及新型控制手段灵活快速的特点,分析了远方区域信号用于实时决策、控制时序的广域配合、安全稳定控制系统之间的协调配合等控制策略的发展趋势,指出控制装置在应对网络通信方式下...     

改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援协调控制策略

直流功率紧急支援能够有效改善多直流馈入电网在大功率缺额故障扰动后的系统频率稳定性。文中分析了直流功率紧急支援的原理,提出了一种综合考虑直流过负荷能力、直流运行工况和交流输电能力的单回直流实时可提升功率的估算方法。基于交流电网的安全稳定约束,提出了区域电网最大可支援能力的计算方法和“同送出同馈入”的多回直流实际支援量的协调优化算法。在此基础上,提出了改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援的协调控制方案,并在华东多直流馈入电网中进行了仿真验证。