2021年得州大停电事故分析及其对电网规划管理的启示

2021年2月中旬,极端冰雪、寒冷天气袭击了美国得克萨斯州(简称"得州"),导致了得州电网大停电事故,近500万用户停电,严重威胁了社会生产和生活。介绍了得州电力系统基本情况和大停电事故演化过程,并从技术、管理和体制方面分析了事故发生的原因。结合电网规划发展需求,提出了防止大停电事故发生的相关建议,从加强电网安全管控、紧急事故应对、电网差异化规划、应急物质储备等方面提出了多项措施。这些建议可为电网规划运营及管理人员提供参考。     

全功率直驱风机电网友好型控制策略

基于构网型控制的电网友好型风电机组具有黑启动、电网支撑和弱电网运行等优势,近年来逐渐被广泛研究。为探究不同电网友好型控制在不同场景下的运行性能,以全功率直驱风机为研究对象,总结归纳了4种典型的电网友好型风电机组控制策略。基于不同控制策略的架构和特点,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了相应电网友好型风电机组模型。分别在黑启动、风速变化、功率减载、频率支撑、电压支撑、故障恢复以及故障限流7种工况下探究不同控制策略的运行性能。最后,综合不同工况下的仿真结果,得到了总体性能最优的控制策略。     

基于广域测量信息的物理-数据融合频率偏差极值在线预测

大规模风电并网降低了电力系统惯量水平，增加了其暂态频率偏差的越限风险，然而现有频率预测模型对含风电系统的在线预测速度和精度都还不够，故需进一步优化频率偏差极值预测方法，用以系统的频率稳定评估。文章基于广域量测技术(wide area measurement system, WAMS),考虑风电并网对频率响应过程的影响，提出了一种物理-数据融合频率偏差极值在线预测方法。首先，利用广域量测信息对有功-频率开环解耦模型进行数据粘合，在此基础上形成可快速求解的物理-数据融合的暂态频率分析模型；其次，基于该模型，获得实时更新的频率偏差极值预测值，并提出“预测值误差指数”指标来量化预测精度，指导在线模型的自适应动态结果输出；最后，通过算例验证了所提频率偏差极值在线预测方法的快速性和准确性。     

基于智能优化算法的互联电网负荷频率控制器设计及其控制性能分析

互联电网负荷频率控制对保障电网安全可靠运行具有重要作用,适宜的控制器参数整定使得电网在各种随机扰动下维持系统频率稳定和联络线功率交换值恒定。针对两区域互联电网的负荷频率控制器参数优化整定问题,提出一种基于智能优化算法的控制器参数整定设计方案。该方案采用最小化时间乘误差绝对值积分作为目标函数,运用灰狼优化算法搜索获得最优化的负荷频率控制器参数。灰狼优化算法模拟了狼群的社会分层机制和群体狩猎行为,使得控制器参数优化整定过程具有快速、高效、自适应和精度高等优点。此外,重点考虑了控制器参数不确定性可能导致的控制器性能衰减,讨论了控制器的脆弱性问题。建立了两区域互联电网负荷频率控制系统仿真模型,采用所提优化算法获取PI/PID型负荷频率控制器参数,仿真结果显示所提算法设计PI/PID控制器相比于传统方法和其他的智能优化算法具有更好的寻优能力和控制性能,并且优化获得的控制器在系统参数和控制器参数不确定性下具有鲁棒性和非脆弱性。     

十五相感应电机不对称缺相容错运行控制

缺相容错运行是多相电机重要优势之一。针对舰船十五相新型感应推进电机不对称缺相故障,在容错电流有效值不超过额定值的前提下,以输出转矩最大为目标,计算了容错电流并提出相应的容错控制策略。所提缺相容错控制采用与电机正常运行时相同的数学模型及解耦变换矩阵,无需重新计算电机参数,可以尽量少的改动容错控制策略。通过对一台45k W十五相感应电机不同缺相故障进行容错控制试验,验证了容错电流计算及控制方法的有效性。     

考虑储能装置风电场的动态经济调度

在考虑储能装置风电场的动态经济调度问题中,如何将储能装置有效地体现在模型之中,充分发挥储能装置的作用是问题的关键.首先综合考虑风电波动与负荷波动情况,利用储能装置平滑系统功率,然后将平滑后的系统功率在火电机组之间优化分配,从而将本课题分解为两个子优化问题,建立了考虑储能装置风电场的动态经济调度模型.基于混沌粒子群优化算法,提出了动静结合罚因子、混沌扰动范围随迭代次数线性减小等改进措施.算例表明,所提出的动态经济调度模型合理,算法具有一定的实用性.     

背靠背柔性直流接入电网后的影响评估

考虑到目前对大容量背靠背柔性直流接入电网的影响评估尚缺少具有全面性且通用性的方法,提出一种适用于分析背靠背柔性直流接入对电网影响的评估方法。该方法主要包含静态安全性、短路电流水平、小干扰稳定性和暂态稳定性分析,重点关注柔性直流与交流系统相互影响。以渝鄂背靠背柔性直流工程为案例,采用电力系统分析综合程序(PSASP)对背靠背柔性直流接入湖北电网前后的运行特性进行评估。根据评估结果,结合电网规划与运行要求,提出相应的电网补强工程与安控措施。仿真研究表明,所提评估方法能有效指导电网规划与调度控制,保证电力系统安全稳定运行。     

复合绝缘子界面缺陷对电场分布特性影响的仿真研究

复合绝缘子的芯棒与护套粘接界面常常出现缺陷,畸变周围电场,影响绝缘子的电气和机械性能。为了研究不同缺陷形态下的绝缘子电场特性,文中以110 kV复合绝缘子为考察对象,应用有限元分析软件COMSOL搭建了绝缘子三维模型,对电场分布进行了仿真计算,研究了界面出现气隙、水汽等缺陷对局部电场及绝缘子整体轴向电场分布特性的影响。结果表明:气隙处电场强度相比正常情况下显著增大,场强最大值与气隙跨度、厚度正相关,与气隙长度负相关,并基于气隙等效弧柱体模型给出了理论分析,修正了等效圆柱模型的不足;水分渗入能降低气隙场强,但同时严重畸变绝缘子轴向电场;护套受潮增重会使场强线性增加,超过一定程度会引发电晕放电,导致沿面闪络等事故。     

记忆合金柔性机械手研究

介绍了一种新型SMA驱动器 ,从理论和实验上研究了驱动器的弯曲变形原理。通过开环实验 ,得到了SMA驱动器的控制模型 ,并对驱动器P+控制进行了实验研究。最后 ,利用多驱动器的组合制作了一柔性机械手演示装置 ,实验证明 ,该手爪能完成快速柔顺的抓取动作