特高压互联电网一体化监视和故障协同处置方案及应用

随着特高压交直流电网的快速发展，电网送受端、交直流、调度机构上下级间的联系日趋紧密，局部故障波及全网的风险日益增大，调度实时运行控制的难度显著增加。在此背景下，分析了特高压交直流电网实时运行控制面临的挑战及需求，梳理出以往调度控制系统在支撑特高压电网运行控制方面存在的问题及不足。在此基础上，首先设计并提出特高压互联电网一体化运行监视和故障协同处置应用功能建设的总体目标、整体框架和主要模块；然后，从特高压电网运行状态同景监视、跨区故障协同诊断、多级调度故障预案联合执行、故障信息整合和多屏联动展示、源网荷优化协调、省地负荷协同控制等方面，对其关键技术进行了分析和论证；接着，结合在特高压送受端相关调控中心的工程实践，对其实际应用效果进行了介绍；最后，讨论了特高压电网调度控制领域未来可能的发展方向和关键技术。  

基于关联特性矩阵的电网信息物理系统耦合建模方法

电网信息物理系统(电网CPS)中信息层和物理层的紧密耦合，使得信息或物理的失效都会对电网CPS的正常运行造成影响。文中提出了一种基于关联特性矩阵的电网CPS建模方法，对电力系统控制应用中信息流与能量流的复杂耦合关系和交互机理进行梳理与建模。该方法首先对实际电网CPS逻辑进行梳理与抽象，得到电网CPS基本分析单元；然后，采用多元组定量描述信息节点、二次设备节点和通信节点的外特性，采用关联特性矩阵的方法定量描述电网CPS中物理层、二次设备层、通信层、信息层内部及其相互之间的逻辑关联关系及特性，形成完整的电网CPS耦合模型。最后，基于电网CPS模型对实际电网CPS应用系统进行分析，说明模型的使用方法，验证模型的合理性和有效性。  

大规模电网运行方式调整潮流计算及病态诊断

调度和运行方式计算人员经常面临方式变化和调整，迫切需要自动诊断病态潮流并进行运行方式调整潮流计算。为此，文中提出一套工程实用的操作后不平衡功率分摊模拟、潮流数据检查、潮流初值给定、潮流求解病态特性自动识别、病态潮流自动调整的运行方式调整潮流计算方法。采用牛顿—拉夫逊迭代过程中电压幅值和相角衰减指标特性和大小识别病态特征，依据病态特征建立基于内点法最优潮流的病态潮流和无解潮流的自动调整模型，实现大电网运行方式调整潮流计算。采用所提方法对IEEE 14节点系统和实际系统数据进行了病态潮流诊断指标和特征确定及潮流自动调整，结果分析验证了该方法的正确性和有效性。  

考虑单相接地故障处理的自适应重合式馈线自动化方法

针对当前馈线自动化(FA)存在过度依赖通信、安全防护难度大、定值参数不能自适应等问题，提出一种考虑单相接地故障处理的自适应重合式FA方法。结合单相接地暂态特征检测原理，制定过流失压跳闸，合闸过流后跳闸并闭锁，短时来电跳闸并闭锁的策略。配合变电站出口保护设计FA逻辑，并基于配电一二次融合成套装置实现多分支多联络配电网的大电流故障和单相接地故障的定位隔离及非故障区供电恢复。最后，基于实时数字仿真器(RTDS)搭建仿真测试平台，验证了所提方法的正确性和有效性。  

直流互联下含储电力系统调峰的优化及仿真分析

只有实现储能与电力系统关键过程的深度融合，才能进一步发挥储能的作用和价值，激发新的商业应用。传统电力系统主要依靠常规发电容量及交流输电实现调峰，然而，对调峰过程参与度越高，发、输电投资容量的利用率、系统运行效率反而会降低。有必要在投建有排放的发电厂、日益昂贵的输电走廊和成本快速下降的储能之间选择其调峰容量的最佳组合。构建反映多种容量参与、输和储调峰能力协调的调度仿真环境能够为规划乃至运行分析提供关键决策支持。文中在考虑制约上述调控过程的各类非线性及时变因素基础上，提出了基于最优价值网络的跨区直流输电调峰优化方法，以及输、储协调调控优化框架。最后，仿真比较了典型送—受端网络中不同输、储容量配比的调峰效果差异及其对发电侧的影响。  

含风储一体化电站的电力系统多目标风险调度模型

风储一体化运行是未来风电站的一种发展趋势，与储能和风电分别受系统调度相比较，更有利于提高风电接入电网的利用率。基于一体化电站中电池储能系统的运行特性及风机故障机理，提出考虑含风储一体化电站的电力系统失负荷和弃风风险指标，建立以系统运行风险最小、火电机组煤耗量最少，以及弃风量最少的多目标优化调度模型，以解决系统运行过程中风险、发电成本与风电消纳之间的矛盾。算例验证表明，与传统风储联合运行模式下的调度结果相比，一体化后虽然风险略有增加，但显著提高了系统运行的经济性和风电消纳能力。  

安全稳定控制系统全程控制时间及其构成

安全稳定控制系统(简称“稳控系统”)在故障发生后按照事先设计的逻辑和时间可靠动作是电网严重故障下安全稳定运行的重要保障。针对当前稳控系统“整组动作时间”难以反映从故障发生至控制措施执行到位完整时段进而难以准确用于指导系统仿真和分析的问题，详细分析了稳控系统从故障检测识别到控制动作出口所经历的过程、涉及的环节以及每个环节所需延时，为稳控系统时间性能的改进提供了合理依据，提出了新的稳控系统“全程控制时间”的概念。随着设防故障复杂化及稳控系统大型化，稳控系统的全程控制时间难以控制在传统的保守计时300 ms内，建议从全程控制时间的完整时段挖掘潜力，从电网安全运行角度提升产品的时间性能。  

调度自动化系统多视图人机交互界面设计

设计了调度自动化系统的多视图人机交互界面。首先，提出了组件化的多视图界面图形化开发平台，该平台扩展了电网图元可视化方式，实现用户界面控件的编辑和标准化存储，可以按照需求图形化开发和编辑多视图界面；然后提出了一种基于脚本的画面信息传递机制和可视化效果动态改变机制，将画面文件和数据源定义进行分离，可视化图元可以通过脚本动态获取数据，也可以通过脚本动态切换显示效果。另外，通过扩展CIM/G规范实现了多视图界面的多级调度远程调阅和共享。最后，研究了多视图界面支持可视分析的人机交互方式，开发了基于关键字的关联分析和基于事件的深度搜索两种人机交互方式，支撑调度人员的分析和决策过程。  

柔性直流输电系统孤岛运行方式下的故障电流抑制方法

结合实际工程需要，针对柔性直流输电系统运行在孤岛状态下发生交流侧故障后容易引起过流跳闸的问题，提出一种柔性直流输电系统在孤岛运行方式下的故障电流抑制和启动控制方法。该方法满足柔性直流孤岛运行方式下各类故障的电流抑制要求，并且可以做到在柔性直流设备自身能力范围内，向交流系统提供预先设定的故障电流，同时可以实现正常升压启动。结合基于控制保护样机和RTLAB构成的闭环实时仿真系统，对提出的方案进行了验证。结果表明，与常规的幅频开环孤岛控制及电流环控制策略相比，所提方案提高了故障穿越能力，且启动策略实现了孤岛运行模式下的无冲击顺利启动。  

基于混合式MMC的混合高压直流输电系统启动策略

针对与有源系统相联的混合直流输电系统，以全桥子模块和半桥子模块混合的模块化多电平换流器(MMC)为例，详细分析了其预充电启动过程，给出了每个阶段直流电压的一般数学表达式，从数学上证明了其与半桥子模块或全桥子模块构成的MMC的内在联系。分析了基于全桥子模块和半桥子模块混合的MMC在不同混合比例下其预充电过程中可能存在的过压或欠压问题，提出了5种解决措施。同时就混合直流输电系统运用于向无源系统供电和作为“黑启动”电源的应用场合，分析了其预充电启动过程，并提出了具体实现方法。最后通过PSCAD/EMTDC对相关分析进行了仿真验证。