基于半监督谱聚类的最优主动解列断面搜索

主动解列最优断面搜索是依据广域测量信息,在大电网遭受大扰动失步崩溃之前,依据实时工况和运行方式,快速准确求取电力孤岛划分的紧急策略。然而,在实际大系统的求解中,计算复杂度呈几何指数增长,是一个NP难题。提出了一种半监督谱聚类算法,首先采用最小复合有功潮流冲击的目标函数和机组同调/分离等相关约束构建详细解列断面搜索模型,然后将最优断面搜索的优化求解过程,映射为约束谱聚类对静态图分割的松弛解求取过程,最后通过改进的PAM聚类算法选择最优主动解列断面。上述过程,在不丢失全网信息前提下,降低了时间复杂度,IEEE 118标准算例和四川电网实际系统的仿真验证,证明了该算法的正确性、有效性和快速性。     

计及新能源低穿影响的系统频率响应模型

建立电力系统频率响应模型,是当前实现频率预判的快速有效手段,有利于防止频率崩溃。对于水电为主的含高比例新能源的新型电力系统,现有的系统频率响应模型适应性不足,且未考虑新能源低穿控制的影响。对此,分析新能源低穿控制策略对系统频率的影响,提出了一种系统频率响应扩展模型。该模型基于系统频率响应通用模型结构,扩展了新能源有功变化量与系统频差间的关系。通过验证,表明该扩展模型进一步提升了现有模型的精度,具有较强的适应性。     

考虑新能源不确定性的暂态稳定预防控制结构优化方法

新能源不确定性对电网在线预防控制的影响已逐渐由量变向质变转变,预防控制寻优的复杂度和计算量大幅提高。为满足在线预防控制求解质量和求解效率的需求,将机器学习、结构优化方法和时域仿真方法相结合。为降低在线计算量,分析典型系统的电网稳定性函数结构,在此基础上利用机器学习方法离线构建稳定域。为解决控制措施冲突的问题,引入结构优化方法,构建预防控制的二次约束规划模型,实现预防控制措施的协调以及模型的快速求解。为保证控制措施的可靠性,基于可信性评价指标筛选高风险算例,通过迭代计算使所有高风险场景时域校核的结果均稳定。在实际电网中验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于失稳机理分析的暂态电压稳定性量化指标

在暂态过程中,当负荷母线电压值进入由系统特性和负荷特性决定的不稳定区时,会发生电压失稳。在单机单负荷系统模型中,证明同一系统静态P-V曲线和V-Q曲线的临界点具有一致性,基于动态跟踪系统特性变化的技术路线提出暂态潮流断面P-V曲线分析法,并给出暂态电压稳定性量化指标的计算方法和相应的稳定性判据。在多机系统中,虽然通常需要将所提方法与临界电压或戴维南等值电路的动态跟踪计算相结合才能应用,但也存在无需系统等值而直接应用基于单机模型的计算公式的场景。通过算例对暂态电压失稳机理、常规工程经验指标的局限性、所提指标和稳定性判据的有效性进行验证。     

电力系统频率动态与功角振荡的耦合特性分析

为探究频率动态与功角振荡间的耦合特性,文中以双机系统为例推导扰动后系统稳定电网频率动态特性和功角振荡机理,基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC)扩展至多机系统,提出了基于Pearson系数的耦合强度量化评估指标,根据频率动态特征和功角振荡特征对耦合关系进行量化。文中分析了功角振荡对频率动态特征指标的影响,量化评估了不同频率动态指标与功角振荡指标的耦合强度。理论分析和算例结果表明构建的指标体系具有合理性,电力系统的频率动态与功角振荡相互耦合,为频率和功角的优化控制措施提供了参考。     

基于广域实测受扰轨迹的失步解列判据

对于复杂大区电网将相对角大于某个固定值作为失稳的标准是相当危险的,而传统失步解列判据通常以功角摆开360°作为失步的标准。文中提出利用相量测量单元（PMU）实测机组受扰轨迹,通过互补群惯量中心 — 相对运动保稳变换得到映像单机系统 P（δ）轨迹,如果该轨迹上出现动态鞍点（DSP）,则判断系统失步,触发命令将系统在振荡中心处解列。该方法严格符合扩展等面积法则（EEAC）量化分析技术的稳定机理,且仿真结果表明,在某些场景下能比传统失步解列判据提前判断出系统失步。     

失步解列装置两级配置方案

通过对含多个失步断面彼此相邻的复杂电网研究发现,如若整定不当,基于就地量的传统解列装置存在无序解列的潜在风险。文中分析了传统协调配合方法的欠缺,指出传统方法难以兼顾解列装置的快速性和选择性,而利用系统通信的协调配合方法,需要更多的系统信息的配合,依赖于快速可靠的系统通信。在对传统判据和协调配合方法研究的基础上,提出了解列装置定值两级配置方案,实现传统基于就地量失步解列装置可靠性、选择性和快速性的协调统一,有效解决了电网内部有多个失步断面彼此相邻或电气距离较近时,失步解列装置如何协调配置的问题。     

撬棒保护与电网交直流控制协调的风电机组脱网抑制方法

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全。撬棒保护电路是目前在风电场中广泛运用的一种低电压穿越方式,但其大范围投入可能造成风电场从电网吸收过多无功功率而导致电网暂态电压稳定恶化。文中提出一种综合风电机组撬棒保护、直流系统功率调制和交流系统紧急电压控制来抑制风电机组相继脱网的方法,其核心是利用撬棒保护提高风电机组低电压穿越能力,降低风电机组在故障期间的低压脱网代价;通过风电场近区大容量直流的功率快速调制并协同交流侧紧急电压调控手段,改善风电送出通道的潮流分布,以提高故障后电网暂态电压稳定性。对实际电网的时域仿真结果验证了该方法的有效性。     

抑制直流连续换相失败的调相机紧急控制

多直流馈入受端电网的换相失败是威胁系统安全的重要问题,为增强系统的动态无功支撑能力,降低直流换相失败概率,国家电网有限公司将在全网部分直流换流站内配置一定数量的调相机。文中首先分析了调相机投运对电网直流换相失败特性的影响,针对常规调相机控制方式在抑制直流连续换相失败方面的不足,分析了调相机紧急控制对抑制直流连续换相失败的效果。根据实际电网中直流连续换相失败特点及控制要求,设计了预防直流连续换相失败的调相机紧急控制系统架构,并提出了调相机紧急控制的实现方法,基于实际电网仿真验证了所提控制架构和方法的有效性。     

基于能量变化的暂态频率安全紧急控制决策方法研究

从能量变化的视角,研究频率安全紧急控制决策问题。基于系统整体频率特性与系统等值同步发电机转子动能的关系,将频率安全约束转化为对系统等值同步发电机转子动能的约束。基于系统等值同步发电机转子动能变化与不平衡功率累积能量的关联,分析频率安全控制机理。研究通过控制不平衡功率累积能量实现频率安全控制目标的控制决策方法,将以往通过控制不平衡功率,转化为暂态过程的能量控制,从而使控制决策更为灵活。通过实际电网数据仿真验证方法的正确性。