基于网架调整的大电网短路电流限制方法研究

随着电网规模的不断增大,大电网短路电流超标已成为电力系统安全运行面临的重大问题。基于优化思想,推导了三相短路电流约束和单相短路电流约束形式,建立了包含短路电流限额约束的网架接线调整模型。针对短路电流约束的非凸非线性特征,提出了适用于大规模电力系统的基于Benders分解的求解方法。最后用提出的模型和算法计算了某大区电网2020年的网架调整方案,并进行了验证分析。     

计及全寿命周期效益的超导故障限流器全局协同配置方法研究

超导型故障限流器(superconductingfaultcurrent limiter,SFCL)因其具有良好的应用前景,已经进入实际工程投用研究阶段。在其昂贵的成本限制下如何通过有限配置对全网短路电流超标进行治理应成为后续研究的重点。在故障限流器全局配置研究的基础上,为了进一步优化SFCL配置的经济性,该文提出一种计及全寿命周期效益的SFCL全局协同配置方法。首先提出短路电流校核的修正模型以避免过度校核的问题;其次,在构建SFCL运行寿命损耗模型的基础上,重点讨论全寿命周期意义下的SFCL全局配置总成本经济性最优问题:通过建立Pareto最优解函数利用NSGA-II多目标遗传算法求解得到基本配置方案的最优解集;构建基于蒙特卡洛的故障模拟模型以评估基本配置方案的全寿命周期运行维护成本;最终得到综合获得总等年值最低的最优配置方案。该文以IEEE30节点系统为算例,通过仿真,验证了所提配置方案的可行性与优越性。该文所提配置方法综合考虑了SFCL初配成本与后期维护运行成本,为SFCL的实际工程应用提供了新的经济性配置思路。     

限制短路电流水平的220kV电网规划方法

随着系统装机容量和负荷的不断增长,220kV电网所面临的短路电流越限问题日益凸显。从网架结构规划上限制系统短路电流水平,既要考虑与上级500kV相配合,避免电磁环网,分区分片运行;又要考虑对下级系统的供电可靠性,能够满足N-1原则。本文以系统阻抗矩阵出发,计及故障限流器及断路器遮断容量的优化配置,提出了考虑短路电流约束的双层网架规划模型及其相应求解方法,随后以华东某地区实际网架作为算例进行了2030年的网架规划,验证了所提出规划方法的可行性。     

基于短路电流约束显式线性建模的输电网结构优化

随着电网规模的不断扩大,近年来电力系统的短路电流超标问题日趋严重。相较于其他限制短路电流的方法,网络结构优化更加灵活、经济。基于节点自阻抗的物理意义,提出通过构造与原电网相似拓扑、不同参数的"伴随网络",用以表征线路开断与短路电流约束之间显式线性关系的思路。进一步地,提出相应的短路电流约束的显式线性建模方法,并建立兼顾电网N-1安全性和短路电流越限消除的网络结构优化混合整数线性规划模型。针对大规模系统模型求解困难的问题,研究了多种约束集削减策略及方法,可有效降低决策空间规模,提高模型的计算效率。最后以修改的IEEE 30节点系统和IEEE 118节点系统为算例,验证了所建模型及求解方法的有效性。     

负荷模型对山东电网短路电流计算影响研究

"十三五"期间,特高压交直流将大规模入鲁,山东电网网架结构越来越密集,短路电流水平成为影响山东电网规划的重要因素,甚至影响宏观规划决策。介绍了目前国内常用的短路电流计算程序对负荷模型的处理,以及国内各规划运行单位在短路电流计算中对负荷模型的选择,推导分析了输电网故障时接于配电网的感应电动机负荷向输电网贡献短路电流的机理。最后以枣庄电网为例,分析了不同负荷模型及比例的选择对电网短路电流的影响。仿真分析结果对合理计算山东电网短路电流、优化电网网架结构具有指导意义。     

特高压网架背景下内蒙古电网限制短路电流措施研究

结合内蒙古电网的现状及特高压网架背景下内蒙古电网短路电流的发展情况,分析了目前限制短路电流的主要技术路线及措施,并对各种措施对于内蒙古电网的适用性进行了初步判断.在此基础上,选取优化网架结构作为限制内蒙古电网短路电流的主要措施,对特高压变电站接入方案及网架结构进行优化和局部加强后,最终形成以包头特高压、鄂尔多斯特高压、...     

新型SFCL与STATCOM在风电并网系统的联合应用研究*

针对风电并网系统中发生三相短路故障电压跌落的问题,提出一种新型超导故障限流器(SFCL)与静止同步补偿器(STATCOM)联合应用的方法。通过搭建仿真模型,在电压稳定性改善与短路电流抑制两方面分别设置3种方案,将方案相互对比得出结论。在电压稳定性改善方面,新型SFCL与STATCOM联合控制效果最优;在短路电流抑制方面,单独利用新型SFCL控制效果最优。综合两方面考虑,利用新型SFCL与STATCOM联合控制对提高风电并网系统暂态稳定性效果最优,其不仅可以减小风电系统并网处母线电压跌落程度,还能抑制故障短路电流,维持系统暂态稳定。     

基于灵敏度法的超导故障限流器的优化配置

提出一种超导故障限流器(SFCL)优化配置的新方法。通过进行短路计算,首先确定安装SFCL能够可靠启动的支路,然后分析SFCL对网络阻抗矩阵的影响,得出短路电流超标点自阻抗对这些支路阻抗参数的灵敏度,根据灵敏度的大小,从中选取安装SFCL的多条候选支路,采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)这一多目标优化算法对候选支路进行优化计算,实现SFCL的安装位置、数量以及阻抗值的优化配置。最后,通过6节点系统和IEEE 39节点系统的仿真验证了所述方法的有效性和可靠性,大大缩小了解的搜索空间,实现了SFCL的优化配置,限制了超标点短路电流水平。     

超高压电网中高压并联电抗器配置型式实例研究

随着超高压电网网架的不断加强和结构调整,部分配置在系统中限制工频过电压水平及潜供电流的高压并联电抗器在电网中的配置型式亟需优化。从超高压电网工频过电压及潜供电流产生和抑制的基本机理出发,结合电网工程实际案例,建立了基于PSASP 7.0程序的仿真模型,在系统工频过电压水平及潜供电流仿真计算的基础上,提出了工程所涉及高压电抗器的优化配置方案,并对高压电抗器优化配置后的系统网架结构进行了电压和稳定校核,计算结果证明了研究所提出方法的有效行和可行性。     

电源密集型大级差电网短路电流超标综合治理方案

针对新疆电网网架延伸及大量电源的投运,母线短路电流不断增大,部分区域甚至超过额定断开电流的问题,提出适应新疆地区的短路电流限制措施.文章分析新疆电网网架结构,在此基础上,讨论新疆大级差电源密集型电网造成的区域短路电流较大的问题,从优化电网运行方式、加装变压器中性点小电抗和新型限流设备的应用等方面对限流措施展开分析,提出...     

宁夏交直流混联送端电网规划研究

随着宁夏电网逐步形成高电压、大电源、交直流混联的送端电网,短路电流越限问题已成为限制宁夏电网发展的主要问题之一。采用电网分区供电、网架结构优化调整、限流电抗器等高电压等级短路电流限制措施,以网架坚强、结构合理、安全可靠为目标,提出了2030年宁夏电网750 kV目标主网架规划方案,通过网架结构、潮流和短路、实施难度、方案投资等多方面比较分析,明确了宁夏电网750 kV目标主网架推荐方案和330 kV/220 kV电网分区方案,为"十四五"和"十五五"期间宁夏电网的规划、建设指明了方向。     

基于系统拓扑动态调整的短路电流抑制措施对系统暂态功角稳定性的影响研究

随着电网的发展，网架结构不断加强，交流系统短路容量逐步提高，短路电流超标问题日渐突出，需要合理控制系统的短路电流水平。基于系统拓扑动态调整的短路电流抑制措施，通过在故障期间快速动态改变系统拓扑结构达到限制短路电流的目的。该文以500kV和220kV典型接线为例，研究3/2接线与双母线接线的母线分段开关采用抑制措施后，对系统暂态功角稳定性的影响。根据理论及仿真分析得出，基于系统拓扑动态调整的短路电流抑制措施在有效减少短路电流的同时，对系统的暂态功角稳定性有一定的影响，实施中需要针对实际系统进行具体仿真分析。     

背靠背VSC-HVDC的多目标优化布点

电网间的电气联系日趋紧密,多个500 k V变电站短路电流接近或超过断路器遮断容量,严重威胁电网安全。采用背靠背电压源换流器型高压直流输电(voltage source convertor-based high voltage direct current,VSC-HVDC)技术限制短路电流的方案获得业界的关注和认同。在分析VSC-HVDC降低短路电流原理的基础上,建立以短路电流降低综合效果和投资经济性最优为目标的VSC-HVDC多目标优化布点模型,并采用快速非支配排序遗传算法求解;通过多端口网络等值模型约简可行解空间,以提高个体适应度评估速度;基于模糊选择策略获得最优折中分期建设方案。以2015年夏大运行方式的广东电网为算例,验证表明:1)短路电流降低综合效果指标能有效反映限流措施效果和作用范围;2)多端口网络等值能大幅提高算法求解效率;3)综合限流效果与配置点短路电流大小无直接关系。     

受端电网最大直流受入规模分析方法

确定受端电网最大直流受入规模是电网规划的重要内容之一。为此,提出在网架结构优化、直流落点优化和动态无功补偿配置优化的基础上,采用启发式规划方法求取最大直流受入规模。电网规划优化从兼顾短路电流控制和提高多直流馈入支撑能力出发,分别给出了以限流方案投资、限流效果和综合多馈入短路比最优为目标的多目标函数及网架结构优化方法。直流落点优化通过综合多馈入短路比为指标的排序优选,动态无功补偿配置选点优化通过电压灵敏度的无功补偿安装效果评估指标排序实现。结果表明:考虑配置一定规模的动态无功补偿装置,江苏电网可承受的最大直流规模为6回,共42.2 GW;若不考虑动态无功补偿装置,江苏电网可承受的最大直流规模为5回34.2 GW。优化方法应用于江苏规划电网,可提高多直流馈入电网稳定性和承受直流能力。     

大电网可靠性中的故障限流器优化配置研究

针对特高压(UHV)工程接入使得电网规模不断扩大、短路电流水平持续升高,导致电网安全稳定运行隐患变大的问题,提出一种基于电网可靠性的限流器优化配置方法。通过短路计算,量化评估电网的可靠性,实现短路影响下的可靠性分析。建立可靠性评估与短路电流、负荷损失量之间的量化模型,根据可靠性量化结果,确定限流器的候选安装点。采用粒子群优化算法,以电网短路下可靠性水平、限流器数量最少为目标,对限流器的布点进行优化。最后以某省实际电网为例,结果表明,这一方法可缩小最优解的搜索空间,实现限流器的优化配置,并有效地限制短路电流,提高电网运行可靠性。     

计及短路电流约束的机组组合问题

针对近年来电力系统短路电流普遍超标的问题,提出计及短路电流约束的机组组合和支路投切(unit commitment and transmission switching,UC-TS)联合优化模型及其求解策略。由于同时利用机组组合和支路投切两种手段来实现对短路电流的控制。模型不但能够提供最优发电计划,还能提供满足短路电流约束的网络最优运行方式。由于模型的复杂度相对于未考虑短路电流约束的UC模型而言要大的多,对于规模较大的系统,直接求解难度较大,由此,提出模型化简及分解求解策略。最后通过算例证明了模型及求解方法的有效性。     

短路电流约束条件下的湖北电网供电模式研究

随着湖北电网规模扩大和网架结构日趋完善,湖北电网局部地区短路电流超标问题进一步加剧,从电网结构上解决湖北电网短路电流问题已迫在眉睫。本文首先建立数学模型,以武汉江北木兰供区为例,对其供电模式进行了深入研究,提出了湖北电网的供电模式。     

计及线路路径优化的空间电网规划

针对传统电网规划方法难于有效计及复杂路径及环境成本的问题,基于栅格化三维地图,以设备投资成本和运行费用综合最小为目标函数,考虑传统电网规划约束和线路路径优化约束,建立了考虑路径优化和变电站选址的空间电网规划模型。该模型是一个复杂的混合整数非线性规划模型,将其分解为考虑变电站选址的电网规划上层问题和线路路径优化下层问题,并提出适合求解该模型的遗传算法和动态规划法相结合的混合优化算法,该混合优化算法在采用遗传算法解决网架结构优化和变电站选址优化的同时,将动态规划法嵌入到遗传算法中,求解线路路径优化问题,为了提高计算效率,在遗传算法中引入了记忆体结构,IEEE Graver-6节点算例,IEEE 118节点算例和一个实际电网算例的结果验证了模型和算法的有效性。     

江西电网220kV系统短路电流限制措施技术研究

依托江西电网现有网架和过渡期网架,详细分析了江西电网220 kV电网短路水平现状,深入研究了近年来应用最广泛的短路电流限制技术措施,分析了江西电网短路电流增加的原因和趋势,提出了解决江西电网短路电流超标问题的措施和方法。     

±1100kV特高压直流接入后短路电流分析及限制措施研究

结合新疆电网规划发展,随着昌吉地区750 kV网架结构的延伸和大规模电源的建设,对比分析了新疆电网±1 100 kV(准东—皖南)特高压直流接入前后短路电流的增加原因与趋势。当±1 100 kV特高压直流接入昌吉五彩湾地区后,为了限制系统短路电流水平,文中从加装电抗、网架结构调整及运行方式安排等方面展开讨论分析,研究结果表明,在合理控制新疆五彩湾地区短路电流的水平下,750 kV五彩湾变电站的220 kV母线分列运行及附近大电源送出线路优化将有利于短路电流的有效控制,对解决新疆电网发展中昌吉五彩湾地区短路电流超标问题提供参考。