计及电力安全事故风险的电网动态分区与切负荷协调控制研究

国务院599号令明确了稳控系统切负荷等同于故障损失负荷。区域切负荷比例过高会导致严重的电网安全事故等级和事后追责。研究通过动态调整电网分区结构解决部分对控制时间要求不高的紧急状态以减少控制切负荷量非常必要。当存在多个动态分区方案可以解决电网紧急状态时,采用多目标决策从备选方案中选择最优动态分区方案。当仅依靠动态分区技术不能解决电网紧急状态时,为降低电网损失,需要在计及电力安全事故风险的前提下考虑动态分区与紧急切负荷措施协调配合。通过实际电网算例验证,采用计及电力安全事故风险的电网动态分区与切负荷协调控制,可在保证系统安全的前提下,减小负荷损失量,降低电网整体电力安全事故等级。     

基于动态分区的地区电网短路电流抑制策略

电网规模和容量的提升导致电网中母线短路电流水平不断提高,对电网的安全稳定运行造成威胁。提出了一种以线路投切为手段动态调整电网分区结构的动态分区技术,针对电网中母线短路电流超标问题,给出了一种动态分区优化算法,提出了综合考虑电网安全性、可靠性的动态分区方案量化评价指标,该指标可用于确定最优的动态分区方案。以新疆电网乌昌地区为例,分析了该地区主要短路电流超标母线的短路电流来源,利用本文提出的动态分区技术及其综合评估方法确定了该地区的最优分区方案,有效解决了电网的短路电流问题。     

基于在线系统的电网事故应急辅助决策研究

根据在线安全稳定分析系统中,紧急状态辅助决策模型在应对电网复杂事故时可能存在的不足,提出省级电网事故应急辅助决策模型。该模型采用全网异常指标协同控制思路,纳入全部可选事故控制措施,通过综合控制代价寻优获取最终控制方案,采用粒子群算法求解。仿真算例表明该模型在综合控制效率、控制质量方面具有优越性,可作为紧急状态辅助决策的功能补充。     

抽水蓄能电站接入系统的综合评价方法

全面准确地评价电源接入系统方案对电网的影响,能为电源规划方案的选择和建设提供指导。针对抽水蓄能电站的特点及其对电网的影响,从技术性和经济性2方面,选取评价抽水蓄能电站对电网作用的4个单一评价指标,并给出了基于搜索算法结合BPA仿真的指标计算方法,进而提出了一种综合指标的构造方法。以某省电网为例,对备选的7个抽水蓄能电站接入方案进行评价,给出规划方案的排序,为抽水蓄能电站的建设提供参考。     

电网黑启动方案关键问题探讨

作为四川电网的负荷中心,多种因素致使成都电网面临大面积停电事故的风险。制定切实可行的黑启动方案能保证严重停电事故后恢复控制的有效性。从电源恢复、路径寻优、负荷接入、安全校核、继电保护和方案评估等角度出发,就方案编制中存在的问题进行了针对性分析并提出相应改进建议。为使方案的制定方式由离线决策转变至在线实时决策,提出开发黑启动辅助决策系统将有利于调度运行部门正确处置大停电事故。在此基础上,探讨了黑启动辅助决策系统的体系架构和功能构成。     

基于多直流落点系统稳定性的电网静态分区方案选择方法

针对多直流落点系统静态分区方案的选择问题,提出多直流落点相互作用因子、多直流落点有效短路比、频率偏差因子3个评价指标,以及反映上述指标整体性和均衡性的子指标。建立线性加权和模型求解该多目标决策问题,采用综合赋权法计算权重系数,并提出基于多直流落点系统稳定性的电网静态分区方案选择方法。以实际电网为例,对静态分区方案进行评价和选择,得到最优方案。利用PSS/E平台对各方案的系统稳定性能进行仿真,结果表明,各分区方案的系统稳定性优劣排序与静态分区方案选择方法的计算结果排序具有一致性,验证了所提方法的有效性。     

人工紧急调控与自动紧急控制协同防御

人工紧急调控是指根据对电网实时状况的分析,由调度员下达控制命令的紧急控制,可为及时消除电网紧急状态发挥关键作用,需要基于不安全现象检测的紧急控制理念,采用基于广域测量系统和能量管理系统信息的紧急调控实时辅助决策技术。探讨了人工紧急调控与自动紧急控制协同防御的技术路线,包括识别人工紧急调控的可行条件及适用条件、基于实测与仿真结合的辅助决策和保持全局性实时状态觉知能力。结合低频振荡、电压稳定和连锁故障,给出了综合实测信息与仿真计算辅助决策技术的设计思路。     

基于有序二元决策图的黑启动分区搜索策略

合理的黑启动分区可以实现多区域分区并举的启动,加快系统恢复进度。该文对黑启动分区进行了研究,建立了黑启动合理分区的定义和数学模型,并将该模型转化为布尔函数。设计和开发了一种基于两阶段的黑启动分区搜索算法。在第1阶段,采用有序二元决策图(ordered binary decision diagram, OBDD)表示法来降低解空间;在第2阶段,利用安全分析等工具在收缩后的解空间内计算最优的分区方案。提出的算法可分阶段进行,因此具有很好的在线应用前景。针对IEEE标准系统和海南电网进行了深入的数值仿真研究,证明了模型和算法的有效性。     

多直流馈入系统不同电网分区方式比较

电网分区是提高多直流馈入系统稳定性能的有效途径,为研究不同电网分区方式对实际电网性能的提升效果,以广东电网2030年规划方案为例,将传统直流分区、柔性直流分区和动态分区三种方式应用于实际电网,分别针对单通道和双通道互联方案,从多直流落点有效短路比、交流故障对直流的影响和短路电流控制水平三方面对不同电网分区方式下的电网性能进行了计算和比较。结果表明：不同分区方式对实际电网性能影响不同。柔性直流分区方式在多直流落点有效短路比、交流故障对直流的影响和短路电流控制水平3方面表现更好;动态分区在控制短路电流水平方面具有一定的作用;传统直流分区方案能够有效减小短路电流水平,同时也能够限制交流故障下发生换相失败直流的最大数量。对于广东电网的规划方案,双通道互联方案下的柔性直流分区方式对系统性能提升效果最为明显。     

电网主设备运行维护策略辅助决策方法

提出了一种全新的综合考虑基于风险的检修和基于全寿命周期成本(LCC)的电网主设备运行维护(简称运维)策略辅助决策方法.该方法以深圳电网主设备运行风险评估结果为依据,对设备运维策略的多种约束条件进行了系统性分析,并依据LCC方法对设备的最佳寿命进行了评价,制定了设备科学运维决策流程图,最终给出运维策略的优化方案.实际应用表明,提出的方法具有科学性和实用性.     

江苏电网在线动态安全评估系统及应用研究

基于智能调度系统的在线动态安全评估系统以实时在线数据为基础进行计算分析,实现了电网的离线分析向在线分析的飞跃。文中简要介绍了江苏电网动态安全评估系统的主要结构、功能、计算流程,以江苏2016年6月23日龙卷风冰雹特大灾害下的电网安全稳定分析和2016年11月4日某变电站母线故障后的稳定分析为算例,结果表明动态安全评估系统能够及时有效地对电网进行实时计算分析并给出相应的辅助决策措施,提升了电网调度运行人员在事故紧急情形下的应急处理能力,对保证电网的安全稳定运行起到了重要作用。     

换流站站用电系统设计

站用电系统的安全可靠对换流站及电网安全运行的影响举足轻重,针对换流站站用电系统的较高可靠性要求,提出站用电系统的设计原则,结合工程实践提出站用电系统的典型接线。控制保护系统是站用电故障及异常情况下可靠运行的重要保障,对控制保护特别是站用电系统中的备自投等展开系统分析,提出工程实施方案。     

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。     

一体化调度计划辅助决策架构及关键技术

简述了中国当前特高压电网快速发展对调度计划提出的要求。结合未来对特高压大电网一体化调度计划的实际需求和现有调度计划的运行现状,提出了基于面向服务的体系架构(SOA)的一体化调度计划辅助决策体系架构。设计了一体化调度计划辅助决策服务集。研究了一体化调度计划辅助决策关键技术,并展望了一体化调度计划辅助决策的发展方向。     

基于Agent的电力系统紧急控制方案

在“集中管理、分区控制”的紧急控制思想指导下,作者基于Agent提出了可协作的电力系统紧急控制方案。当电力系统出现紧急情况时,控制区域中用于处理紧急故障的Lord Agent组成多代理系统,在合同网规则协调下快速动作形成紧急控制措施,并将控制措施下达到各紧急控制区域Agent,并行处理紧急故障。为验证上述控制方案在时间方面的优越性,在WSCC 4机系统上进行了仿真实验,结果表明该紧急控制方案可以对不同地点的紧急故障快速制定出控制措施并将控制指令下发到各控制区域的Lord Agent,极大地缩短了分配和执行紧急控制措施的时间。     

电力系统紧急情况下的动态分区和自主解列策略

在电力系统第三道防线的紧急控制中,当系统发生严重级联事故时,为保持系统稳定运行,自主解列控制是最后的有效手段。它的目标是保持各子分区的稳定性,并使整个系统在故障后的负荷总损失最小。本文讨论了电力系统紧急控制中的动态二分区和自主解列策略,首先结合发电机的慢同调分群算法,确定了系统的最优慢同调分群数,将振荡模式相近的发电机组等效为虚拟的发电机节点,然后在Laplace分区策略的基础上,提出新的加权指标,对Laplace分区策略进行改进,并提出启发式邻域搜索分区方法。最后将启发式就近削负荷方法应用于所有这些可能的割集,并计算各分区的负荷削减量,得到系统故障后总负荷损失最小的割集,即最佳解列控制策略。在IEEE118系统上的应用验证了改进的权重指标和所提出的混合分区策略的有效性。     

一种基于贪心算法的紧急控制策略优化搜索方法

间歇式能源接入、全国电网互联、在线运行保护与控制需求等多重因素对电网紧急控制策略搜索提出了新的要求。为此提出了一种基于贪心算法的紧急控制策略优化搜索方法。该方法选择预想故障集中某一失稳算例进行时域仿真,再根据EEAC量化理论计算每个紧急控制措施性能指标,基于性能指标计算出紧急控制空间中各紧急控制措施性价比,其关键在于计算出采取紧急控制措施前后系统暂态稳定裕度的变化量。然后采用贪心算法在候选紧急控制空间搜索出紧急控制策略。最后通过简单电力系统和实际电网两个算例验证了该方法的正确性。     

地区电网智能调度控制系统实践与展望

基于地县调度机构的业务需求,深入分析了地区电网智能调度控制系统建设中遇到的网络安全要求高、调控数据增长快、地县需求差异大、缺乏事故处理全流程辅助决策等深层次问题。针对需求与存在的问题,从支持地县广域网络安全互联、适应地县通信网络带宽窄、满足地县不同运行人员按需定制的实时监视需求、增强调度控制系统支持调控大数据量处理能力、提高地县设备控制安全综合防误能力、满足电网事故处理全过程的调度辅助决策等方面,总结了地区电网调度控制系统的技术实践。最后针对地区电网智能调度控制系统在逐步推广过程中需要关注的技术发展问题提出了展望。     

改善异步分区电网频率稳定性的VSC-HVDC控制策略

为了缓解同步换相失败问题,广东电网规划采用基于电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的电网分区技术,将东、西2个电网异步相连。但在分区后,电网的调频容量变小,频率稳定性变差,此时VSC-HVDC系统有必要参与分区系统的频率控制。设计了一种VSC-HVDC输电系统的频率控制策略:VSC换流站的d轴频率控制策略使得VSC换流站自动调节自身输出的有功功率;q轴辅助频率控制进一步稳定系统频率。使用PSS/E在广东电网中进行仿真分析,结果表明所提出的VSC频率控制策略有效提升了分区电网的频率稳定性。     

基于实用动态安全域的紧急控制策略

研究了考虑紧急控制措施的扩展实用动态安全域临界面的迁移规律,并用紧急控制措施所引起的实用动态安全域临界面沿其外法线方向的迁移距离来表示紧急控制措施的有效性,给出了切机和切负荷以及二者配合操作的控制有效性的定量表示方法.据此提出了一种新的电力系统暂态稳定紧急控制方法,该方法通过选择不同的措施控制安全域临界面的推移,使扩展后的实用动态安全域能涵盖当前系统运行点,保证系统不会发生暂态失稳现象.在此基础上,通过把控制措施量化为一成本指标,建立了暂态稳定紧急控制的数学模型,并基于控制有效性灵敏度指标给出了该问题的优化策略.在10机39节点新英格兰系统上的测试结果表明了这种方法的有效性.