交直流电力系统暂态安全稳定在线紧急控制策略并行算法

针对在线策略优化约束和控制措施考虑不足以及计算速度无法满足在线要求等问题,基于参与因子、综合电气距离、无功电压灵敏度及安全稳定裕度,提出了直流系统功率紧急调制、切机、切负荷和局部电网解列的量化控制性能指标和两阶段在线策略优化集群计算方法。在各阶段计算中,依据控制措施性能指标进行措施组合,形成计算任务,按控制代价对计算任务排序形成调度队列,提交集群系统进行并行计算。首先计算暂态功角稳定紧急控制策略,实现直流紧急调制与切机和匹配切负荷的协调;然后,在暂态功角稳定策略的基础上,进行暂态电压和频率安全稳定策略的计算,实现暂态功角稳定控制与暂态电压和频率安全稳定控制的协调。仿真实例验证了算法的有效性。     

FACTS装设地点的定量评估及优化

利用EEAC对电力系统暂态稳定性严格量化的能力,可以精确地评估各种连续或离散的变化对 稳定程度的影响。如果要快速地评估FACTS对暂态稳定性的影响,优化其装设地点,则还可 以简单地用稳定裕度对FACTS设备主回路参数的灵敏度系数来量化紧急控制效果。取可控串 联补偿和可控移相器为例,通过对华中网的数值仿真验证了上述方法的有效性。     

一种新型的FACTS控制设备实验与性能测试平台

本文构建了一种新型的FACTS控制装置实验与性能测试平台。以可控串补(TCSC)的接入为例,该仿真平台由TCSC控制装置与电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS)接口而成。仿真平台用机电暂态模型对大电网建模,用电磁暂态模型对TCSC及其所在的线路建模,通过物理接口箱将TCSC控制装置接入到仿真平台。TCSC控制装置采集功率放大器的输出,根据内置的控制策略发出TCSC的控制信号。ADPSS根据接收的控制信号控制晶闸管模型的状态。该仿真平台不需要对大电网进行任何等值就可以研究FACTS接入后对电力系统的影响。本文给出了TCSC的阻抗控制、潮流控制及阻尼功率振荡控制的实验结果。实验结果表明,本文构建的实时仿真平台是有效的,可以用于研究FACTS装置对电力系统的影响及检测FACTS控制设备的性能。     

应用可控串补交直流系统暂态稳定性研究

建立了东北电网220 kV及以上电压等级系统的详细机电暂态仿真模型,采用PSASP程序对2010年伊冯串补输电系统的暂态稳定进行仿真计算。研究伊冯串补线路各点故障对伊敏地区交直流输电系统暂态稳定性的影响,确定制约伊冯输电系统送出能力的最严重故障点,分析了可控串补对伊冯系统暂态稳定性的影响,提出了解决伊冯串补线路暂态稳定问题的控制措施。仿真结果表明:呼辽直流工程投运后,制约伊敏电厂外送能力的伊冯线路故障问题,可通过快速切除机组和解列交直流系统的措施得到解决,应用可控串补装置有利于提高系统的暂态稳定水平。     

文摘

应用可控串补交直流系统暂态稳定性研究[中]／孙峰,张洪存,吴军／／东北电力技术．2010（1）．-14～17 建立了东北电网220kV及以上电压等级系统的详细机电暂态仿真模型,采用PSASP程序对2010年伊冯串补输电系统的暂态稳定进行仿真计算。研究伊冯串补线路各点故障对伊敏地区交直流输电系统暂态稳定性的影响,确定制约伊冯输电系统送出能力的最严重故障点,分析了可控串补对伊冯系统暂态稳定性的影响,提出了解决伊冯串补线路暂态稳定问题的控制措施。仿真结果表明：     

暂态稳定计算中可控串补装置的动态特性仿真

本文应用电路理论的分析方法，建立了可控串补装置动态仿真模型，并利用《电力系统分析综合程序》的用户程序接口（ＰＳＡＳＰ／ＵＰＩ）功能，通过编写可控串补的用户程序与ＰＳＡＳＰ的暂态稳定计算结合在一起。由此可比较准确地分析电力系统暂态过程中可控串补的动态特性及其对电力系统暂态稳定性的影响，也为可控串补控制系统的分析设计提供了方便。     

基于CNN-LSTM网络的电网电压稳定紧急控制策略

运行方式的复杂多变性、扰动故障的不确定性、电力电子设备的弱抗扰性为交直流混联电网的安全稳定运行带来了巨大挑战。为保证大扰动故障后电网电压的稳定，提出一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的响应驱动紧急控制策略。首先，分析关键母线节点电压时序值和电压稳定水平的映射关系，离线建立基于CNN-LSTM网络的大干扰电压稳定评估模型。然后，采用评估模型预测备选切机、切负荷点控制措施动作后电网电压稳定水平的提升量，确定响应驱动紧急控制措施灵敏度。最后，考虑紧急控制措施灵敏度，建立计及电网实际运行约束的紧急控制优化问题，求解得到最优紧急控制策略。面向存在电压失稳问题的交直流混联电网实际场景，仿真结果验证了所提响应驱动控制灵敏度预测方法的准确性，电压稳定紧急控制措施优化协调策略可以保证大扰动故障后电网的安全稳定运行。     

提高暂态稳定的励磁与FACTS协调策略设计

灵活交流输电系统(FACTS)元件及发电机励磁系统对远距离输电系统的暂态稳定性有很大的影响。该文针对单机远距离与电网互联系统，提出采用非线性最优变目标策略协调设计发电机励磁、可控串补（TCSC）和静止无功补偿器(SVC)，从而提高首摆稳定性及快速阻尼后续振荡。所提协调方案是基于TCSC在故障期间闭锁时，SVC作为TCSC的辅助控制手段，当故障清除后，立即投入TCSC，从而使TCSC、SVC与发电机励磁同时贡献于暂态稳定性。在整个过程中，采用非线性最优变目标控制策略来协调所有控制器，即在暂态稳定第一摆及后续动态过程中预先设定两个目标：其一是励磁与FACTS输出最大，从而保证系统最大的暂态稳定域；其二是当发电机滑差接近于零时，控制器以阻尼功率振荡为目标，以使系统迅速恢复至稳态。最后采用NETOMAC仿真软件在我国阳城—淮阴输电工程中进行了仿真，并与常规PID控制进行了比较。结果表明，所提策略是正确的，有效的。     

采用串补技术提高华东-福建联络线输送能力的研究

华东-福建联网后出现的暂态稳定问题使华东福建联络线输送能力受到很大限制,现对联络线采用串补技术来提高输送能力作可行性研究.利用西门子公司开发研制的电力系统仿真软件NETOMAC,在分析2007年和2010年华东-福建联网暂态稳定问题的基础上,分别对华东-福建联络线采用固定串补方案和可控串补方案进行了仿真计算,对各种串补度及各种组合进行了比较研究.仿真结论表明串补技术可显著提高福建电网的暂态稳定水平,大大提高了华东-福建联络线输送能力.相对于传统的固定串补,采用可控串补具有更好的性能,可以较好地抑制大干扰后联络线上的低频振荡.     

用可控串补提高暂态稳定性的仿真研究

针对阳城—淮阴远距离输电工程中暂态稳定性问题突出的实际情况,考虑到可将现有的固定串补改为可控串补(TCSC),然后利用能量函数控制策略对TCSC实施控制以提高系统暂态稳定性。介绍了通过NETOMAC仿真软件对控制策略进行的仿真研究,给出了2005年实际简化系统的仿真结果并与动模实验进行了对比。仿真表明,当固定串补改造为可控串补后,TCSC可明显减少切机的概率,大大地提高了系统暂态稳定性,具有重大的工程实用价值。     

基于最优控制原理的电力系统紧急控制及应用

基于时域方法仿真得到系统受扰轨迹,并结合实际电网安全稳定控制系统的配置情况和运行要求,给出了暂态稳定下最优紧急控制模型。采用了启发式故障后轨迹相对功角最大值小于门槛值作为暂态稳定约束条件,通过引入变分原理,推导了暂态稳定约束条件对控制量的灵敏度。通过建立线性规划模型,把微分代数方程所描述的电力系统紧急控制转化为以切机切负荷为控制量的最优控制问题。文中提出的暂态稳定紧急控制模型与时域仿真方法具有同等的适应性。广东电网的计算结果表明,文中方法对紧急控制策略灵敏度的确定高效且实用,对保证电网安全稳定运行有重要意义。     

柔性直流与常规直流协调的紧急功率支援策略研究

柔性直流(VSC-HVDC)具有响应速度快、有功无功解耦、可向交流系统提供无功支撑等运行特性。将柔性直流纳入电网紧急控制系统,可在提升交直流电网暂态稳定性基础上降低常规切机切负荷控制的代价。基于扩展等面积法则(EEAC),研究直流紧急功率支援提高故障后系统暂态安全稳定性的机理;通过对不同类型直流功率调制的对比研究,指出柔性直流与常规直流(LCC-HVDC)的紧急功率支援在改善故障后系统功角恢复方面存在差异,紧急控制应考虑不同类型直流的控制优先级;提出为保障故障后电网暂态稳定所需直流紧急支援功率计算方法,并结合不同故障情况下直流功率支援的优先级制定相应的紧急协调控制策略。     

FACTS元件在AVC系统中的交互影响及协调应用

随着柔性交流输电（FACTS）技术的典型应用,静止无功补偿器（SVC）和静止同步补偿器（STATCOM）在电网中的应用越来越广泛。将可以实现连续调节的FACTS元件统一纳入到电网电压无功控制系统中,对于离散调节的AVC系统无功调节起到了弥补的作用,使系统保持足够的可调无功储备,提高了电网运行的安全性。相应地对于不同FACTS元件在电压无功控制系统中的交互影响及协调应用则是一个重要的课题。笔者提出了基于＂离散设备优先动作,连续设备精细调节＂原则的3级协调控制策略：采用AVC系统将变电站内电容、电抗及各种FACTS元件统一纳入控制体系,并简单分析了STATCOM控制器在控制系统中的交互影响（时间分级上及空间分区上）。最后通过仿真对提出的控制策略进行了验证,仿真显示系统具有良好的动静态性能。     

提高断面输电能力的紧急控制措施风险量化评估方法

跨区电网互联、大规模新能源并网、需求侧互动将给大电网的运行带来更多的复杂性、不确定性与风险性。文中在研究电网风险评估模型的基础上,提出一种提高断面输电能力的紧急控制措施风险量化评估方法。该方法考虑切机、切负荷、直流调制等紧急控制措施的代价以及《电力安全事故应急处置和调查处理条例》出台对安全稳定控制切负荷的影响,以暂态失稳风险指标的形式量化评估系统暂态稳定水平,同时分析了不同控制量对于风险值的影响。通过将系统安全稳定性与经济性相结合,以指标形式表征提升单位断面输电能力的代价,达到对紧急控制措施进行综合评价与筛选的目的。     

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。     

暂态功角弱稳定模式辨识及其协调紧急控制策略

针对电网发展过程中可能出现的复杂暂态功角失稳现象,提出了用于系统安全稳定分析和控制的暂态功角弱稳定模式的概念及其辨识方法,解析了紧急控制导致弱稳定模式演化为主导失稳模式的机理及其近似必要条件。在理论分析的基础上,提出了基于系统暂态稳定约束转化的紧急控制数学模型,进而设计了基于动态灵敏度指标的启发式协调紧急控制策略计算方法,提升了紧急控制算法对于处理复杂暂态失稳情况的适应性,实现了统筹系统暂态功角多个弱稳定模式的自动协调控制。基于实际电网的算例验证了所提紧急控制负效应机理及策略搜索算法的有效性。     

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。     

弱联工业企业电网两阶段紧急控制方法

工业企业电网负荷具有感应电动机占比高和功率因数低的特点，当同主网唯一的联络通道故障开断时，工业企业电网失稳风险突出，给紧急控制带来严峻挑战。首先，从网架、负荷和技术人员需求等方面阐述了工业企业电网的特点。并基于选用的负荷仿真模型，分析了短路故障下工业企业电网的电压频率耦合特性以及传统紧急控制措施的适应性。其次，针对故障后需要避免暂态低压高频和稳态过压低频的紧急控制需求，研究了考虑设备保护和系统保护并行动作，以及电气量响应驱动的应对策略，提出了工业企业电网两阶段紧急控制方法。最后，基于某实际工业企业电网验证了所提方法的可行性和有效性，表明通过优化控制时机可协调暂态低压快速恢复和稳态过电压的矛盾。     

德宝直流四川电网安全稳定控制系统方案设计

德阳—宝鸡±500 kV直流输电工程投运后,给四川电网安全稳定运行带来新的挑战。为了保障交流特高压示范工程和四川电网的安全稳定运行,在详细的潮流稳定计算基础上,提出了合理的安控系统配置方案。重点讨论了安控系统方案设计的侧重点,包括安控系统总体架构、提高系统可靠性和安全性的措施、多直流联合调制功能的实施以及安控系统与备自投的适应性等问题。