应对大范围潮流转移的在线电压稳定判别指标

针对交直流混联电网中直流自身闭锁故障后大范围潮流转移引起的电压失稳问题,首先采用PSD-ST(power system department-system transient)程序仿真计算对比论证了在工程实用判据下暂态电压稳定极限与静态电压稳定极限差异较小;然后在总结现有电压稳定评估指标优劣的基础上,提出了基于PMU(phasor measurement unit)量测的综合考虑有功、无功传输影响的电压稳定在线评估指标。基于实际电网的等值算例系统仿真计算表明,该指标既可有效评估负荷缓慢增长方式下的静态电压稳定水平,也可有效评估直流闭锁故障下系统的暂态电压稳定水平。与其他指标相比,该指标所需信息量少、结构简单、物理意义明确,易于在线实现。     

适用于交直流混联受端电网的电压弹性评估方法

为精准、定量地计算交直流混联受端电网遭受短路故障后，电压恢复至正常运行水平的能力，提出了基于直流逆变站交流母线电压和熄弧角关键特征的受端电网电压弹性评估方法。首先，建立考虑多短路故障的交直流混联受端电网电压弹性评估模型，以故障后电压恢复标准为约束，提出同时计及逆变站交流母线电压和熄弧角变化特征的电压弹性评估指标；然后，基于潮流计算和机电暂态仿真实现上述评估模型的求解；最后，以江苏电网多种运行方式为例进行仿真验证，结果表明文中提出的方法可用于实际电网电压恢复能力的精准评估，并实现不同运行方式下电压弹性恢复力的量化计算。     

同步和异步运行电网暂态电压稳定性分析

随着直流输电快速发展,交直流混联电网暂态稳定问题越来越突出,将同步运行大电网通过直流线路实现异步互联成为一种新的思路。同步大电网异步运行后,暂态稳定问题尤其对于直流闭锁故障后引发的功角稳定问题有所好转,但异步运行后暂态电压稳定风险依然存在。本文从实际运行的大电网入手,建立了同步和异步运行2种交直流混联电网的等值模型,通过理论分析和仿真计算,揭示了直流故障和交流故障导致这2种电网暂态电压失稳的风险,并探讨了影响交直流混联电网暂态电压稳定性的因素。结果表明大电网异步运行能有效避免大面积电压失稳,但系统薄弱网架或潮流分布不均处仍可能存在局部电网功角失稳或电压失稳。     

特高压交直流混联电网故障反演系统的体系架构与关键技术

大规模交直流混联的复杂性和脆弱性使得电网的安全稳定问题日益突出,为快速准确模拟电网的故障特性,提出了特高压交直流混联电网故障反演方法。通过将电网仿真计算数据管理平台（power system data base,PSDB）的方式离线模型与智能电网调度控制系统（D5000）的实时在线模型进行融合,生成完整准确的故障反演模型。该模型不仅解决了实时在线模型不含暂态参数的问题,而且克服了方式离线模型无法反映电网实时潮流的困难,将故障反演耗时由两三个星期缩短到几秒,大大提高了方式计算人员的工作效率,满足故障反演对时效性和精确性的要求。并基于该模型对电网进行仿真计算分析,准确模拟电网故障发生过程中电气量的变化。该系统已在国家电网仿真中心成功安装并投入使用,针对国调和华中电网进行了故障反演分析,验证了所提方案的科学有效性。     

适用于多直流馈入电网的频率弹性评估方法

为精准定量评估交直流混联电网遭受故障后的频率恢复能力，文中提出一种适用于多直流馈入受端电网的频率弹性评估方法。首先，针对不同直流闭锁故障进行仿真计算，掌握电网故障后的频率变化特征；然后，计算一次调频期间实际频率曲线与恒定频率曲线之间的面积，将其作为电网频率弹性评估指标，并建立各种直流闭锁故障与频率弹性指标的映射关系。所提方法不仅能实现多直流馈入电网频率弹性评估，还可定量对比不同措施的频率稳定性提升效果。最后，以华东实际电网为例进行仿真验证，分析增加燃机等多种措施的频率稳定提升效果，结果表明文中所提频率弹性评估方法正确且有效。     

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。     

在线暂态安全稳定评估的分类滚动故障筛选方法

为满足在线暂态安全稳定评估对计算时间的要求,提出了基于模式和裕度估算的在线暂态安全稳定故障筛选方法。分别基于上一轮在线暂态安全稳定评估结果中各个预想故障的暂态功角稳定、暂态电压跌落安全、暂态电压稳定和暂态频率偏移安全的裕度及模式信息,并结合各个故障安全稳定模式中相关元件的潮流变化和投/退等信息,估算出新一轮在线暂态安全稳定评估所对应的运行状态下各个故障的暂态安全稳定裕度,并确定其相应的安全稳定模式,从而筛选出本轮在线暂态安全稳定评估需详细计算的预想故障子集。通过对实际电网在线数据的仿真分析,验证了所述方法的有效性和实用性。     

含同步调相机的交直流混联系统稳定研究

针对交直流混联系统发生故障时出现无功不足和电压跌落的问题,需要在交直流混联系统交流侧加装同步调相机,对其提供强无功支撑,保证系统稳定运行.对含同步调相机的交直流混联系统稳定性进行了研究,将在不同故障下的交直流混联系统逆变侧接入同步调相机前后逆变侧母线电压情况进行对比,研究同步调相机接入对母线电压的补偿效果.建立了含同步调相机的交直流混联系统数值仿真模型,仿真结果表明加装同步调相机可提高交直流混联系统的稳定性,提升系统故障恢复能力.     

含柔性直流电网的交直流混联系统潮流优化控制

含柔性直流电网的交直流混联系统中换流站功率参考值和下垂系数分别决定了换流站功率分配以及直流电压与直流功率间的斜率控制关系,进而决定了整个交直流混联系统的潮流分布,因此功率参考值和下垂系数的选取至关重要。为此,提出一种含柔性直流电网的交直流混联系统潮流优化控制策略,对功率参考值和下垂系数进行优化,以实现系统网络损耗和直流电压偏差率综合最小的目标。首先,针对含柔性直流电网的交直流混联系统建立了换流站模型、交流系统模型和直流电网模型,并建立了直流电网在主从运行方式或下垂运行方式下的控制方程统一表达式。然后,基于含柔性直流电网的交直流混联系统最优潮流,在线自适应修正换流站功率参考值和下垂系数。最后,对不同运行方式下含五端柔性直流电网的修正IEEE 39和IEEE 118节点交直流混联系统进行计算分析,其结果验证了所述方法的有效性。     

特高压交直流混联电网外送系统故障对交流电压的影响研究

为辨识相同功率转移下电压下降幅度最大的交流母线及对相同交流母线电压影响最大的直流系统,识别造成稳态压升最大的交流断线故障,对特高压交直流混联电网中外送系统故障对交流电压的影响进行理论推导和仿真分析。建立交直流混联输电系统数学模型,分析交流通道及直流通道故障对交流电压的影响,并进行理论计算,基于电力系统分析综合程序(PSASP)搭建锡盟地区特高压交直流混联电网仿真模型,并通过实际仿真验证了理论计算结果的准确性及有效性。仿真计算结果表明:换流母线到交流母线的等效电阻越大,直流闭锁时造成的交流母线电压下降幅度越大,线路传输无功功率与首端电压比值越大,发生交流单回断线故障线路首端压升越大。研究内容为系统稳态运行电压的控制提供理论指导,对交直流混联系统安全稳定运行具有重要意义。     

大规模电力系统静态电压安全评估

静态电压安全评估对于保障正常输电、负荷稳定运行具有重要意义。随着全国互联电网的发展,电力系统变得规模庞大且结构复杂,针对全网故障的裕度评估工作往往十分繁重。在综合考虑效率和准确性的基础上,提出了一种静态电压安全评估方法。该方法以电压水平为约束条件,定义了电压安全裕度,利用基于二分法搜索算法的故障筛选得到严重故障集以减少计算成本,然后采用动态潮流模型和算法计算各故障限制下的有功功率裕度指标,再对其中裕度较低的故障进行更为详细的时域仿真分析验证。基于南方电网开展了计算分析,结合时域仿真结果,探讨了相关动态潮流模型的影响。结果表明,所提出方法既避免了大量仿真计算,又给出了严重故障详细信息,可有效应用于实际电网安全运行分析。     

计及VSC的交直流混联电网扩展规划研究

为解决交直流混联电网供电问题,提出了计及VSC(Voltage Source Converter)的交直流混联电网扩展规划模型与方法。首先分析了VSC元件稳态模型与典型控制策略,在此基础上研究了计及VSC的交直流潮流计算方法。然后,以发电运维成本最小化为目标,提出了一种交直流混联电网扩展规划优化模型。通过算例验证了模型方法的可行性与有效性,并展示了计算全过程。此外,算例结果也表明差异化VSC元件控制策略会影响潮流分布水平,进而影响最终扩展规划结果。     

基于电压灵敏度的交直流电力系统静态电压安全域评估方法

特高压直流可能导致近区电网潮流分布不合理,造成电压越限。针对这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的交直流混联系统静态电压安全域的快速评估方法。首先结合直流系统准稳态模型得到交直流系统潮流方程,通过对系统功率方程求偏导数得到节点注入功率和支路导纳对电压的灵敏度,进一步给出基于灵敏度的节点电压变化量计算方法。然后设置预想故障集,并将其中的事故等值为节点功率扰动与支路导纳的变化,计算出各种事故后节点电压的变化量。最后基于电压变化量最大值和最小值评估静态电压安全域,给出具体的节点电压安全运行范围。通过对四机两区域的交直流系统及江西500 kV电网的仿真,验证了所提出的评估方法的可行性。     

含多类型直流的交直流混联电网潮流计算方法适用性分析

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研究。推导了含常规直流、柔性直流、混合直流的交直流混联电网潮流模型,进而提出了相应的统一迭代法和交替迭代法。通过3个交直流混联电网测试系统和南方电网实际系统数据验证了潮流模型的有效性和潮流算法的准确性,结合系统负荷水平、系统强度、直流嵌入规模等因素对2种潮流计算方法的收敛性能和计算速度进行对比分析。研究结果表明,在含多类型直流的交直流混联电网中进行潮流计算时,统一迭代法的计算效率比交替迭代法高。     

基于静态安全域的交直流混联大电网关键线路辨识

特高压直流输电系统的相继投运导致电力系统运行特性改变,交直流混联大电网的薄弱环节将出现变化。为辨识出交直流混联电网中的关键线路,避免大停电事故的发生,提出一种基于静态安全域的交直流混联电网关键线路辨识方法。采用静态安全域分析方法构建交直流混联电力系统的静态安全域,考虑交流线路潮流越限与直流逆变站闭锁判据,结合支路潮流模型,提出适用于交直流混联电力系统的静态安全裕度计算方法。以静态安全裕度为指标,给出交直流混联电力系统的关键线路辨识流程。最后使用江西电网实际电力系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法

换相失败预测控制在减小换相失败风险的同时将增大直流系统的无功消耗,但当前研究均未考虑其在多回直流系统与受端电网之间无功交互的影响,因此提出了考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法。首先,分析了换相失败预测控制作用下交直流混联电网的态势演化规律。然后,综合考虑功率冲击和无功功率来评估各回直流系统对受端电网的影响程度,并据此对换相失败预测控制参数进行优化设置。最后,基于实际电网对所提协调优化方法进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法能在有效降低整体换相失败功率冲击的同时,避免直流系统吸收过多无功功率而威胁交直流混联电网的无功电压稳定,有利于故障后的无功电压态势向恢复稳定的方向演化。     

基于多属性决策树的电网暂态稳定规则提取方法

随着清洁能源接入和交直流混联电网规模的不断扩大,电网调度运行方式更为复杂、多变,基于"在线计算辅助决策+人工经验判断"的调度控制方式已难以满足当前电网需求。提出一种基于暂态稳定裕度指标的多属性决策树方法,通过计算互信息对原始电气量进行初步分析,筛选出与系统稳定性关联度较高的特征属性;进而利用线性判别分析方法对所选属性进行最佳投影,获得各决策属性的组合特征;通过暂态稳定裕度指标离散化和样本训练生成决策树,得到可评估预想故障下系统稳定性的通用规则,并利用对决策树的回推分析获得可提高系统稳定性的运行方式调整策略;最后利用IEEE-39节点算例的仿真与分析验证了所提出方法的正确性和有效性。     

基于改进遗传算法的交直流系统低压减载优化策略

随着高压直流输电系统不断增多,大规模交直流混联电力系统逐渐成为我国电网输电的基本形式,对分析其稳定特性以及优化其控制方法也提出了新的要求。提出了以静态电压稳定性指标为约束的交直流混合系统低压减载优化策略。首先基于交替迭代法计算系统潮流,建立了适用于交直流输电的静态电压稳定性指标。其次基于改进遗传算法,以低压减载损失成本最小为目标函数,求解最优切负荷配置策略。最后仿真结果表明,新算法可以优化控制策略,维持系统稳定,减少损失成本。     

简讯

河南特高压交直流混联电网研究项目通过鉴定4月13日,由河南省电力公司和中国电科院共同研发的《特高压交直流混联条件下复杂多断面型区域电网柔性协调运行控制研究》项目顺利通过鉴定。《特高压交直流混联条件下复杂多断面型区域电网柔性协调运行控制研究》项目全面分析了河南电网在2013年及2015年目标规划网架下的安全稳定特性;重点研究了特高压交直流落点近区潮流分布及断面输电能力、交流系统严重故障对河南电网安全稳定运行的影响、     

一种安全稳定紧急调控在线预决策方法

特高压交直流系统安全稳定特性复杂,在严重多重故障下可能存在较大事故风险,需要采取预防措施进行控制。对于实时性要求不太高（分钟级）的安全稳定问题,及时有效的故障后紧急调控可以避免预防控制防御代价过大的问题。为了弥补目前调度运行人员采用的离线调度预案和校正控制实时决策计算的不足,提出了一种安全稳定紧急调控在线预决策方法。采用预想故障时域仿真的中长期变步长计算方法,通过各母线频率电压波动判断准稳态运行状态并形成运行方式,通过求解安全稳定约束优化函数获得预决策策略,实际故障发生后通过故障形态和安全稳定问题匹配预决策策略进行紧急调控,某实际电网的算例验证了该方法的有效性。