基于区间联络线能量预测的暂态稳定紧急切机控制(一)机理与方法EI北大核心CSCD

随着PMU/WAMS技术的广泛应用,基于广域响应的暂态稳定紧急控制技术已成为可能。针对互联电网区间暂态失稳,分析扰动后区间联络线功率的动态特征及其与系统不平衡能量的关系,提出一种基于区间联络线能量预测的暂态稳定紧急切机方法。根据扩展等面积法则建立振荡中心所在联络线的功率-相角差相平面,映射系统暂态能量变化,并以此计算联络线的紧急调节功率。系统运行中,根据地区特征发电机的受扰响应刷新切机序位表,并利用离线计算得到的功率转移分布因子实现在线切机功率分摊计算,制定基于最小代价的紧急切机策略。所提方法无需健全广域测量,计算效率高。     

基于区间联络线能量预测的暂态稳定紧急切机控制(二)工程案例EI北大核心CSCD

随着PMU/WAMS技术的广泛应用,基于广域响应的暂态稳定紧急控制技术已成为可能。在基于区间联络线能量预测紧急切机方法的基础上,结合基于电压轨迹的暂态失稳判别方法,提出一种适用于互联电网区间暂态失稳的暂态稳定控制技术。该技术采用主站-子站控制方式进行区间暂态失稳判别与紧急切机控制。针对复杂故障下南方电网两广断面暂态失稳,建立详细的工程化控制方案。探讨所提紧急控制技术与现有安全稳定防线的协调配合问题。仿真结果表明,采用所提方法能够制定合理、有效的紧急切机策略,维持电网的安全稳定运行。     

基于区间联络线能量预测的暂态稳定紧急切机控制（二）工程案例

随着PMU/WAMS技术的广泛应用,基于广域响应的暂态稳定紧急控制技术已成为可能。在基于区间联络线能量预测紧急切机方法的基础上,结合基于电压轨迹的暂态失稳判别方法,提出一种适用于互联电网区间暂态失稳的暂态稳定控制技术。该技术采用主站-子站控制方式进行区间暂态失稳判别与紧急切机控制。针对复杂故障下南方电网两广断面暂态失稳,建立详细的工程化控制方案。探讨所提紧急控制技术与现有安全稳定防线的协调配合问题。仿真结果表明,采用所提方法能够制定合理、有效的紧急切机策略,维持电网的安全稳定运行。     

直流闭锁后切机与直流紧急功率支援的对比分析

针对直流闭锁将给送端系统造成很大冲击,很可能导致送端互联系统失稳的问题,通过分析直流闭锁后送端互联系统失稳机理,并在此基础上对比分析切机与直流紧急功率支援改善送端互联系统暂态稳定性的实质与区别,又从抑制联络线功率波动峰值的角度对比分析了二者的区别,并搭建测试算例进行了验证。分析结果表明;切机和直流紧急功率支援都能改善送端互联系统的暂态稳定,但直流紧急功率支援要优于切机。     

大规模风火混合送端系统严重故障下的紧急切机策略分析

大规模风火打捆外送提高了系统运行的经济性,也在一定程度上改变了系统的暂态稳定特性和稳定控制方法。在紧急切机情况下,仅切除常规火电机组难以保证系统的稳定运行或是控制代价过大,因此有必要在紧急切机时切除一定容量的风电场,才能以较小的代价维持系统稳定运行。针对此问题,首先针对火电机组和风电场的不同特点,分别给出了紧急切机机组选择原则,进而提出了紧急切机优先系数计算方法,然后在维持大规模风火混合送端系统暂态稳定的前提下,以总切机功率相对较小为目标,提出基于紧急切机优先系数的风火协调切机策略,最后以某省级电网为算例,验证了所提风火协调切机策略的有效性,并比较了基于火电机组、基于风电场和基于风火协调的切机策略对于维持系统暂态稳定的适应性。     

哈郑直流受端华中电网基于响应的交直流协调控制措施

哈郑直流投运后,为应对电网不平衡冲击功率带来的切负荷量大等问题,迫切需要研究交直流系统的安全稳定控制措施配合技术。为此提出一种哈郑直流闭锁后所需要采取的交直流协调控制措施量化计算方法。该方法基于电网运行的实时响应特征量,计算区域电网联络线静态稳定运行极限功率;根据区域电网发生的扰动信息,计算联络线功率波动峰值超调量;基于联络线功率头摆峰值理论及不平衡功率再分配理论计算需要采取的安全稳定量化控制措施。通过利用直流功率紧急控制,可替代或减少直流闭锁故障后受端华中电网的切负荷量,有效提升电网安全与运行效率。此外,所提出的方法中计算数据均可通过广域测量系统得到,不依赖于离线仿真验证,可用于交直流协调控制措施的在线制定与运行。     

基于深度强化学习的暂态稳定紧急控制决策方法

随着广域测量系统在暂态稳定控制中的应用,广域信息的随机性时滞造成了系统受控时状态的不确定性,并且切机和切负荷控制的离散决策变量维度极高,电网在线紧急控制决策面临着挑战。为此,将暂态稳定紧急控制问题建模为马尔可夫决策问题,提出一种深度Q网络(DQN)强化学习与暂态能量函数相结合的紧急控制决策方法,多步序贯决策过程中可应对紧急控制的时滞不确定性影响。奖励函数以考虑控制目标和约束条件的短期奖励函数和考虑稳定性的长期奖励函数构成,并在奖励函数中引入暂态能量函数的势能指数来提高学习效率。以最大化累计奖励为目标,通过DQN算法在离散化动作空间中学习得到最优紧急控制策略,解决暂态稳定紧急控制问题。所提方法通过IEEE 39节点系统验证了模型在紧急控制决策中的有效性。     

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。     

基于广域轨迹信息的多机系统暂态不稳定性快速预测方法

广域动态信息系统的建设和同步相量测量技术的发展为实时监视和预测电力系统暂态稳定性奠定了物质基础,采用广域动态轨迹信息协调决策全网紧急控制措施的实施会大大提高控制措施的正确性和有效性。文章提出了一种基于轨迹几何特征识别多机系统暂态不稳定性的方法,并利用结构保持模型下的暂态能量函数分析了所提方法的正确性。算例结果表明该方法具有较高的可靠性和较少的计算量,对系统模型参数有较强的鲁棒性,有望用作基于新一代广域测量系统(WAMS)的暂态稳定紧急控制的启动判据。     

基于网络能量的高比例DFIG并网电力系统暂态稳定紧急控制

规模化风电并网场景下,在电力系统暂态稳定紧急控制中,若采用传统切除火电机组的方式,因火电机组并网容量降低,其可提供的最大切机量随之减少,故而难以保证系统切机后一定可恢复至稳定运行状态,且切除火电机组后,系统惯量进一步降低,会带来较大的切机代价。因此,必须考虑包含风电切机措施的暂态稳定紧急控制策略。基于此,提出了基于网络能量的高比例双馈风机并网电力系统暂态稳定紧急控制策略。首先,计算含风机系统支路稳定度指标,判断系统暂态稳定状态并识别系统临界割集。其次,构建支路暂态势能灵敏度指标,建立临界割集支路稳定度与火电机组和风电机组有功的联系。进而通过灵敏度指标筛选调控对象,以切机量最小为目标,预设割集稳定度和切机裕度为约束条件,设计了一种风火协调定量调控策略。最后,通过单机系统仿真分析了风机接入对暂态过程中网络能量分布的影响;通过十机系统仿真验证了所提切机策略可实现风电并网系统暂态稳定的定量调控。     

利用相平面轨迹特性的暂态稳定控制切机负效应的机理研究

暂态功角稳定控制中往往对领先机群中的机组进行切机控制,目前有多种切机选取原则来选择具体切除的机组,但对可能导致的切机负效应问题无法事前检验并缺乏机理解释。针对这一难点问题,该文利用受扰系统中发电机转子的ω-δ相图,依失稳轨迹定义切机正效应区间和切机负效应区间。在此基础上研究切机控制措施的边界条件,分析多机系统中的切机控制效应,揭示切机负效应产生的机理并给出一种切机负效应的事前检测方法。所提方法不依赖于时域仿真手段,完全基于广域量测信息进行,可事前检测出具有负效应的机组以避免切机负效应。仿真结果验证了所提方法的有效性,为基于广域量测信息的实时暂态稳定分析与控制提供技术支撑。     

基于WAMS的电力系统暂态稳定的快速预测

提出一种基于广域测量系统WAMS(Wide areaMeasurementSystem)的电力系统暂态稳定实时快速定量分析的方法。该方法根据PMU实时采集的各发电机转子角速度及电磁功率,通过预测扰动结束后系统运动轨迹和基于暂态能量的轨迹分析法来评估系统的暂态稳定性。在 6机系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效预测电力系统的暂态稳定性。     

基于WAMS的电力系统暂态稳定的快速预测

提出一种基于广域测量系统WAMS(Wide-area Measurement System)的电力系统暂态稳定实时快速定量分析的方法.该方法根据PMU实时采集的各发电机转子角速度及电磁功率,通过预测扰动结束后系统运动轨迹和基于暂态能量的轨迹分析法来评估系统的暂态稳定性.在6机系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效预测电力系统的暂态稳定性.     

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。     

异步联网送端系统紧急切机控制方法

在异步联网运行方式下,送、受端系统间相互支援能力弱,因直流紧急降功率所导致的送端系统频率稳定问题不容忽视。在分析系统频率特性的基础上,提出了具有预测性的送端系统紧急切机控制方法。该方法将依据B样条拟合曲面预测得到的系统暂态频率最大偏差作为紧急控制启动判据,实现在系统功率出现不平衡的前期就能准确启动切机控制,避免系统进入紧急状态;根据功率平衡控制原理和预测所得的暂态频率最大偏差求出紧急控制所需切机量,并依据电气距离确定机组切除顺序。以实际暂态频率最大偏差、频率到达稳态时间以及直流频率限制控制器(FLC)恢复至额定状态的时间为指标,与系统采用高频切机控制进行对比。通过算例验证了所提方法的有效性。     

基于广域支路响应特征的失稳预判与紧急控制

依据电网受扰响应连续监测暂态功角稳定态势,并适时实施紧急控制,对降低电网失稳风险减小故障损失,具有重要的理论意义和迫切的现实需求。该文首先解析机组功角摇摆过程中网络节点电压相位与频率的时空分布规律,研究不同支路段相频响应轨迹的差异特征;针对广域分布的多支路,利用简化支路暂态输电能力指数,识别可表征系统稳定态势的关键支路,并提出基于关键支路响应特征的失稳预判方法,以及降低失稳风险的紧急控制策略。交直流混联电网仿真结果,验证了基于广域支路响应特征识别关键支路并进行失稳预判及紧急控制的有效性。     

考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算

由于确定电力系统联络线最大功率时要考虑其故障时对系统暂态稳定的影响,故提出了一种基于能量函数灵敏度的考虑暂态稳定约束的联络线最大传输功率计算方法。该法首先确定网络在临界或失稳情况下的能量裕度及能量裕度对各发电机有功出力的灵敏度,再用等步长法和二分法按各发电机能量裕度灵敏度的大小调整有功出力,结合时域仿真法的判稳校验求出考虑暂态稳定约束的联络线极限传输功率。该法计算简单、快速,较好的解决了考虑暂态稳定约束后计算负担过重和直接法偏于保守的问题。2个算例仿真测试证实了该法的有效性。     

采用储能电源辅助的暂态稳定紧急控制方法

为减少切机量并使暂态稳定紧急情况得到有效控制,提出采取切机措施同时联合储能电源进行暂态紧急控制的策略。推导了含储能电源的系统三阶等值模型,基于反步法计算中间控制变量的控制律,并进一步设计储能电源装置的暂态稳定非线性鲁棒控制器。在扩展等面积法(EEAC)的基础上提出一种参考切机量的简化计算方法。提出通过切机组合优化算法选择最优切机组合并在切除机组的同时投入储能电源。基于含储能两区域系统近似等效模型分析储能有效控制时段并给出了退出时间的计算方法。利用PSASP 7.0用户自定义(UD)模型搭建储能电源及控制器模型并接入WEPRI 36节点系统中进行控制器及控制策略有效性的验证。仿真结果显示所设计的控制器能够有效提高系统暂态稳定性,所提出的策略和储能电源切除时间计算方法能够达到减少紧急控制切机量和储能充放电次数的目的。     

考虑电磁功率突变的闭环紧急控制

提出一种考虑电磁功率突变的暂态稳定闭环紧急控制方案。现有的闭环紧急控制方案都没有考虑切机操作使发电机电磁输出功率发生突变这一现象,可能导致计算出的切机量不足。本方案在计算出切机量后并不立即实施控制,而是增加了切机量校验环节,预测按此切机量实施控制后的系统能否恢复稳定,如不稳定则对切机量加以修正。按照最终算出的切机量对系统实施控制,并对系统进行闭环监控,直至系统稳定。本方案可使对系统的切机控制更加精确,改善了闭环紧急控制的效果。仿真计算表明本方案是可行的。     

考虑电磁功率突变的闭环紧急控制

提出一种考虑电磁功率突变的暂态稳定闭环紧急控制方案.现有的闭环紧急控制方案都没有考虑切机操作使发电机电磁输出功率发生突变这一现象,可能导致计算出的切机量不足.本方案在计算出切机量后并不立即实施控制,而是增加了切机量校验环节,预测按此切机量实施控制后的系统能否恢复稳定,如不稳定则对切机量加以修正.按照最终算出的切机量对系统实施控制,并对系统进行闭环监控,直至系统稳定.本方案可使对系统的切机控制更加精确,改善了闭环紧急控制的效果.仿真计算表明本方案是可行的.