基于广域响应的暂态稳定在线预判控制系统

现有的安全稳定控制策略是基于离线计算的预想方式和故障集,难以全面涵盖电网所有的特殊运行方式。在分析比较现有基于广域响应的暂态失稳判据的基础上,利用电力系统发生严重故障后发电机功角和振荡中心电压的同调变化关系,提出了一种计及振荡中心电压轨迹时间积分的暂态稳定判别技术,采用集中式控制结构方案,研发了基于广域响应的暂态稳定在线预判控制系统,实现了不依赖模型的电力系统暂态稳定实用化快速判别,并成功应用于贵州六盘水北部电网,投运至今运行正常,为电网严重故障时的紧急控制提供支持。     

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。     

基于关键支路受扰轨迹凹凸性的暂态稳定判别及紧急控制

基于局部受扰信息,判别大扰动冲击下互联电网暂态功角稳定性,具有本地量测信息量少、实时响应实时判别、稳定判别计算量小等突出技术优点。该文首先分析了稳定与失稳两种情况下,发电机相轨迹与网络交流支路相轨迹几何特征的一致性;提出了基于临界断面中交流关键支路受扰相轨迹凹凸性的暂态稳定判别新方法;通过与快速失步解列装置整定参数的协调配合,获得了具备工程实施条件的时间裕度,在防控暂态稳定的第二道防线失效时,可作为避免失稳的紧急追加控制措施;交直流混联外送电网和特高压跨大区互联电网仿真结果,均验证了稳定判别方法和紧急追加控制的有效性。     

在线预决策紧急控制系统中的若干问题

探讨“在线预决策、实时匹配”暂态稳定紧急控制技术中的伪量测量设置问题和暂态后的静态安全分析问题。针对紧急控制系统的量测量有限的困难,利用EMS提供的信息和典型方式信息,采用二次规划法补充伪量测量。除了保证整个系统的暂态稳定性外,还考虑了系统在实施紧急控制后的静态安全性。这两种算法的可行性和有效性已在山东电网和广东韶关电网的在线预决策系统中得到工业验证。     

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。     

基于改进AlexNet的电力系统暂态功角失稳紧急控制策略

随着新能源渗透率的提升,电网环境日益复杂,电力系统安全稳定运行也面临着新的挑战。为了满足电力系统暂态功角失稳后的实时紧急控制决策,采用深度学习与紧急控制相结合的方法,提出一种基于改进AlexNet网络的电力系统暂态功角失稳紧急控制策略。首先基于改进AlexNet对失稳发电机功角轨迹进行预测,识别临界机群;然后定义紧急控制动作灵敏度指标,建立改进AlexNet灵敏度预测模型,拟合发电机功角特征与紧急控制动作灵敏度的映射关系,从而确定紧急控制的动作母线;最后以切除发电机和负荷容量最小为目标,建立紧急控制优化模型并求解最优策略,并在新英格兰10机39节点系统进行算例验证。结果表明,针对电力系统暂态功角失稳问题提出的基于深度学习的功角轨迹预测模型和紧急控制灵敏度预测模型,均有较高的预测精度。在此基础上制定的紧急控制策略能使失稳系统快速恢复稳定运行,加强电网安全稳定防御体系。     

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。     

基于交替方向乘子法的电网电压相量轨迹拟合及暂态稳定评估指标构建

电力系统暂态稳定态势量化评估是大电网在线安全防御的主要部分，而如何针对电网动态轨迹信息构建暂态稳定预估指标是关键。电网电压相量轨迹信息蕴含更丰富的稳定行为特征。文章以双机系统为例，首先从轨迹几何角度分析了发电机暂态能量转化与电压相轨迹之间演变规律；继而在扩展等面积准则(extended equal area criteria, EEAC)的基础上推理验证了其在多机系统下的普适性；为实现暂态稳定快速预估，提出了一种基于交替方向乘子法的轨迹拟合方法，该方法在拟合精度与速度上具有明显优势；在此基础上，以电压相量轨迹拟合曲线的弧长距离为数据支撑，构建了一种暂态稳定快速预估指标。最后，以新英格兰10机39节点系统与某省级电网的仿真数据为例，验证了该方法评估有效性。     

基于支持向量机的在线暂态稳定故障筛选

为了满足在线暂态稳定评估计算时效性要求,基于历史大数据提出了一种采用支持向量机的暂态稳定预想故障筛选方法。结合扩展等面积准则暂态稳定量化评估方法,基于系统功角稳定模式和机组参与因子选择特征量,按照关键特征量将历史运行方式聚类,针对失稳样本分布分别采用分类和回归2种预测方法,在预测模型适用性判别和模型匹配基础上获得稳定裕度预测值、分类稳定预测结果和可信度量测,采用交互式并行计算进行在线暂态稳定故障筛选,可以在较大程度上避免SVM暂态稳定评估方法固有的误判情况。基于某实际电网的算例验证了所提方法有效性。     

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。     

基于响应轨迹和核心向量机的电力系统在线暂态稳定评估

针对现行调度需求提出基于响应轨迹和核心向量机的电力系统在线暂态稳定评估方法。首先将响应数据构建的原始特征集映射至高维特征空间,然后将暂态稳定评估问题定义为核心向量机中的最小闭包球问题,通过最优近似求解进行故障筛选和快速暂态稳定判别,且离线的训练和在线的匹配保证了暂态稳定评估过程能够满足在线计算的要求。10机39节点和某实际省级电网算例的计算结果表明,所提方法具有更低的时间和空间复杂度,并具有更高的评估精度。     

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。     

基于长短期记忆网络的电网动态轨迹趋势预测方法

为满足大电网主动防御对算法速度和精度的要求,提出基于长短期记忆(long short term memory,LSTM)网络的电网动态轨迹趋势预测方法。首先,针对电压时序相轨迹的几何特征,提取节点状态的时序演进规律,快速辨识系统发电机运动的同趋性;其次,基于LSTM快速预测等值机系统的受扰轨迹;最后依据扩展等面积准则计算切机量,实现暂态功角稳定的紧急控制。IEEE 39系统算例验证了方法的有效性,该方法无需复杂计算、耗时短,具有较好的工程应用价值。     

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。     

福建电网基于在线安全稳定控制与预警系统的稳控策略表设计方法与实现

福建电网在线安全稳定控制与预警系统根据当前电网运行方式生成针对预想故障的稳定控制策略,并按照特定的格式将稳定控制策略和电网潮流特征量存储在历史数据库中。预想故障的稳定控制策略与电网某些潮流特征量之间存在特定的关系,利用相关性分析的方法找出与稳定控制策略强相关的特征量,将其作为策略表公式的自变量,建立多项式函数形式的计算公式。在此基础上利用拟合方法给出相关的系数定值,并根据电网的不同接线方式对策略表定值进行归类。该方法有效地利用了在线安全稳定控制与预警系统的分析结果,揭示了稳定控制策略与电网运行方式之间的定量关系,简化了安全稳定控制系统策略表的制定与整定工作,有很强的通用性与应用前景。     

基于联络线功率轨迹特征的暂态功角稳定性分析

交流跨区长距离弱联络线是电网同步稳定运行的薄弱环节,发生在局部电网中的大扰动,不仅会对本区域电网的稳定性造成冲击,而且可能会通过区域间联络线对其他区域电网的稳定性产生冲击。该文以华北—华中特高压交流互联电网为对象,研究大功率冲击扰动后长南线有功功率轨迹波动特征;并基于此特征,提出交流联络线在暂态过程中最大输电能力的估算方法;揭示功率振荡过程中的首摆电气量与互联电网暂态稳定性的关联性;在此基础上,提出利用多直流紧急功率控制改善互联电网暂态稳定性的策略。特高压互联大电网的仿真结果,验证暂稳识别判据及紧急控制策略对降低互联电网暂态失稳风险的有效性。     

福建电网基于在线安全稳定控制与预警系统的稳控策略表设计方法与实现

福建电网在线安全稳定控制与预警系统根据当前电网运行方式生成针对预想故障的稳定控制策略,并按照特定的格式将稳定控制策略和电网潮流特征量存储在历史数据库中.预想故障的稳定控制策略与电网某些潮流特征量之间存在特定的关系,利用相关性分析的方法找出与稳定控制策略强相关的特征量,将其作为策略表公式的自变量,建立多项式函数形式的计算公式.在此基础上利用拟合方法给出相关的系数定值,并根据电网的不同接线方式对策略表定值进行归类.该方法有效地利用了在线安全稳定控制与预警系统的分析结果,揭示了稳定控制策略与电网运行方式之间的定量关系,简化了安全稳定控制系统策略表的制定与整定工作,有很强的通用性与应用前景.     

基于WAMS及机组对的电网暂态稳定态势在线量化评估方法

为满足电网实时监控对算法速度和精度的要求,提出了一种基于广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)及机组对的电网暂态稳定态势在线量化评估方法。该方法采用简化的发电机等效模型,根据相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)量测信息在线跟踪辨识其参数。通过识别受扰相对最严重的机组对,进而可计算该机组对等效的相互作用机械和电磁有功功率,以此为基础提出了一种可直接反映轨迹暂态稳定裕度的量化指标。文中还给出了对WAMS采集轨迹信息的曲线拟合方法和能量型指标,以便快速预估未来暂态稳定性。并以单机无穷大系统为例,验证了可利用发电机端口外PMU有效测量信息间接评估电网整体暂态稳定态势的可行性。最后,面向实际工程给出了暂态稳定态势在线量化评估实施方案。理论分析与仿真测试结果表明了所提方法的有效性及工程可操作性。     

基于历史数据聚类分析的暂态功角稳定故障筛选

大电网中有上千个暂态稳定故障,若对每个故障分别进行暂态评估,难以满足在线评估对时间的要求。为了满足电网在线暂态安全稳定评估快速性的要求,提出了一种基于电网运行历史数据聚类分析的暂态功角稳定故障筛选方法。基于历史数据中的电网运行方式和暂态功角稳定评估结果,提取关键特征量,通过计及稳定模式的矢量量化方法确定聚类数和初始聚类中心,采用K中心点算法对聚类中心进行优化。针对分类后暂态功角稳定的考察故障快速估算其暂态功角裕度,最后得到包含暂态功角失稳和估算裕度低于门槛值的故障组成的用于暂态稳定分析计算的严重故障集。通过对实际省级电网运行历史数据的聚类分析,验证了所述方法的有效性和实用性。     

基于广域支路响应的功角与电压主导稳定模式判别及紧急控制

功角稳定与电压稳定是交直流混联电网机电暂态尺度内两种不同稳定模式,快速准确判别主导模式是实施有效控制的前提和基础。该文首先针对两种典型系统,分析不同主导稳定模式下节点电压的幅值与相位时空变化规律,以及不同交流支路段的响应特征差异;其次,利用基于响应信息的定量评价指数——简化支路暂态输电能力sBTTC指数实现不同模式下关键支路的统一识别;在此基础上,结合关键支路垂足电压位置、功率与相位变化率以及相位差大小等特征,提出主导稳定模式判别方法和降低系统失稳风险的紧急控制策略。面向交直流混联大电网的仿真结果,验证判别方法和紧急控制策略的有效性。