具有智能化特征的安全稳定分析与控制决策技术

安全稳定预警与控制辅助决策是智能电网调度技术支持系统不可缺少的应用类功能。在分析安全稳定分析与控制决策计算工作特点的基础上,提出安全稳定分析与控制决策支持智能化的主要特征：自动化和自适应性。介绍了自动化的安全稳定分析计算技术,包括输入数据准备、任务执行和输出结果的自动化处理;阐述了自适应电网运行工况、外部环境和硬件运行状态的安全稳定分析技术,包括调整应用功能的输入数据和妥善处理安全稳定性交互影响,以及根据分析计算任务要求动态优化调度计算资源。这些技术已用于安全稳定综合防御系统,提高了分析结果的适应性和分析计算的效率,在电网运行规划、计划安全校核、超短期安全态势预测、调度操作安全校核和在线分析与控制等电网调度运行管理中发挥作用。     

自适应外部环境的电网安全稳定控制 措施集的在线动态调整

电力系统在线安全稳定控制决策优化需要综合考虑电网实时运行工况、外部环境及其对电网影响情况和各类安全稳定控制的特点,需采用有效的算法对可用的安全稳定控制措施集进行动态调整,以保证辅助决策结果的可行性与经济性。提出一种根据电网运行的外部环境变化动态调整安全稳定候选控制措施集的方法。该方法根据电网的实时运行工况、灾害引发输电线路故障概率等信息,在线动态识别受外部环境影响的厂站、设备(含负荷母线)及受影响程度,再根据设备受影响的情况自动修正相应控制措施的调节范围和调节代价,从而使得预防控制结果适应外部环境的变化,并以实际电网算例验证了方法的有效性。     

输电断面稳定规则自动识别和稳控限额自适应调整技术

为增强电网调度员驾驭电网的能力,提出了多维制约关系下的电网稳定规定的电子解析方法,形成标准化的稳定控制措施,构建了电网稳定限额专家库,并设置多段报警值,为规范化的稳控规定构建创造基础;研究了基于D5000系统实时信息的稳定限额自动识别技术,将电网的实时运行方式与专家库稳定规则进行自动匹配与智能校核,锁定拟合程度最优的稳定规则,实现电网稳定规定专家系统的自学习功能;提出基于当前电网运行方式的稳定限额自适应调整策略,将更新的稳控限额及时提供给调度人员,辅助调控人员对输电断面实施多维度动态监控,完成电网稳控策略智能在线计算分析并提供预决策功能,从而有效地增强电网调度员对电网的控制水平。     

在线安全稳定分析在湖南电网计划检修中的应用实例

经过近2年时间的调试,湖南省调正式上线运行了湖南电网在线安全稳定分析系统。该系统具备静态安全分析、暂态稳定分析、电压稳定分析、小干扰稳定分析、短路电流分析及裕度评估六大类稳定分析功能,能以15 min为周期定时获取电网运行数据并提供计算分析结果辅助决策。实践证明,当电网由于事故导致运行方式发生变化时,调度员能够依靠该系统在很短的时间开展稳定分析计算,对电网在下一阶段运行的可靠性作有效评估。     

基于LSTM的电力暂态稳定在线评估及预测研究

电网规模的扩大使得电力系统运行状态变得更加复杂,对电网安全稳定运行提出了更高要求。提出了基于深度学习中长短时记忆（long-and-short term memory,LSTM）的电力暂态稳定在线评估模型。该模型通过获取全网各节点电压、电流、功率等电气量,实时计算得到电网失稳可能性评分,并在新英格兰10机39线系统上对该模型进行测试与优化。实验结果表明,该模型能通过实时运算得到电网稳定性的评估及预警,具有准确性高、预警能力强、支持在线监测的特点。     

基于在线稳定分析的电网调控运行安全风险管控策略

针对电力调控机构常规风险管控体系难以满足日趋复杂的电网运行形势的现状,提出一种基于在线稳定分析的电网运行安全风险管控方案。介绍了电网运行安全风险管控的专业理念,形成了以在线稳定分析为中心,协调开展电网承载能力分析、在线稳定校验、重大检修天窗期核定、与定量化事故预案编制的技术路线。在此基础上,构建了以“一个核心、四大应用”为特点的电网运行安全风险管控的新方法。该方法有效推动了常规经验型、粗放式电网运行安全风险管控体系向智能化、科学型转变,提高了电网调控机构对于风险的预防管理与应急处置能力。     

基于PCS-9000平台的广西电网安全稳定 控制管理系统研究与开发

为实现对广西电网中安全稳定控制装置的统一监控和集中管理,结合广西电网稳控系统的现状与特点以及自动化系统需求,提出了基于一体化支撑平台PCS-9000构建广西电网安全稳定控制管理功能的体系架构,并从稳控数据采集、运行数据监视、实时预警、决策支持等方面对整个功能进行具体阐述。结果表明,该体系架构满足了广西电网安控管理的需求。     

直流送端电网二三道防线集成监视及分级预警

从保障特高压交直流重要送端的宁夏电网安全稳定的实际需求出发,提出了直流送端电网二三道防线集成监视及分级预警功能的总体框架。阐述了实现该功能的策略结构化建模、控制措施冲突检测、当值策略可实施性评估和分级预警等关键技术。介绍了该功能在宁夏电网的工程实践应用情况。试运行结果表明,该功能能够根据二三道防线策略模型及控制措施冲突检测情况,对当值策略进行可实施性评估和在线校核,为调度运行人员提供分级预警信息,可及时发现电网运行中存在的安全隐患和潜在风险,保障电网安全稳定运行。     

系统保护可控资源池全景监视预警系统设计应用

通过建设系统保护有效解决了送、受端电网的频率安全问题。按照未来电网调控系统“物理分布、逻辑统一”的总原则、新一代调控系统总体设计思路、泛在电力物联网状态全面感知特征要求,结合系统保护装置分层调管的现状,提出了分布式系统保护可控资源池全景监视预警系统的总体框架;阐述了装置模型数据拼接、可控资源池标签化、系统保护控制策略在线校核预警、系统保护调度运行智能辅助决策等关键技术。西北电网的实际应用情况表明该系统有效提升了系统保护装置投运后的电网调控运行管理能力。 关键词： 系统保护;可控资源池;全景监视预警;智能辅助决策     

基于调配一体化的配网综合智能告警系统研究

为了方便调控人员实时掌控配网运行状态,并在异常情况下快速、准确地定位故障,做出正确的处理决策,设计了一个基于系统级的配网安全综合智能告警系统。利用在线模型重建技术和信息集成技术,实现主配网间模型一体化和告警信息的高度集成;建立全景数据平台,利用故障智能报警技术和在线辅助决策技术,实时、自动找出配网的故障信息,并通过可视化的平台显示故障信息、告警信息,给出解决故障的辅助决策,以保证配网的安全可靠运行。     

直流微电网系统的DC/DC变换器控制系统设计

全桥DC/DC变换器由于具有高功率密度、高效率、高变压比及电气隔离的特点,成为直流微电网系统中重要的电力电子接口。而移相全桥DC/DC变换器具有高阶时变非线性的特点,具体应用时较难建立其精确的数学模型,这影响了传统PID控制性能,因此设计了模糊自整定控制器。通过对峰值电流模式下变换器的小信号建模,在传统PI控制的基础上,给出了基于模糊理论的PI参数在线自整定方法。同时,利用Matlab仿真工具给出了模糊控制器的设计方法,并通过DSP对其进行软硬件实现。仿真和试验结果表明,模糊自整定控制与常规PI控制相比,提高了系统的抗扰动能力,改善了系统的动态性能,从而提高了整个微电网系统的可靠性。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

直流模块式光伏发电系统前级DC/DC变换研究

针对传统集中式光伏发电系统结构存在的问题,介绍了直流模块式光伏发电结构,并利用反激变换器作为直流模块式光伏发电系统的前级直流模块,采用变步长的滞环比较法实现光伏电池的最大功率跟踪控制,采用带有输入电压前馈控制的电压闭环控制策略实现直流母线的稳压控制。试验结果表明,该方案可行。     

双输入直流变换器的优化设计方法研究

提出一种综合考虑多种工作模式的双输入直流变换器的参数设计方法,使变换器获得最佳的工作性能.以双输入Buck直流变换器为例,给出了具体的设计过程,并给出了实验验证.     

一种适用于BESS的交错并联双向DC/DC变换器

针对现有电池储能系统(BESS)双向DC/DC变换器(BDC)电压增益低和开关器件电压应力高等特点,提出一种适用于BESS的两相交错并联BDC。该储能系统(ESS)能有效结合Z源网络和交错并联结构的优势特性。详细分析了该ESS的工作原理、Boost和Buck模式,并推导出2种工作模式下的电压变化比。同时对该ESS两相交错并联BDC的带逻辑判断单元的载波移相控制策略进行了详细介绍。在Matlab/Simulink中搭建仿真实验模型,验证了该ESS各工作模式下的主要工作波形。仿真实验结果表明该系统具有电压增益高、开关器件电压应力低和各相电感之间能实现自动均流等优点。     

一种适用于BESS的交错并联双向DC/DC变换器

针对现有电池储能系统(BESS)双向DC/DC变换器(BDC)电压增益低和开关器件电压应力高等特点,提出一种适用于BESS的两相交错并联BDC。该储能系统(ESS)能有效结合Z源网络和交错并联结构的优势特性。详细分析了该ESS的工作原理、Boost和Buck模式,并推导出2种工作模式下的电压变化比。同时对该ESS两相交错并联BDC的带逻辑判断单元的载波移相控制策略进行了详细介绍。在Matlab/Simulink中搭建仿真实验模型,验证了该ESS各工作模式下的主要工作波形。仿真实验结果表明该系统具有电压增益高、开关器件电压应力低和各相电感之间能实现自动均流等优点。     

直流节能灯

直流节能灯@黄国能     

基于移相控制的双向DC/DC变换器改进占空比调制策略

文章在移相控制的基础上,介绍和分析了改进占空比调制策略的工作原理,提出了一种新型双向DC/DC变换器调制策略,同时改变某一桥臂上两个开关管的占空比来减小其工作时的功率回流现象。相比于传统单移相控制,该方法具有更小的电流应力和回流功率,扩大了传输功率的调节范围;相比于双移相控制,调节难度相对简单容易实现。最后通过仿真验证了改进占空比调制的可行性。     

基于输出端谐振解耦的三端口直流变换器

针对三端口变换器的功率耦合问题,提出基于输出端谐振解耦的三端口变换器,通过在输出端全桥构造谐振腔来解除控制量对光伏端口和储能端口的功率耦合作用,将三端口变换器等效为2个输出并联的二端口变换器,并直接沿用二端口变换器系统的控制策略,使控制过程更加简单平滑,降低三端口变换器的控制环节设计难度。首先介绍变换器的拓扑结构,并分析电路的功率传输特性和变换器的控制稳定性;搭建输出功率500 W的实验样机,对拓扑结构和控制策略的有效性进行验证。     

应用于柔性直流输电网的光伏直流并网变流器研究

文章研究了光伏发电并入直流电网所需变流设备的拓扑型式,提出了适用的Boost全桥隔离升压拓扑方案,并详细分析了拓扑的工作模态。文章采用等效受控源法对系统进行了小信号动态建模,采用Bode图分析了控制方案的稳定性,研究了系统启动时对电容充电容易造成电感饱和进而损坏的问题,提出利用光伏系统对电容充电的方案,设计了分段阶梯充电的控制方法。最后搭建了10 kW的样机平台,对拓扑方案和控制策略进行了试验验证。文章对研究大容量新能源发电并入高压直流电网以及中、小功率交直流混合电网组网具有重要的参考价值。