异步电网并行协调恢复策略的优化制定方法

针对异步电网发生全网大停电后的恢复问题,提出一种并行协调恢复策略的优化制定方法。采用串并行思想,通过高压直流协调送、受端电网,并最终实现全网恢复。基于各交流子网的送、受端角色定位,分析各换流站的电源、负荷特性。建立异步电网并行协调恢复的优化模型,重点研究直流与送、受端电网的协调恢复过程。采用多种群遗传算法求解,得到最优恢复方案并确定直流的最佳启动时机。基于IEEE 39节点系统构建异步电网算例,对所提方法进行验证。结果表明,该优化方法具有可行性,适用于异步电网恢复方案的制定。     

基于复杂网络理论的多直流馈入受端电网优化分区方法

提出一种适用于基于复杂网络理论的多直流馈入受端电网多目标优化分区方法。利用复杂网络理论分析电网的复杂网络特性和物理特性本质,构建加权模块度指标和平均输电距离指标,以评价网络分区质量和电网输电效率。考虑电网分区对多直流馈入系统的影响,采用加权多馈入短路比(multi-feed short-circuit ratio, MISCR)量化受端电网强度,建立电网分区方案评价指标集合。以最大化加权模块度和MISCR、最小化平均输电距离为目标,构建三目标优化模型,通过工程经验削减分区方案可行域,并基于NSGA-Ⅱ算法进行求解。以某省级电网为例,对比分析了所提方法的有效性。算例分析结果表明,所提方法具有更好的综合分区效果,更适用于多直流馈入受端电网。     

基于混合直流的受端电网黑启动方法及协调恢复策略

作为直流输电的新方向,混合直流结合了传统以及柔性直流系统的优点,可在电网黑启动中发挥重要作用。为明确混合直流参与黑启动的技术条件与控制方法,针对两端电网换相换流器–模块化多电平换流器（line commutated converter–modular multilevel converter,LCC–MMC）混合直流输电系统,提出了受端电网大停电情况下基于混合直流的黑启动方法及受端电网协调恢复策略。根据黑启动不同恢复阶段特征,首先,明确了在起始阶段受端系统全黑情况下混合直流的启动方法,包括送端LCC换流器和MMC受端换流器的启动及控制方法。然后,针对黑启动初期的弱交流系统阶段,采用可增强系统稳定性的混合直流虚拟同步协调恢复策略;在系统达到一定强度后,提出了相应的控制策略及不同控制方式间的平滑切换方法。最后,在PSCAD/EMDTC软件中进行了仿真验证,结果表明：黑启动初期LCC采用耗能电阻启动能有效满足最小启动电流限制;MMC经限流电阻启动后采用无源网络控制可实现无源端交流电压的建立,并维持系统电压和频率在稳定范围内;在非黑启动电源机组和负荷并网后,交流系统强度改变,所提的3阶段控制切换策略能够有效实现各阶段平滑过渡,且在弱交流系统阶段采用虚拟同步控制可保证弱交流系统阶段的系统稳定性,3阶段控制策略与两阶段恢复策略相比具有显著的优势,从而验证了所提黑启动方法和协调恢复策略的有效性。     

计及送端电网频率稳定的直流联络线极限承载能力评估

异步互联电网的发展为清洁能源跨区消纳和资源优化配置提供了有利条件,而与之带来的频率稳定问题也日益凸显,成为送端电网安全运行的一大挑战.为此,提出一种计及送端电网频率稳定的直流联络线极限承载能力评估模型.模型中构建大容量直流闭锁下的送端电网惯性、备用与频率稳定相关约束,并计及事故后一次调频与直流紧急功率支援、稳控切机的协...     

基于熵权法的新能源高渗透率送端电网风险模糊综合评价

新能源高渗透率送端电网在中国分布广泛,同时存在难以忽略的风险,但是目前没有针对新能源高渗透率送端电网风险评估的模型和指标体系,传统风险评估方法也难以对其进行定量风险评估.构建较为完整的新能源高渗透率送端电网风险评价指标体系,提出基于熵权法的新能源高渗透率送端电网风险模糊综合评价方法,利用熵权法确定各指标权重,采用改进三...     

特高压交直流混合电网无功电压特性与电压控制协调系统设计

特高压直流通道将承担金沙江流域水电大规模输送任务,形成了四川特有的特高压直流多送端局面.自动电压控制技术(AVC)已在电网调度控制中得到广泛应用,而当前AVC系统并未考虑特高压直流系统接入后带来的影响.分析四川特高压直流系统投运后近区电网电压的新特点,讨论建设协调电压控制系统的必要性,提出四川电网特高压交、直流混合电网协调电压控制系统设计方案.该方案正在四川电网D5000平台上实施,并预计可获得良好的技术经济性能.     

考虑电网支撑能力约束的煤电退役与调相机配置协调策略

为了尽可能减少煤电机组退役和大规模非同步电源馈入对受端电网安全稳定运行的影响,本文在兼顾电网支撑能力约束的基础上提出了煤电退役与调相机配置协调策略。首先,构建了煤电机组对直流落点的无功支撑系数指标,并综合考虑机组役龄、污染物排放量、煤耗率等常规因素确定受端电网煤电机组的退役优先级顺序。进而,基于预想故障下系统的最大频率变化率和极值频率偏差约束得到煤电机组可退役的最大容量,形成相应的煤电机组退役策略。然后,提出了基于二分法的同步调相机配置策略,该策略可以对投建调相机的容量和选址进行决策,通过在煤电退役路径中协调配置调相机,确保受端电网的电压支撑能力满足要求。最后,在受端电网配置调相机后,对煤电机组可退役的最大容量进行同步更新,并对煤电机组退役策略进行相应的调整,实现煤电机组退役和调相机配置的相互协调。基于改进的IEEE 39节点系统和河南电网规划系统开展了仿真分析,根据多馈入短路比和预想故障下的暂态仿真结果可知,在煤电机组退役容量相同的情况下,与传统的煤电机组退役策略相比,本文所提策略确定的煤电机组退役顺序可以有效降低机组退役对受端电网静态电压稳定性的影响,并且可以降低大扰动故障下对受端电网暂态电压稳定性的影响。     

全球能源互联网受端特高压网架双阶段优化

特高压作为全球能源互联网的关键支撑,其规划将影响世界能源的安全性和经济性,针对受端特高压电网的规划问题,综合落点布局和网架结构调整,提出双阶段优化方法。在第一阶段,以最大化受端交流系统强度、静态电压稳定性和最小化网络有功损耗为优化目标,构建三目标优化模型对特高压落点进行规划,采用归一化方法和标量化方法求解。在第二阶段,以短路电流和性能代价比为指标,基于BPA软件,对受端网架结构进行优化调整。以山东电网特高压网架规划为例进行仿真,结果表明落点优化布局方案与实际情况相符,提出方法能够有效保证特高压接入后电网的安全、经济运行。     

特高压混合三端直流输电系统定功率MMC交流故障穿越策略

送端采用电网换相换流器(LCC),受端采用模块化多电平换流器(MMC)的特高压混合直流输电系统是直流输电技术重要的发展方向之一。在该系统中,各换流站每极均由高、低两个阀组直流侧串联而成。当其受端MMC发生网侧故障时,现有穿越策略或将引起定有功功率MMC阀间均压环节失效,从而导致子模块电容过压的问题。针对该现象,首先梳理了系统在故障工况下面临的主要问题和矛盾;接着,重点针对阀间均压环节失效的内部机理进行了研究,并提出了一种基于有功功率限幅值的站间协调穿越策略,此外,为使其能够较好地适用于不对称故障,采用了一种零序电压注入的方法,以平衡不对称故障下相单元间的桥臂电流直流分量;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了相关模型,通过仿真对比,验证了本文策略能够兼顾不同受端站的桥臂过流和子模块过压风险,实现交流故障的可靠穿越,并尽可能地提升了故障期间的功率传输能力。     

基于风储联合系统的受端电网黑启动技术及协调恢复策略

受端电网发生故障停电时要求送端电源具备黑启动能力,目前我国现有的黑启动电源主要为火电厂及水电厂。随着高比例风电地大量接入,电网要求风电机组具有一定的黑启动能力,但风能由于其不确定性和波动性导致风电机组很难单独参与黑启动。为使得风电机组具备较好的黑启动能力参与电网恢复,本文针对双馈风电场,提出了一种基于风储联合系统的受端电网三阶段协调恢复策略。初始阶段,通过储能装置建立交流频率和电压并实现风机顺利并网;中期阶段,切换储能装置控制模式并在风机转子侧设计虚拟同步控制为系统提供频率和电压支撑,完成部分发电机组及负荷的恢复;后期阶段,在储能侧设计了基于H2/H∞的附加鲁棒控制器抑制多机组并网的低频振荡,实现受端电网平稳恢复。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了风储联合系统模型,仿真分析了虚拟同步控制与常规控制在风电机组参与黑启动过程中对频率波动抑制效果的差异,通过对比频率振荡幅值验证了虚拟同步控制具有更好的频率支撑能力,更适合风电机组参与黑启动;并且黑启动各阶段系统频率及电压波动曲线均处于安全范围,从而验证了所提协调恢复策略的有效性和可行性。     

基于粒子群算法的受端电网紧急切负荷优化

针对多直流馈入受端电网的直流闭锁故障提出一种紧急切负荷优化模型和求解方法。模型兼顾安全性与经济性,以切负荷总量最小为优化目标,计及暂态频率、电压偏移、线路过载、节点切负荷量限制等约束条件,优化各节点切负荷量。针对模型非线性强导致难以直接求解的问题,基于粒子群优化算法和并行计算技术,提出粒子演化的自适应参数调整方法,提高优化算法的全局寻优能力和优化速度。以山东电网模型为例,验证算法在严重直流闭锁故障下的紧急切负荷控制有效性。     

直流输电系统交流侧的有源滤波技术

对高压直流输电系统交流侧产生的谐波进行分析，并针对高压直流输电系统交流侧产生的谐波的特点提出了一种并联有源滤波方案，该有源滤波嚣采用瞬时无功功率理论进行谐波检测，通过PI控制维持电容电压的稳定，采用高频载波PWM脉宽调制技术使实际输出电流信号跟踪指令电流信号，最后对该有源滤波方案进行了动态模拟仿真，仿真结果表明，该有源滤波方案对高压直流输电系统直流侧产生的谐波的滤除是非常有效的，能够得到理想的结果。     

大型光伏电站无功优化协调控制策略

为解决光伏电站因各种扰动引起的电压越限问题,光伏电站应具备无功调压能力.在分析单台光伏逆变器无功容量和光伏电站无功与电压关系的基础上,提出了一种大型光伏电站无功优化协调控制策略.该控制策略采用PI控制器实现电压的无差控制,并协调无功补偿装置和逆变器的无功容量为电网提供电压支撑,同时根据无功线路损耗对逆变器无功进行优化分配.结果表明:该控制策略能保证光伏电站并网点电压稳定,降低站内线路损耗,验证了所提控制策略的正确性.     

An LCC-HVDC Adaptive Emergency Power Support Strategy Based on Unbalanced Power On-Line Estimation

基于区域内功率不平衡量估计的直流自适应紧急功率支援策略

李从善¹,郭健,和萍¹,陶玉昆¹,杨存祥¹,Youyi Wang²

(1.郑州轻工业大学 电气信息工程学院,郑州,450002;

2. 南洋理工大学 电气与电子工程学院,新加坡 639798)

摘要：直流紧急功率支援是在交直流互联系统故障情况下,减少切机或切负荷数量的重要措施,也是实现智能输电的要求。本文通过建立系统扰动下区域内不平衡功率的扩张状态观测器,并对观测器参数进行设置,实现不平衡功率的实时准确估计。对直流紧急功率支援限制因素进行分析,进而对紧急功率支援量进行优化,形成最终功率支援量,然后,基于功率支援阶梯递增原则,最终实现功率支援的目标。对于多落点直流输电系统,基于功率支援因子选取用于功率提升的最优直流。在PSCAD中搭建三馈入直流输电系统,对所提方法进行了仿真分析,结果表明了该方法的有效性。

关键词：紧急功率支援,不平衡功率,扩张装填观测器,阶梯递增原则,多馈入直流输电系统。

     

基于转子基波电压协同输出控制的 双馈变流器高电压穿越策略

为了解决电网电压深度不对称骤升时,机侧变流器功率不稳定以及直流母线脉动问题,提出一种基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器高电压穿越方法。当电网电压不对称升高时,转子侧变流器只输出转子电压基波分量,控制转子变流器输出有功功率基本为零,同时网侧变流器把直流母线的脉动功率送至电网。试验结果表明,该控制方案不仅可以保证在电网电压不对称升高期间双馈风电机组不脱网运行,还能向电网提供一定的感性无功功率,同时该方法不需要使用直流母线电压斩波电路,节省了成本。     

大规模光伏电站经柔性直流并网系统故障穿越策略

大规模光伏经柔性直流并网系统采用直流架空线路是未来新能源并网的趋势之一。然而,架空线直流短路故障发生概率较大,极易导致光伏电站脱网或换流站电力电子器件损坏。本文首先根据柔性直流输电系统、光伏电站特性,建立了相应的数学模型及仿真系统模型;其次,针对大容量光伏经双极模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流功率传输系统发生直流架空线路单极短路接地故障工况,分析其故障特性;最后,提出综合考虑直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB),换流站控制方式,光伏电站功率出力控制的直流故障穿越的协调控制策略。即故障发生时利用非故障极换流站继续进行功率传输,根据换流站额定功率与光伏电站输出功率计算得到不平衡功率,充分利用光伏阵列自身功率输出特性,优化光伏电站内的直流线路电压,实现控制光伏电站输出功率减载;对直流架空线路在瞬时故障情况下的故障穿越问题,提出了光伏电站减载以及换流站功率前馈增量控制,从而维持系统功率平衡,提高系统的并网稳定性;基于PSCAD/EMTDC的建模仿真,通过故障穿越措施前后的系统参数对比,表明所提方法能够有效的维持光伏电站与柔性直流系统运行特性,平稳实现故障穿越。     

交直流系统换流母线电压相互影响特性分析

为了探讨交直流并联系统和多馈入系统换流母线电压间的相互影响关系以及相互作用因子的解析式,以增量形式的潮流方程为基础,通过分析异步电动机的阻抗特性、换流站的外特性方程以及各节点注入功率的变化量,给出了各节点电压间相互影响关系式及相互作用因子的求解方法。明确了异步电动机的等效阻抗是机端电压幅值的函数;节点电压间的相互影响关系与系统结构、扰动前运行状态以及直流系统控制方式有关;节点电压变化量之间的比值近似为一常数。最后通过具体的算例分析,说明了换流母线电压相互影响关系式的有效性和准确性。     

高峰期电能传输中断的Petri网控制方案

传统的电能传输系统作为智能电网的基础核心主体,其运行的稳定性将直接影响智能电网的整体性能。特别是高峰供电阶段,电能传输系统必须具备较强的故障自愈能力。文章针对传统电能传输系统的基本结构及其监督控制系统,给出其Petri网形式化定义;通过对模型的分析,提出一套故障检测及定位方案;针对高峰用电期,提出一套优化的故障恢复方案,在保证系统具有较强自愈能力的同时,尽可能提高应急线路的利用率和系统故障的可恢复率。最后,通过一个实例对提出的方案进行说明并分析。     

Power allocation strategy for target tracking in asynchronous multistatic radar systems

A power allocation scheme for target tracking in asynchronous multistatic radar systems (MSRS) is proposed. An optimal centralized method for asynchronous target tracking is first introduced with the derivation of the Bayesian Cramer-Rao lower bound (BCRLB) on the target tracking mean square error (MSE). Then, the BCRLB is utilized as a criterion for the power allocation strategy. The resulting nonconvex optimization problem is solved by the integration of convex relaxation with the gradient projection algorithm. Simulation results demonstrate that equal allocation of the predetermined power budget is not necessarily the best choice and that the tracking accuracy can be greatly improved by the proposed power allocation algorithm.