电网调控实时数据平台体系架构及关键技术研究与应用

一体化运行的互联大电网对现有调度自动化系统实时数据的全局性和实时性等提出了新的挑战,文中提出了电网调控实时数据平台体系架构和建设目标原则。在此基础上,研究了电网模型在线同步、分布式数据汇集与处理、大规模并行状态估计、实时数据统一服务等关键技术,实现了基于模型自动同步免维护下的全网实时数据单点采集、全网共享。研发的电网调控实时数据平台在国分调控中心试点建设,应用结果表明,所提技术方案提高了实时数据汇集的全局性、实时性和运维效率,能够为电网分析决策应用提供全面、实时、准确的全网实时数据和状态估计数据断面。     

多维分析技术在跨辖区一体化调度自动化系统中的应用

结合重庆电网扁平化管理现状,配合"大运行"体系完善提升,重庆电网采用跨辖区一体化模式进行了渝东南、渝东北片区调度自动化系统建设。系统建设过程中发现随着接入厂站增多、监视信息同步增加,传统的事项窗、典型报表等数据展示方式已无法满足各级调度、监控人员的需求。因此,在跨辖区一体化系统中引入基于多主题、多维度的调控可视化技术及电网数据分析技术,针对大规模电网一体化监控需求,提出了调控多维可视监视的概念。根据专业人员对调控业务信息的关注重点,对母线电压稳定、电网潮流分析和稳定、电网供电裕度和安全等方面提供科学的监控手段。通过现场的多维可视化技术的应用,有效提升了电网调控安全水平。     

大规模光伏发电接入对直流输电系统的影响研究

直流输电系统是实现高电压、大容量、远距离送电和区域电网互联的一个重要技术手段,对于大规模新能源发电的跨区域消纳具有重要的作用。以大规模光伏发电发电接入西北某电网为对象,建立光伏电站模型,分析光伏电站不同运行方式及电网扰动情况下对直流系统的影响,并提出为保证大规模光伏发电接入后直流系统稳定运行的措施与建议。     

电力调度大数据应用平台系统技术研究

为解决智能电网的发展中电网运行和设备检测或监测数据、电力企业管理数据、电力企业营销等数据海量的增加带来的不同业务系统之间分散地开发、运行和管理,系统数据存储结构独立,带来数据多源、格式不一致,数据准确性、实时性不强,数据质量不高,缺乏统一的数据规范等问题,本文利用Hadoop的分布式文件系统HDFS和并行处理框架MapReduce的工作原理,搭建电网调度大数据应用平台系统,解决了不同业务系统之间的数据不能及时共享、访问、管理与分析挖掘等问题。采用数据清洗数据,解决数据质量不高的问题。搭建电网调度大数据应用平台系统,既能实现跨专业、跨部门的多维度关联分析,又能满足海量的智能电网数据存储和数据处理需求,并具有强大的伸缩性,可扩展为电网实现安全、可靠、经济、高效地运行提供保障。     

分布式发电系统电网同步锁相技术

电网同步锁相是大规模可再生能源分布式发电系统并网运行需要解决的关键问题之一。为实现快速准确的电网同步,提出一种基于交叉解耦频率自适应复数滤波的锁相方法,分析其工作原理,建立其频域数学模型和时域数学模型,阐明电压正序分量和负序分量解耦的机理,从特征值角度对其稳定性和动态性能进行评估,给出离散域数字化实现方法,并对其在单相系统中的应用进行了探讨。最后在电网电压畸变/不平衡情况下对所提锁相方法进行了实验测试,结果验证了该锁相环的有效性。     

基于主时钟智能决策的变电站时间同步系统研究

随着电网自动化水平的不断提高,时间同步系统的稳定性、可靠性和准确性已经成为制约电力系统安全稳定运行的关键环节之一,如何保证变电站及全网时间同步系统可靠运行,也成为电力系统研究的关键技术之一。在已有研究基础上,针对主时钟功能扩展升级,提出了一种基于多源数据的主时钟智能决策变电站时间同步系统,从时间源头保证了变电站时间同步系统的可靠性。     

基于图注意力网络的风电场汇集并网系统次同步振荡预警方法

大规模双馈风电场经串补并网系统易产生次同步振荡，若无法及时发现振荡现象并准确告警，将严重威胁系统安全稳定运行。次同步振荡预警是依据电力系统在线量测数据，判断系统振荡稳定性，为调度人员提供实时可靠的预警信息。针对现有次同步振荡在线监测无法实现事前预警的问题，提出一种基于图注意力网络(graph attention network,GAT)的次同步振荡预警方法。首先，分别从风电场侧和电网侧筛选次同步振荡关键影响因素，以减少输入特征信息的冗余；其次，基于多头注意力机制构建多头图注意力网络，考虑不同风电场间以及风电场与电网之间耦合影响的差异，实现不同风电场之间的次同步振荡特征聚合；最后，在搭建的多风电场汇集并网系统上进行次同步振荡稳定性预警，验证了所提方法的准确性和抗干扰性。     

考虑用电和馈电模式的变流器电驱系统建模与稳定性分析

由大量异步电机驱动设备构成的电力电子化交流配用电系统存在严重的次/超同步振荡问题。电驱系统正常工作时具有用电和馈电2种运行模式,现场振荡现象表明不同的运行模式对系统的稳定性影响也不同。建立了含机侧系统的电驱系统详细阻抗模型,利用阻抗分析法揭示了电驱系统接入电网的次/超同步振荡机理,分析了运行模式、电网强度、控制参数、交流电压幅值等因素对系统次/超同步稳定性的影响,并基于相位裕度灵敏度明确了主导影响因素。基于实际系统数据,搭建了时域仿真模型,仿真复现了振荡现象,并验证了理论分析的正确性。     

弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器改进控制方法

由于电网阻抗的存在,并网逆变器的控制系统与电网阻抗相互耦合,弱电网条件会影响并网逆变器的稳定性。并网逆变器控制系统中通常使用锁相环来获取电网同步信息,其动态特性是影响系统稳定运行的关键因素。分析弱电网情况下锁相环输出对系统稳定性的影响,在此基础上提出一种提高系统稳定性的控制方法。在同步旋转坐标系下建立了包括电流环、锁相环和滤波器等环节的三相并网变换器阻抗模型,分析不同电网阻抗和锁相环带宽与并网逆变器稳定性的内在联系。结合阻抗模型中系统电压通过锁相环对电流环的影响,提出一种改进的前馈控制方法来减小锁相环输出影响,前馈环节中包括系统电压、锁相环动态特性和滤波器等环节。分析表明,改进的控制方法能够有效提高并网逆变器在弱电网条件下运行的稳定性。实验证明了所提方法的正确性。     

提高地区电网调度SCADA数据实时性和可靠性的研究

该文以金华电网调度SCADA系统为背景,分析了地区电网调度SCADA数据实时性和可靠性降低的原因;指出了地区电网调度SCADA系统采用传统远动方式直接采集变电站数据的模式存在的一些不足之处。提出采用新技术、新方法改变原有的数据采集模式和采集方式,提高调度SCADA数据的实时性和可靠性,消除电网运行的安全隐患,并且节省资源、降低维护工作量。该项研究成果已实际应用于金华电网,并取得了良好的实用效果。     

智能变电站稳定控制装置数字采样的设计与实现

在智能变电站中,电网安全稳定控制装置作为跨间隔设备,需要同时接收、处理多个间隔的采样量。针对稳定控制装置“直采”模式下多间隔采样同步问题,提出了基于本地时标的同步和重采样插值合并处理的方法。以本地时标为基准,借助系统提供的辅助时钟,以重采样间隔对采样数据进行同步和线性插值重采样,并对线性插值误差进行分析。最后,依托FPGA+DSP硬件平台实现了稳控装置的数字化采样,并搭建试验系统,从采样精度和同步有效性方面对文中提出的基于本地时标的同步重采样插值算法的时效性和可行性进行验证,试验结果验证了基于本地时标的同步线性重采样方法能够满足稳定控制装置实际工程对实时性和精度要求。     

基于SOA架构的一体化电网运行服务总线关键技术研究

基于SOA架构提出的一体化电网运行服务总线(OSB)解决方案在南方电网一体化运行数据中心实现,满足了统一服务路由的通用数据访问需求以及对实时性要求比较高的高速数据访问需求,兼顾了相关应用的发布订阅需求以及跨隔离装置服务调用的特殊要求。实际运行效果表明,服务总线充分发挥了多业务系统数据协同的信息化优势,为跨部门、跨专业的综合应用提供了数据共享服务以及决策分析支撑。     

华北电网EMS系统远动数据实时性监测软件的开发应用

由于华北电网ＥＭＳ系统存在遥测数据不刷新和遥测数据不正确反映其状态量值的现象，影响反映电网运行工况的远动数据的实时性和准确性，为此开发了远动数据实时性监测软件，提高了远动数据的准确度，取得了一定经济效益和社会效益。     

在线预决策系统在贵州电网的开发与应用

利用EMS在线数据、电网典型运行方式数据等,采用基于EEAC稳定性定量分析工具跟踪系统实际运行工况,开发了贵州电网在线预决策系统.应用此系统实现了贵州电网静态安全、暂态和动态稳定性的在线决策,为防范电网逾越安全稳定域提供了技术支持.     

基于扩展等面积定则的含大规模风电场电力系统暂态稳定性分析

当风电大容量、集中、多点并入电网,且远离负荷区域,导致机网间联系薄弱,使得风电对电网的影响由局部问题扩展到系统稳定性问题。由于风电机组不同于常规电源的特性,使得含大规模风电场的电网暂态稳定性分析成为一个亟待解决课题。基于扩展等面积定则从理论上分析含风电场的电力系统暂态稳定性,将风电场功率等值为同步发电机的机械功率,考虑了风电场控制作用对同步发电机等值机械功率的影响,据此分析了风电场并网运行对系统暂态稳定影响的机理。最后通过仿真验证了该机理分析的有效性,扩展了等面积定则的应用范围。     

中国特高压同步电网的构建以及经济性和安全性分析

中国电网目前已基本实现了全国互联。国民经济发展的客观需要决定了未来中国的电网将在现有同步电网格局的基础上建设以特高压为骨干网架的同步电网。特高压同步电网为实现长距离、大容量输电, 促进跨大区、跨流域水火互济和更大范围资源优化配置提供网架支持。特高压输电具有较好的经济和社会效益。采取综合应对措施, 可以提高特高压电网的安全稳定性水平。     

基于风机调频特性的储能配置方法及协调运行策略

针对大规模风电机组(wind turbine,WT)接入电网,导致电网惯量响应能力和调频备用容量不足,进而造成电网频率稳定性下降的问题,文章提出一种风储系统与等容量同步发电机等惯量响应能力的储能(energy storage,ES)配置方法。方法旨在实现WT取代同步发电机接入电网前后,电网惯量响应能力和调频能力不变。并在此基础上,根据WT在不同风速下,具有不同的调频能力这一特性,文章进一步提出了风储协调控制策略,该策略既能在低风速下提供惯量响应支持,又能在中风速下辅助WT转速恢复,避免频率二次跌落。仿真结果表明,仅配置风电场额定功率5%的容量,既可补偿电网惯量响应能力,又能满足WT转速恢复所需功率,大大提升了电网频率运行稳定性。     

大规模风电接入对江苏电网安全稳定性的影响

大规模风电接入后对江苏电网的安全稳定运行带来了挑战,有必要分析研究大规模风电接入后对江苏电网安全稳定性的影响。基于江苏电网和风电2015年的规划数据,分析研究不同风电接入比例下,江苏电网断面潮流和枢纽节点电压的变化及其对电压稳定性的影响;根据潮流计算和N-1校验的结果,分析电网内重载线路故障时的极限切除时间,考核电网的暂态稳定性。针对大规模风电并网后,江苏电网存在的安全稳定隐患提出了相关的改善措施。     

图形化RTDS在线实时仿真系统

实时数字仿真器RTDS(简称RTDS系统)用于大规模交直流并联电网的稳定分析和反事故措施研究时,还不能实现在线,即不能及时地跟踪实际电网的运行变化,且仿真的动态过程也不能直观地显示和操作.为使RTDS系统能接收能量管理系统(EMS)的在线潮流数据,跟踪电网运行变化,便于电网分析、运行人员研究,文中提出并实现了基于EMS潮流数据的RTDS系统在线仿真方法,并可图形化显示和操作.将来自EMS的潮流数据在RTDS系统仿真模型上进行状态估计,采用数字通信将估计结果刷新RTDS系统仿真的基态,使RTDS系统仿真基态数据接近于电网运行的实际状态.自主开发图形平台,并经数字通信,实现电网接线与RTDS系统仿真结果在同一界面上的动态显示和操作.该系统已在南方交直流电网大规模RTDS系统仿真平台上实施.     

特高压网架下我国电网的磁暴灾害风险分析

"十二五"期间,国家电网公司大力推进以特高压为主网架的坚强智能电网建设,建成以东北和西北为送端,三华同步电网为受端的全国一张网格局。作为一种新的电网灾害,磁暴对特高压网架下我国大规模电网的影响和风险分析急需开展。分析了磁暴灾害对电网的影响机理,紧密结合"十二五"期间国家电网公司的特高压电网规划,对我国大规模同步电网的磁暴灾害风险和潜在的威胁进行了探讨。通过借鉴国外电网磁暴灾害下的运行经验,为我国大规模同步电网的建设和运行提出了防御措施和建议。