考虑条件风险价值的交直流系统两阶段分布鲁棒低碳经济优化调度

考虑到海上风电出力的随机性以及日益突出的生态环境问题,以含柔性直流输电技术(voltagesource converter high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统为研究对象,提出了考虑条件风险价值(conditional valueatrisk,CVaR)的两阶段分布鲁棒低碳经济优化模型,构建了基于Kullback-Leibler(KL)散度的概率分布模糊集,同时利用条件风险价值量化了极端场景下的尾部风险,使得模型能够同时考虑概率分布不确定性以及处于最坏概率分布中极端场景下的尾部损失;此外,将阶梯型碳交易机制并入所提分布鲁棒模型中,通过合理利用柔性资源和储能装置,增强系统运行的灵活性,在兼顾运行风险的前提下,降低碳排放量的目标。再者,为了提高计算效率,在列和约束生成算法(column-and-constraint generation method,C&CG)和Multi-cut Benders分解算法的基础上提出了双循环分解算法。最后,在基于改进的IEEE RTS 79测试系统中验证了所提模型及算法的有效性。

基于多项式混沌展开的交直流系统全纯嵌入概率潮流计算方法

为快速、准确量化分析风电出力不确定性对交直流电力系统潮流分布的影响,提出一种基于多项式混沌展开(PCE)的交直流电力系统全纯嵌入概率潮流计算方法。该方法首先根据风电出力的概率分布特征选择最优正交基函数,构造近似风电出力概率分布特征的PCE表达式;其次,将该PCE表达式引入交直流电力系统的全纯嵌入潮流方程中,构建基于PCE的交直流电力系统全纯嵌入概率潮流计算模型;再次,通过Galerkin投影将所构建的全纯嵌入概率潮流计算模型转化为高维确定性全纯嵌入潮流计算模型;然后,借助确定性全纯嵌入潮流模型求解方法,实现对所转化的高维确定性全纯嵌入潮流模型的求解,并根据所得PCE逼近系数计算交直流电力系统潮流的概率分布特征;最后,通过修改的PJM 5节点、IEEE 30节点和IEEE 118节点交直流测试系统算例验证所提方法的准确性和有效性。

基于多目标袋獾算法的含VSC换流器交直流系统最优潮流

针对传统算法易陷入局部最优、参数选取困难,难以对多目标函数统一协调等缺陷,计及不同换流站的控制方式下提出一种基于多目标袋獾优化算法(multipleobjective Tasmaniandeviloptimization,MOTDO)的含电压源换流器(voltage source converter,VSC)交直流系统的最优潮流算法。构建计及换流器损耗的交直流潮流计算模型,以系统最小经济成本、系统最小损耗和线路最小电压偏差为待优化目标,引入惩罚函数建立多目标潮流优化模型;在不同的控制方式下,采用MOTDO算法进行潮流优化,得到完整且均匀分布的帕累托(Pareto)集合并根据评估指标得到Pareto中的最优解;以含多端直流网络的改进型IEEE 30节点系统为例验证MOTDO算法对潮流优化的有效性,为须考虑多目标的交直流混合电网的安全稳定运行提供参考。

含LCC-MMC串/并联混合直流的交直流系统潮流计算方法

混合直流输电技术方案多样,直流系统拓扑结构复杂,目前的潮流算法面对复杂直流系统时建立数学模型存在困难,为此该文基于串联型、并联型混合交直流系统潮流计算进行研究。首先分析了白鹤滩、昆柳龙工程中混合直流系统的拓扑结构及稳态控制模式。然后根据换流站与单个换流器间状态变量的数值关系,对双极、多阀组换流站进行等效,导出了基于电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的换流站潮流模型。在此基础上,通过分析换流站潮流模型间的内在联系,给出了串联型、并联型混合直流系统潮流模型建立方法,进而提出一种LCC-MMC串/并联混合交直流系统潮流交替迭代算法。最后,通过修改的IEEE 39节点串/并联交直流系统验证了所提模型及算法的有效性。

基于直流短路比的交直流系统送端暂态过电压评估指标研究

交直流系统发生直流闭锁故障与三相短路故障时,系统送端母线会产生暂态过电压。为此,提出了一种利用系统短路比推导的暂态过电压评估指标。首先,分析了送端母线过电压机理,推导出系统发生故障后送端母线暂态过电压的计算方法,结合系统短路比提出了过电压评价指标;其次,分析利用过电压评价指标,量化评估交直流系统发生故障后送端母线暂态过电压幅度。最后,利用某实际电网数据验证了所提指标的有效性,利用该指标可衡量交直流系统送端母线处暂态过电压水平。

考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制方法

为了应对风电随机波动导致的送端电网潮流大规模变化、换流母线电压扰动,进一步导致换流站离散设备额外动作,提出考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制方法:首先通过定义功率相对偏差来描述风电波动程度,筛选出二级电压控制中不能忽略风电功率波动的特征时段;然后采用k-means聚类方法得到特征时段风电出力的典型场景;最后利用概率场景法来表示风电的随机性,借助机会约束法解决不确定性优化问题。基于修改的IEEE39节点算例系统进行仿真并验证所提方法的有效性。

多馈入交直流系统无功补偿器变论域模糊PI控制算法

电网中无功功率是保证供电质量的重要因素,无功补偿器作为无功功率的补偿装置,需始终保持良好的动态性能,研究多馈入交直流系统无功补偿器变论域模糊PI控制算法。分析多馈入交直流系统无功特性,构建无功补偿器导纳矩阵,以功率平衡为前提,选取电网稳定裕度指标,通过变论域解耦形式,设计模糊PI控制算法,实现无功补偿器的补偿控制。实验结果表明:在本文方法下对无功补偿器进行控制,能够对感性负载和容性负载侧的电压和电流进行有效补偿,且可以在感性与容性负载转换时,快速地完成动态响应,保证电网的平稳运行。

多馈入和多端交直流系统相互作用因子及其影响因素分析

探讨了多馈入和多端交直流系统换流母线间电压相互影响关系的求解方法。以此为基础,进步深入研究了相互作用因子(multi-infeed interaction factor,MIIF)的解析表达式。通过仿真分析,验证了所得MIIF表达式的有效性和准确性。通过MIIF表达式,详细分析了交流系统负荷特性、交流系统等值阻抗和耦合阻抗、换流站无功补偿装置容量以及直流系统等因素对相互作用因子的影响,得到了些有用的结论。

基于SOC特性的交直流系统源网荷储概率潮流优化

为实现"双碳"目标,电力系统承载重要任务.随着源荷双侧不确定性加剧,作为调节资源的储能系统(Energy Storage System,ESS)得到广泛应用,定量的潮流优化计算不再适用于新型电力系统分析.本文构建不确定性的电源和负荷模型,利用概率属性将变量转化为定量,且在荷侧计及用户对分时电价的响应的不确定性修正;构建考虑荷电状态(State of Charge,SOC)的储能系统模型及约束,划分运行状态并对其等效;根据源荷储建立含VSC换流器的交直流系统潮流模型,以系统最小经济成本、系统最小损耗和线路最小电压偏差为评估指标,引入惩罚函数建立源网荷储多目标优化模型.基于改进的IEEE 30节点系统对其概率优化潮流模型进行大量仿真计算,结果表明:源网荷储概率模型优化后评估指标得到改善且ESS的容量变化和状态切换得到优化.

变电站交直流系统运行及故障处理分析

直流系统,属于变电站中十分重要组成部分,其应用范围十分广泛,其功能主要体现在为有关系统和结构提供电源上。同时,对于变电站的运转环境存在差异化,一些应用环境的恶劣,进一步为变电站运行增加安全风险 ,因此直流系统接地故障问题时常发生。基于此,全文主要阐述了变电站系统接地故障出现的主要因素,同时分析这一故障处理的原则,探索新的处理方式方法,提出机电变电站直流系统运行优化策略,有效降低故障问题发生的频率,以此确保变电站运行的稳定性和安全性,为人们提供良好用电服务。

直驱风电接入的交直流系统故障分析及保护策略

直驱风电接入的交流系统在当前的大规模风电远距离运输方面具有着较为突出的优势,但大量电力电子化风机、直流设备的投入,也让各类故障的发生可能性有所提升,从而对当前的电网运行安全形成了巨大的挑战。为了充分地解决相应的问题,相关单位和人员有必要对具体的故障情况及对应的保护措施形成一定的了解和掌握,在此前提下合理地采取处置措施。

交直流系统连锁故障模型及停电风险分析

随着越来越多的直流输电线路投运,交直流系统连锁故障的研究变得非常迫切。提出了一种基于改进OPA模型的交直流系统连锁故障模型。该模型考虑100Hz谐波保护等直流系统保护装置,模拟了交直流系统的调度环节,可分析交直流系统之间的故障传播过程以及直流系统可控性对停电风险的影响。该模型使用直流系统的等效导纳参数计算短路电压,避免了详细的时域仿真,提高了计算效率。对IEEE 30节点和河南电网系统进行了仿真。结果表明,在没有远距离输电的情况下,纯直流和交直流互联系统的停电风险高于纯交流互联方式的系统。但由于直流系统具有良好的调节能力,纯直流互联方式系统的停电风险在调度环节的恰当作用下可以显著降低。

计及VSC-HVDC的交直流系统最优潮流统一混合算法

进化类算法和内点法交替迭代的混合算法在求解含电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter basedhigh voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统最优潮流(optimal power flow,OPF)问题时由于截断误差的影响和VSC-HVDC控制方式的限制,容易发生振荡,因此提出一种基于差分进化(differential evolution,DE)和原—对偶内点法(primal-dual interior point method,PDIPM)的统一混合迭代算法。算法的主要思想是以DE算法为框架,对离散变量进行优化,在DE算法的每一次迭代过程中,采用PDIPM对每个DE个体进行连续变量的优化和适应度评估。由于采用PDIPM进行DE种群适应度评估,无需设定VSC-HVDC的控制方式,因此提高了算法的全局寻优能力。多个算例结果表明,该混合算法数值稳定性高,寻优能力强,能很好地解决含两端、多端、多馈入VSC-HVDC的交直流系统最优潮流问题。

基于PSCAD/EMTDC的大规模交直流系统快速建模及有效性分析

为提高大规模交直流系统PSCAD/EMTDC仿真模型建立的效率,基于PSS/E数据文件,提出了一套系统快速建模的程序化流程。给出了PSS/E和PSCAD/EMTDC之间关键元件的模型对应关系,并描述了快速建模的详细过程:先提取元件连接、元件参数等信息,通过区域判据和电压分层实现网络模块化,再结合坐标变换完成整个网络在各子模块下的布局、元件模型的建立及各参数的设定,最后,通过自动布线生成PSCAD/EMTDC仿真模型。仿真结果表明,在稳态、直流闭锁和交流对称故障下,转换前后的系统稳态和暂态特性相一致,该结果验证了快速建模方法的有效性;在交流不对称故障下,模型转换前后的机电暂态与电磁暂态特性不一致,这表明了机电暂态仿真程序的局限性和电磁暂态仿真程序的必要性。

基于PMU的多馈入交直流系统的分散协调控制

针对广域多馈入交直流系统,为充分利用直流线路的快速调节能力以改善系统稳定性,提出一种分层分散鲁棒自适应控制方案。基于相角测量装置(PMU)测量单元,协调控制器在线确定并传送故障后动态平衡点到直流线路控制器,直流线路控制器以此故障后动态平衡点为控制目标。采用非线性递推方法推导了基于PMU的多馈入交直流系统的非线性鲁棒自适应分散协调控制规律,并设计了以动态平衡点和PMU实时测量的发电机功角信号为输入的直流线路附加功率控制器。最后通过3机2条直流的测试系统验证了该控制方案的有效性。

天广交直流系统并联运行的稳定控制

研究了天广交直流系统并联运行的系统稳定性 ,介绍了天广直流系统的稳定控制功能以及天广交直流系统并联运行的紧急控制措施。研究表明天广交直流系统并联运行具有较大的输电能力和较好的稳定性。将直流系统自身的稳定控制功能和辅助的交流系统安全稳定装置适当地结合起来使用 ,可以有效地控制和减小系统单一元件或多元件故障对系统的冲击 ,改善交直流并联系统运行的稳定性。

含VSC-HVDC的交直流系统内点法最优潮流计算

电压源换流器(voltage source converter,VSC)在稳态模型和工作原理上与传统高压直流输电(high voltage directcurrent,HVDC)的换流器有本质区别,因此传统的交直流系统最优潮流计算方法不适用于含基于电压源换流器高压直流输电(VSC based HVDC,VSC-HVDC)的交直流系统。讨论一种适用于原对偶内点法(primal-dual interior-pointmethod,PDIPM)和预测校正内点法(predictor-corrector PDIPM,PCPDIPM)解最优潮流的VSC-HVDC稳态模型。基于该稳态模型,将VSC-HVDC直流网络与交流系统结合起来,对交直流系统进行联立求解,并对多组算例进行仿真和分析,算例结果表明原对偶内点法在解决含VSC-HVDC的最优潮流问题的能力上,保持了传统内点法最优潮流的高效性,而在同样的条件下,预测–校正内点法迭代次数大大少于原对偶内点法。

复杂交直流系统的双时标混合协调仿真

现代复杂交直流电网的发展对电力系统的建模技术提出了更高的要求,模型应表现出大规模系统的动态特性,又可对系统的重要元件进行精确分析。为此,文中提出了用于交直流系统的双时标混合协调仿真算法。综合机电暂态和电磁暂态分析方法的优点,在空间上针对复杂交直流系统分析的特点对系统模型进行合理分割,子系统之间采用双向反馈数据接口。利用多速计算、虚拟支路等技术,应用于通用的仿真软件平台上。文中采用双时标混合协调仿真法对南方电网的实际工程数据进行了分析和计算,仿真中可以体现大系统内的晶闸管等非线性元件的特性。试验结果表明了该仿真手段的可行性和有效性。

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标L进行合理简化,简化后的L指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的L指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原–对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算L指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化L指标的合理性和优化模型的有效性。

交直流系统暂态仿真中换流器的换相过程分析

交流系统故障引发换流器的换相失败是直流系统中常见的故障,在暂态稳定仿真中如何模拟这一过程始终是个难点。文章详细分析了直流系统中整流器、逆变器在换相电压不对称条件下的具体差异,通过对换流器的换相角和实际熄弧角的计算,构造了判别换流器换相失败和3-4运行的详细流程,并结合修改后的EPRI-36节点系统进行了算例分析,