基于柔直控制的南方电网异步联网频率同步运行控制器设计与应用

电网分区异步运行将成为未来南方电网发展趋势,针对分区异步电网间频率失去了同步性和一致性问题,开展分区异步电网频率同步运行控制策略研究,提出了分区异步电网频率同步运行控制器结构,优化确定运行关键控制参数并通过仿真验证其有效性。鲁西柔直工程作为试点实施分区异步电网频率同步运行,现场实施效果表明该控制能够有效保证分区异步运行电网间实际运行中频率的一致性和同步性,且与电网AGC策略具有良好的适配性,实施中未出现两侧电网功率振荡和频率振荡发散情况,有效改善分区电网频率稳定性和提升分区电网间功率的灵活性支援性能,同时也实现全网调频资源的实时、自动共享,推动构建全网统一的调频辅助服务市场。

基于时序卷积残差网络和鹈鹕优化算法的新能源电网安全稳定控制方法

随着“双碳”目标的推进,随机波动的新能源接入电网的规模和容量日益提升,严重影响电网的安全稳定运行。针对大干扰故障电压稳定控制问题,文章提出了一种基于时序卷积残差网络和鹈鹕优化算法的新能源电网电压安全稳定控制策略。首先,利用时序卷积信息损失少、感受野宽以及残差网络深层特征提取能力强的优势,构建基于时序卷积残差网络的电压稳定预测模型,映射出敏感节点电压时序特征和电压稳定之间的关系;其次,构建电压稳定控制模型,利用鹈鹕优化算法收敛速度快、搜索能力强的优势求解控制模型,得出最佳切机和切负荷动作措施;最后,进行了仿真验证。验证结果表明,所提方法提高了新能源电网电压安全稳定预测的准确性,通过最佳的电压稳定控制策略提高了电网故障后的安全稳定运行水平。

昆柳龙特高压混合多端直流阀控触发异常分析及优化措施

昆柳龙特高压混合多端直流工程是世界首个特高压混合多端直流工程,较传统两端直流运行方式更加灵活,但也增加了控制保护策略的复杂性。自投运以来多次发生运行异常,其“首台套”控制保护系统和设备的可靠性有待进一步提升。详细分析了昆柳龙直流“6·9”阀控触发异常事件,全面梳理控制保护功能配置和直流响应情况,提出了增加阀组触发异常检测保护功能并实施应用,该策略能准确迅速检测出阀控脉冲丢失或脉冲延时故障,完善了直流控制保护系统对阀组触发异常工况的风险识别和抵御能力,有效提升昆柳龙特高压多端混合直流工程运行的可靠性和稳定性,研究成果可为后续特高压混合多端直流工程控制保护系统的功能设计提供借鉴和指导。

光伏并网稳定控制系统设计方法及其在南方电网的应用与实践

随着新型电力系统的建设,电网的“双高”将显著影响电力系统的运行与稳定特性。因此提出了一种光伏并网稳控系统的标准化设计方案,包括组网通信架构、软硬件功能配置、出口方式设计和协调配合方法等,解决了目前光伏稳控出口仅能在“全站整切”或“全站整调”中人为二选一的局限性。该方案已成功应用于南方电网首个水光互补项目,RTDS仿真试验结果表明,所设计的稳控系统实现了功率快速精细化调节,通信延时短,通信组网可靠性高,能够适应实际电网的各种稳定性需求。

多断面多通道互联电网广域失步解列控制系统设计及实施

总结分析了多断面多通道区域互联电网失步振荡时可能存在的多断面失步存在选择性、同一断面不同通道失步不同时以及同一断面上部分通道失步特性不明显等特性,针对现有就地失步解列方案不适应上述特性的问题,采用基于就地装置动作允许命令,利用远方通信构建的广域失步解列系统方法,根据考虑解决现有就地失步解列方案问题、与现有就地失步解列功能的配合、系统防误设计以及异常情况下控制策略处理逻辑等主要设计原则,设计并实施了南方电网广域失步解列控制系统。RTDS仿真试验结果表明,该系统能够正确响应,有选择、快速、可靠地采取既定措施同时解列相关断面,有效解决现有就地失步解列方案的局限性,满足实际系统运行需要。

基于安全强化学习的电网稳控策略智能生成方法

新型电力系统的“双高”趋势改变了电力系统经典稳定特性,导致稳定机理更复杂,系统稳定模式更多样,因此基于典型运行方式的在线稳定控制策略面临挑战。为解决新型电力系统的功角稳定问题,提出了基于安全强化学习的稳控策略智能生成方法。首先,建立了电力系统稳控问题的含约束马尔可夫模型,归纳并提出了紧急控制切机动作涉及的安全约束。其次,为了提高对于电网暂态响应的时空特征提取能力,构建了基于图卷积层和长短期记忆单元的特征感知网络。然后,为了提高稳控策略智能体的训练效率,提出了基于内嵌领域知识约束的近端策略优化算法稳控策略训练框架。最后,在IEEE 39节点系统和某实际电网中进行测试验证。结果表明,所提方法能够根据系统运行状态和故障响应自适应生成切机稳控策略,其决策效果和效率均优于现有的稳控策略。

交直流混联电网稳定控制系统通信可靠性研究

南方电网已经形成了以“远距离、大容量、交直流互联且强直弱交”为特点的交直流混联复杂大电网,电网的安全稳定问题越来越突出,因此需要建设大规模稳定控制系统来确保电网安全稳定运行。现有的稳定控制系统通信架构简单,通信协议透明、可靠性和安全性不高,抗干扰能力弱,无法满足交直流混联电网稳定控制系统的高可靠性和高安全性要求。因此提出了通信帧再编码、通信识别码唯一性认证、循环自增计数校验等新技术,提高了稳定控制系统站间通信可靠性;提出了基于在线监测命令的自检技术,有效地检测出大规模稳定控制系统的隐性缺陷,大大提高了系统通信的整体可靠性;提出了一种DES加密算法应用于站间交互数据加密,确保了稳定控制系统的通信安全。实验验证和现场应用表明提出新技术较大提升了稳控系统的可靠性和安全性。

多分区异步互联电网的直流频率限制器协调控制策略研究

大型同步电网异步分区运行是构建新型电力系统发展的重要探索方向,直流频率限制器(frequency limit control,FLC)在保障弱系统的频率稳定方面发挥着重要作用。在广东东西组团构网结构下,系统故障可能导致广东东西分片运行,出现多分区异步互联的网架形态,原有的仅送端弱系统配置单侧FLC的策略难以适应电网发展需要。针对弱送端、弱受端共存的特性,该文提出双侧FLC的数学模型,在不同场景下详细分析其控制特性。在此基础上,建立了一套面向多分区异步互联电网的FLC协调控制策略。通过广东东西异步运行后的典型方式和故障校核,验证了双侧FLC的功率支援效果以及所述协调控制策略的合理性。

提升电网暂态电压稳定特性的直流自适应VDCOL切换策略

为解决广东目标网架建设期间深圳电网电压稳定问题,提升严重交流故障情况下深圳电网稳定性,开展了广东背靠背柔性直流工程投产后深圳电网电压稳定问题机理分析,提出了自适应切换低压限流功能(voltage dependent cur⁃rent order limiter,VDCOL)策略并应用于新东直流和兴安直流,最后通过RTDS仿真验证该策略的有效性。深圳电网电压稳定问题是由电网动态无功功率支撑能力不足和交流故障后直流系统消耗无功需求快速增大导致。VDCOL在逆变侧严重交流故障情况下能够正确切换优化参数,对新东直流功率恢复特性影响较大,但其功率恢复特性延慢不会造成云南电网频率越限。新东直流和兴安直流实施自适应切换VDCOL策略后,深圳电网发生严重交流故障的情况下均不存在电压稳定问题,充分验证了所提策略的有效性。

基于微分代数模型的AC/DC系统非线性控制器设计

针对电力系统实际负荷以及直流系统本身的非线性特性,在微分代数模型的基础上,将M导数、M括号以及MIMO微分代数系统反馈线性化技术运用到交直流并联系统非线性控制器设计中。在系统的M关系度小于系统阶数及其满足一定的条件时,可得到微分代数系统模型的Bronovsky标准形式,并对交直流混合(AC/DC)系统中发电机励磁控制和直流系统整流侧定电流控制律进行了深入研究。针对一个含有AC/DC的单机无穷大系统(SMIBs)进行实例仿真,研究结果表明所设计的非线性控制器与传统的PID控制器相比具有较好的阻尼特性,能进一步提高系统的动态稳定性。该控制器的设计方法可以很方便地应用于多机交直流并联系统的稳定性控制。

基于自适应进化规划的电力系统负荷预测综合模型

电力系统负荷预测受很多不确定因素的影响 ,往往单一预测模型反映的只是某一个或某几个不确定因素 ,在几个单一模型的基础上建立综合预测模型是降低这些影响、提高预测精度的有效途径。提出了运用自适应进化规划方法建立电力系统负荷预测综合模型 ,并对进化规划的变异操作、适应度计算及竞争选择方案进行了研究。通过对某地的年用电量进行预测分析 ,并与传统的基于“直接搜索寻优”法建立的综合预测模型进行比较、分析。结果表明 ,该方法具有全局寻优、自适应性强、通用性好等优点 。

基于特征值分析法的PSS最佳安装地点的确定

介绍了电力系统低频振荡的特征值分析方法 ,并采用特征值分析法所得出的结果———参与因子来选择最佳的电力系统稳定器 (PSS)安装地点 ,以提高弱振荡模式的阻尼。采用发电机的转子角速度对弱振荡模式的参与因子作为指标 ,选择最佳的PSS安装地点。通过对一个较大规模的电力系统进行实例分析 ,说明在采用此方法所确定的最佳安装地点上安装PSS 。

HVDC模糊协调阻尼控制器的设计

分析了区间振荡和暂态能量函数的关系,通过削减系统的区间振荡暂态能量为控制目标来制定阻尼控制策略,设计了高压直流(HVDC)模糊逻辑协调控制器,以提高交直流并联电力系统动态稳定性水平。该控制方案不需要精确的模型参数,充分考虑HVDC系统整流侧直流电流调制和该侧发电机的励磁控制特性,通过模糊规则去协调两个控制系统,实现对系统低频振荡的有效抑制。仿真结果表明,该控制器能有效提高交直流并联系统的动态稳定性水平。

基于受扰电压轨迹的南方电网区域暂态失稳预警方案

传统的电力系统安全稳定第二道防线基于故障集,无法处理预想外的多重严重故障。随着广域量测技术的广泛应用,基于广域响应的安全稳定控制技术已成为多重严重故障后系统稳定控制的重要手段。基于电压受扰轨迹监测暂态失稳的现有研究成果,提出利用ucosφ更好地跟踪系统振荡中心电压,并结合南方电网的网架结构及稳定特性,提出了一种新型区域暂态失稳预警方案。该方案根据采样电压进行复合积分运算,映射东-西区域发电机的暂态失稳程度,并采取集中式控制方案进行失稳预警。通过对两渡直流投产后南方电网的失稳特性进行研究,验证了文中所提方案能够快速有效地进行针对性的暂态失稳预警,为严重故障后系统紧急控制的实施提供基础。

云广±800kV直流对南方电网第三道防线稳定控制措施影响分析

云广±800kV直流输电工程投产后可极大提高西电东送能力,同时会给南方电网系统带来新的稳定问题。鉴此,详细分析了云广±800kV直流对南方电网失步解列、低频或低压减载以及高周切机等第三道防线稳定控制措施的影响,研究南方电网现有第三道防线稳定控制措施的适应性,并对完善第三道防线提出建议。

计及非线性负荷的AC/DC系统控制策略

详细研究了带非线性负荷的交直流并联系统发电机励磁控制和直流系统控制,将M导数、M括号以及MIMO微分代数系统反馈线性化技术应用到交直流并联多机系统非线性控制器设计中,提出了具有微分代数形式的零动态设计。通过合理选择输出量作为坐标变换量,得到微分代数系统模型的Bronovsky标准形式。针对一个含有AC/DC的多机系统进行仿真,研究结果表明,所设计的非线性控制器与传统的PID控制器相比具有较好的阻尼特性,该控制器能进一步提高系统的动态稳定性。

感应电动机惯性对电力系统低频振荡的影响

研究感应电动机惯性时间常数HD对电力系统低频振荡(LFO)的影响.在单机无穷大系统中运用积分流形理论对系统高阶状态方程进行降阶处理,以推导系统的振荡频率和阻尼比,从机理上就HD对低频振荡的影响进行定性分析.理论分析结果表明HD主要影响系统的低频振荡阻尼,影响趋势还与系统结构和初始运行状态有关.运用特征值分析方法分别对单机无穷大系统(SMIBS)和简单的两区域系统进行实例仿真,SMIBS仿真结果验证了理论分析.并且两区域系统的仿真结果表明了HD对系统区间振荡模式的影响.研究表明,在实际电力系统LFO分析中,等值感应电动机的惯性常数的选择非常重要.

运用遗传规划法进行电力系统中长期负荷预测

运用遗传规划法进行中长期负荷预测,将预测模型作为遗传规划中的个体,根据"优胜劣汰"的原则,运用复制、变异和交叉三个主要的遗传算子操作,搜索最优预测模型。它根据历史样本数据自动生成负荷预测模型,包括模型的函数形式以及模型参数。同时在模型的实现上对遗传个体进行Read线性编码,用十进制编码来代替个体树,通过对编码的操作来实现各种遗传操作,极大地提高了程序运算效率。通过对某地的年用电量进行预测,同时与传统的多元线性回归模型进行比较,结果表明,GP模型可以显著提高预测精度。

基于广域响应的电力系统暂态稳定控制技术评述

电力系统暂态稳定控制技术是维持电网安全稳定运行的核心问题之一。随着PMU/WAMS的广泛应用,基于广域响应的暂态稳定控制技术已成为重要发展方向。从受扰轨迹快速预测、暂态失稳实时判别、暂态稳定紧急控制三个方面,以理论和应用相结合的观点,对广域量测在电力系统暂态稳定控制研究中的应用进行了评述。最后,进一步探讨了现有控制技术所亟待解决的问题。

南方电网储能联合火电调频技术应用

为更好地指导储能联合火电调频工程的建设应用,推动中国南方区域辅助调频市场的发展,阐述了中国南方电网储能联合调频工程建设和运行情况,重点分析了储能系统调频效益及对电网系统稳定的影响,得出的主要结论是:储能系统对机组的轴系扭振模态、电力系统稳定器功能、一次调频等基本无影响,采用重复控制等谐振抑制技术后储能谐波含量能控制在1%以下。储能联合调频能显著提高机组综合调频性能指标和调频里程,增加调频里程补偿收益,经济效益可观。