利用电流固有频率的VSC-HVDC直流输电线路故障定位

电压源换流器型直流输电(voltage source converterHVDC,VSC-HVDC)线路故障暂态过程中具有相对于交流线路更强的固有频率信号。由于VSC-HVDC直流输电线路两侧并联大电容,在高频的固有频率下系统阻抗可等效为电容阻抗,其值很小,行波在系统侧近似为全反射,因此,VSC-HVDC直流输电线路的固有频率只与故障距离和波速度有关。据此,提出通过对单端电流运用Prony算法进行频谱分析,获取其固有频率进而实现直流输电电路故障定位的方法。仿真结果表明该方法可实现VSC-HVDC直流输电线路的快速、准确定位。

VSC-HVDC直流电缆线路电流突变量极性纵联保护适用性研究

通过分析指出直流输电线路的电流突变特性保护与交流线路的行波电流极性保护本质上是一致的,利用电流突变量极性,结合突变量保护判据,可实现VSC-HVDC直流电缆线路纵联保护。针对该保护原理应用于VSC-HVDC直流电缆线路时存在的近端故障拒动、故障极选择等问题,进行了研究并给出解决措施。在PSCAD中搭建的VSC-HVDC系统上进行了仿真,输电线路模型采用频变参数电缆线路。仿真结果表明,该保护原理仅利用两端电流、所需采样率低、简单可靠、实用性强、具有绝对的选择性。

柔性直流输电线路双端故障定位新方法

基于直流输电线路参数呈现明显的频变特性,提出了一种VSC-HVDC直流输电线路的故障定位方法。该方法利用两端电压、电流量分别计算沿线电压分布,并以电压分布在故障点处相等为判据进行故障定位。在频变参数模型基础上,利用相应的线路参数计算沿线任意点电压的时域值,并分析了数据窗长度对故障定位精度的影响。仿真结果表明,该方法可以实现全线范围内的快速准确的故障定位。

考虑源荷可调节资源参与的电网风险评估指标体系及方法

针对在源荷两侧可调节资源的大规模接入后,常规的电网风险评估方法难以兼顾源网荷三侧风险评估需求的问题,构建考虑源荷可调节资源参与的电网风险评估指标体系,并探讨指标参数的量化及系统整体风险计算方法。首先,分析电网运行风险的影响因素,并结合各影响因素构建电网风险评估指标体系;其次,确定各风险指标严重程度及发生概率的量化计算表达方法;最后,设计基于改进层次分析法的系统整体风险综合计算方法,并确定对应的运行风险等级。以改进的IEEE 14节点系统及实际电网算例模型对指标体系及评估方法进行仿真分析,结果表明:所构建的风险指标体系及评估方法可同时预测源网荷的风险,具有一定的实用性和有效性;与采用层次分析法权重计算方法相比,所提评估方法获取系统风险分值平均偏差率小10倍,具有更高的准确率,且更加客观合理。

基于大语言模型的新型电力系统用户特性立体应用模式初探

随着新型负荷的广泛接入与虚拟电厂建设的不断推进,新型电力系统中多元的负荷结构与频繁的网荷交互使得用户特性应用在数据融合、特性挖掘和业务赋能面临关键挑战。因此,该文首先深入分析了用户特性的研究现状,以此为基础提出了新型电力系统用户特性立体应用模式,贯通了“多源数据-多维特性-多元模块-多样业务”的应用链路。然后,针对该模式实践中海量多源数据可用性差、特性刻画灵活性低、业务贯通复杂性高的核心技术难题,立足于近期大语言模型备受关注的显著能力与智能体应用范式,分别在自适应数据治理、对话式数据交互、自动数据分析与机器学习、多智能体应用系统架构方面提出了解决方案。进一步,更通过用电数据库交互与业扩报装接入优化的案例表明所提方案能够自动化、智能化、个性化地开展用户特性应用,有望在实际中应对用户侧业务面临的关键挑战。最后,对大语言模型赋能用户侧海量资源管控以及系统智能水平跃升进行了展望。

面向电网调峰的聚合温控负荷多目标优化控制方法

为使聚合温控负荷参与电网调峰时兼顾运行的经济性和清洁性,提出面向电网调峰的聚合温控负荷多目标优化控制方法。建立温控负荷聚合模型,在常规模型预测控制的基础上,计及温控负荷聚合特性,设计预测时间自适应优化策略,动态调整域参数以协调处理优化精度与计算时间之间的矛盾,同时建立双闭环反馈机制以实时反馈温控负荷状态信息,提升实现调峰计划的可靠性;引入拉格朗日乘子和松弛因子,将多输出约束条件变成多目标函数的附加部分,提高控制方法的稳定性;提出改进的哈里斯鹰算法,对多目标优化问题进行求解,缩短模型预测控制的执行延时,提高寻优速度和寻优精度。所提控制方法与其他控制方法的仿真对比结果表明,所提控制方法有效降低了电网峰谷差以及运行成本和排放成本,同时兼顾了聚合温控负荷参与电网调峰的技术性、经济性和清洁性。

高压直流输电线路继电保护技术综述

中国的能源分布和电网结构决定了高压直流输电具有广阔的应用前景。直流输电线路长、故障率高,其继电保护技术性能关系到直流输电系统的安全性和故障恢复速度。目前,运行中的直流输电线路保护方案及装置部分是由ABB或SIEMENS公司提供。工程应用中的直流线路保护存在理论不完备、可靠性差等缺点,线路故障由直流控制系统响应动作,造成直流闭锁而被迫停运的事故时有发生。文中在综述国内外直流线路保护技术与研究现状的基础上,分类对直流输电线路保护原理的优缺点进行了评述。最后,针对现有保护原理上的不足,提出了直流输电线路保护研究的几点建议与设想,并探讨了进一步的研究方向。

高压直流输电线路故障定位研究综述

综述了国内外开展的直流线路故障定位的研究背景和现状。首先分析了现有直流输电线路故障定位技术的不足,指出了目前工程应用中的直流输电线路故障定位装置只采用行波原理,存在原理单一、对采样率要求高、耐过渡电阻能力差等问题。借鉴交流输电线路故障定位原理的划分方法,对直流输电线路故障定位原理进行了归类研究。将直流输电线路故障定位方法分为行波法和故障分析法,并分别分析和研究了行波法和故障分析法的优缺点,指出故障分析法在直流输电线路故障定位中的广阔应用前景。最后给出了直流输电线路故障定位研究的几点建议与设想。

VSC-HVDC频变参数电缆线路电流差动保护新原理

电压源换流器型直流输电(voltage source converter HVDC,VSC-HVDC)控制系统复杂,故障承受能力差,且多采用参数频变特性明显的电缆线路。提出一种频变参数电缆线路电流差动保护新原理。它建立在分布参数模型基础上,由两端电气量分别计算线路中点电流,并由此构造差动判据。为计算频变参数线路沿线任一点电流,提出一种计算沿线电流分布的新方法。仿真结果表明,该保护都能灵敏可靠地区分区内外故障,且对采样频率要求低,不受线路频变参数和分布电容的影响。

基于参数识别原理的VSC-HVDC输电线路单端故障定位

为保障电压源换流器型直流输电(voltage sourceconverter HVDC,VSC-HVDC)系统的可靠运行,提出一种基于参数识别原理的VSC-HVDC输电线路单端故障定位方法。由于VSC-HVDC输电线路两端并联大电容,识别故障距离的时候,在0模分量网络中可以把两端的换流站系统等效为电容,通过参数识别的原理列写出包含故障距离和过渡电阻2个未知参数的故障定位时域微分方程,通过最小二乘法优化求解该方程即可得到故障距离和过渡电阻,从而实现故障定位。PSCAD下的仿真结果表明,该方法能够实现VSC-HVDC输电线路的准确故障定位,最大测距误差不超过1%。该方法仅需要单端电气量就能实现准确故障定位,对采样频率的要求不高,理论上不受过渡电阻的影响,可以满足VSC-HVDC输电线路故障测距的要求。

基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位

配电网在单相接地故障后,对健全线路及故障线路上故障点之后的部分,三相电流突变量大小相等、波形一致;而故障线路中故障点之前的部分不具有该特征。据此提出一种基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位方法:在各线路出口及分支处安装接地故障检测装置,独立测量比较各相电流突变量,即可识别出故障区段,结合网络拓扑即可实现故障区段定位。给出了具体的故障定位流程和判据。仿真实验证明了该方法能正确、可靠地识别故障区段。所述方法原理简单,仅需测量电流,且具有自举性,有望应用于实际配电网中。

利用电流频率特性的VSC-HVDC直流输电线路纵联保护

直流输电线路具有相对于交流线路更强的固有频率信号。结合电压源换流器型直流输电(VSC-HVDC)的系统结构,可得固有频率值与线路长度具有明确的函数关系。区外故障时,两侧固有频率主频与线路全长相关,频率差理论上为零;区内故障时,固有频率主频与故障点位置相关,非中点故障时频率差为一很大的值。据此,提出了通过Prony算法对电流进行频谱分析,计算两端的固有频率主频差,进而实现直流输电线路纵联频率保护的原理和保护主判据。针对中点处死区问题,提出了辅助判据。同时在PSCAD上搭建的VSC-HVDC系统上进行了仿真。仿真结果表明,该保护原理只利用两端电流信息,频率的传输无需严格同步,原理上不受过渡电阻的影响。

利用单端电流的高压直流输电线路全线速动保护

针对传统直流输电线路单端量保护可靠性差、灵敏度不足的问题,提出一种仅利用单端电流实现直流输电线路全线速动的保护原理。通过对换流站的平波电抗器和直流滤波器所构成电网络的阻抗特性分析发现,对于特定频带而言,区内、外故障时它们所表现出的阻抗特性差异巨大,进而得出区内、外故障时特定频带电流差异显著。该方法对采样频率的要求低,而且具有绝对的选择性,易于硬件实现,可靠性高,具有较大的工程实用价值,可取代现有的行波保护作为直流输电线路的主保护。仿真结果表明,在各种工况下,该原理都可以实现故障极选择,并能快速、灵敏、可靠地区分区内、外故障。

基于补偿电压的高压直流输电线路单端电气量保护

在高压直流输电线路分布参数模型的基础上,利用本端电气量计算保护范围末端补偿电压,根据本端电压测量值与保护范围末端补偿电压值构造保护判据。当输电线路区内发生金属性或低过渡电阻故障时,末端补偿电压值和保护安装处电压值极性相反,可以瞬时动作;当输电线路区内发生高过渡电阻故障时,根据耐过渡电阻值设定动作门槛,末端补偿电压值低于设定门槛,与相关保护配合可以延时动作。该保护原理与其他保护配合使用,具有完备的整定原则,故障后全过程都能投入运行。仿真验证了该原理的可行性。

基于模型识别的VSC-HVDC直流输电线路方向元件

电压源换流器型直流输电(Voltage Source Converter HVDC,VSC-HVDC)直流线路两侧并联了大电容,在高频下系统侧阻抗可等效为并联电容阻抗。根据VSC-HVDC特有的系统结构,结合模型识别的基本思想,提出了一种VSC-HVDC直流输电线路方向元件方向判别原理。在高频范围内,采用时域算法,通过两种模型的模型误差、识别的电感值和电容值与实际值的差异构成方向判据。理论分析和仿真实验表明,该方法不受故障类型、过渡电阻以及故障点位置影响,在各种工况下均可快速可靠地判别故障方向。

考虑碳排放流与需求响应的电力系统两阶段优化调度

风电接入从发电侧降低了电力系统碳排放,而引入需求响应消纳弃风为负荷侧降碳提供了新思路。文中综合考虑风电和需求响应,基于电力系统碳排放流理论提出日前、日内两阶段电网低碳优化调度方法。首先,分析电力系统碳排放流理论,建立负荷侧的节点碳势模型;其次,将柔性负荷分为可转移负荷和可削减负荷,基于负荷节点碳势模型设计调用这两类负荷降碳的响应机制;然后,建立考虑低碳性和经济性的源荷协调日前优化调度模型,基于模型预测控制求解日前优化调度模型,并通过反馈校正调整日内调度结果。最后,分别通过改进PJM-5节点和IEEE 300系统进行仿真验证,证明了文中所提优化调度方法能有效促进柔性负荷消纳风电,减少弃风,同时实现负荷侧降碳。

考虑复杂出行链基于双链马尔科夫的电动汽车负荷建模方法

为解决电动汽车(electric vehicle,EV)负荷建模困难且精度低的问题,提出了考虑复杂出行链基于双链马尔科夫的电动汽车负荷建模方法。首先,对5种状态下EV的荷电状态进行划分;其次,对出行时间、停驻时长等与EV出行相关的内部因素以及道路拥堵、天气状况、空调启停等外部因素进行分析,并据此构建考虑内外部因素的EV复杂出行链模型;最后,在确定主链和辅链的状态转移概率矩阵基础上,推导双链马尔科夫的一步转移概率矩阵,建立不同状态下考虑复杂出行链的EV负荷模型。对所提EV负荷模型进行仿真验证,并与典型日EV负荷数据及其他建模方法进行对比,结果表明,所提负荷模型的精度更高,能够更加准确地描述EV充放电负荷。

考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度策略

为提高可再生能源的利用效率、促进风光消纳并且降低碳排放量,构建一种考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度模型。将柔性负荷纳入系统调度计划,通过调控柔性负荷弥补因风光出力不确定性造成的功率缺额,进一步促进系统风光消纳。以系统综合运行成本最小为目标函数,并引入阶梯型碳交易机制,实现系统低碳经济运行。采用Yalmip工具箱和Cplex求解器对模型进行求解,并设置3种场景对比分析所提优化调度策略的有效性。算例仿真结果表明,调度模型能够兼顾安全性、经济性和低碳性,系统弃风弃光量显著减少,负荷峰谷差明显缩小。

面向光伏平抑考虑SOH与SOC的电池储能系统功率分配方法

针对电池储能系统(BESS)参与光伏平抑时寿命损耗较高的问题,提出面向光伏平抑考虑健康状态(SOH)与荷电状态(SOC)的BESS功率分配方法。首先,将光伏并网标准、BESS容量和最大充放电功率作为约束条件,建立以并网波动率、BESS寿命损耗和SOC恢复为目标的光伏并网指令优化模型,并利用改进天鹰优化的改进雨流计数法进行求解;然后,设计BESS两级功率分配策略,在传统容量二分法的基础上引入离群组,并动态调整电池组容量,提出兼顾SOH和SOC的BESS动态分组方法,实现功率指令从BESS向电池组的初级分配,并进一步结合电池单元SOH与SOC的标准差与极差动态估计各电池单元响应能力,设计基于SOH/SOC均衡原则的电池单元功率分配方法,实现功率指令从电池组向电池单元的次级分配;最后,电池单元响应功率指令完成调节。采用某配备BESS的光伏电站的冬季典型日出力进行仿真验证,并与其他多种方案进行对比,结果表明,所提方法在满足光伏并网波动率的要求下,降低了电池SOH差异,增强了电池单元SOC一致性,减少了BESS寿命损耗。

基于考虑通信延迟改进分布一致性算法的多储能电站快速低寿命损耗功率均衡分配策略

针对多电池储能电站(BESS)跟踪快速波动的电网功率指令时存在功率分配速度慢、BESS寿命损耗高、荷电状态(SOC)均衡能力弱的问题,提出了基于考虑通信延迟改进分布一致性算法(IDCA)的多BESS快速低寿命损耗功率均衡分配策略。为了加快功率分配速度,将功率分配加权矩阵引入分布一致性算法(DCA),基于事件驱动的思想改进拉普拉斯矩阵,同时将状态反馈矩阵引入DCA以提升鲁棒性,并基于单值预测控制求取该矩阵以降低占用内存,形成IDCA;设计考虑寿命损耗与SOC均衡的BESS虚拟损耗函数,并基于该虚拟损耗函数计算功率分配加权矩阵;采用IDCA为各BESS分配功率指令,BESS响应各自指令以完成响应。选取广东电网的典型自动发电控制(AGC)指令进行仿真,结果表明:IDCA能保证功率指令快速分配,同时具有较高的鲁棒性和较低的内存占用量;所提功率分配策略有效降低了各BESS寿命损耗,促进了SOC均衡,最终实现了多BESS对AGC指令的快速准确跟踪。