考虑新能源并网影响的零序过电压解列策略

目前新能源并网故障零序过压解列判据按躲过中性点直接接地系统正常运行时的不平衡电压整定,解列时间与新能源场站的变压器间隙零序过压保护配合。然而当线路发生高阻接地短路或者线路的保护Ⅱ段范围内发生故障时,该策略存在新能源大面积误解列问题。为此文章提出一种可靠防止新能源大面积误解列的零序过压解列策略的改进方法,并设计了解列判据,通过仿真以及实际故障验证了策略的有效性。结果表明,该解列策略具有高可靠性和实用性。

电网解列的研究现状

解列是电力系统维持电网稳定,防止系统崩溃的重要措施。从被动解列和主动解列的研究两方面阐述了现在解列的研究现状,总结了文献中的主要成果,指出了存在的问题,并提出了有关电网解列进一步研究的趋势和方向。

考虑节点度紧致化的最优主动解列模型

为解决主动解列模型的连通性和解列模型趋于复杂化导致计算效率下降的问题,本文提出了考虑节点度紧致化的主动解列模型。首先基于单商品流的思想,提出保证孤岛连通性的解析约束;再结合主动解列自身特点和复杂网络中度的概念,提出一种模型紧致化方法以压缩混合整数规划模型的可行域;最后以切负荷与最小潮流中断之和最小为目标求取最优的解列断面。所提模型能保证孤岛内的连通性并且能够较快地求解大型系统的解列问题。3个测试系统的仿真实验表明了该模型的有效性和快速性。

计及孤岛稳定性的主动解列断面搜索算法

为保证电力系统的安全稳定运行,合理的主动解列断面必须确保解列后孤岛的稳定性。因此,需要从理论上分析孤岛的稳定性与解列断面的关系。首先,通过等值变换将多机系统近似等效为单机无穷大系统,通过分析单机无穷大系统的平衡点、稳定边界及功率平衡关系给出孤岛的功角稳定性、频率稳定性度量指标。其次,通过数学关系得到系统中线路通断对孤岛功角、频率稳定性的灵敏度。然后,以孤岛稳定性最优为优化目标,将主动解列断面搜索问题转换为图划分问题,使用含约束的k均值聚类(k-means)算法改进传统谱聚类算法以求解该问题。最后,在IEEE-39节点系统上使用提出的算法搜索主动解列断面,验证了所提出方法的有效性。

发电机解列时程序逆功率保护动作行为分析

在发电机组解列过程中出现程序逆功率保护未及时动作的异常情况,为了保证发电机组运行安全,通过对程序逆功率保护的动作过程、保护的整定原则和动作逻辑进行分析,找到了发生异常的原因,并提出了处理原则和预控措施。

区域互联电网故障解列方法综述

解列控制是电力系统安全稳定控制的最后一道防线,其作用在于阻断严重扰动在电网中的恶性蔓延,如异步机群振荡失稳,并为解开后的孤网创造一个自平衡的运行环境。成功的解列能够挽救大量的电力负荷,避免发生如2003年美加大停电、2009年巴西大停电和2012年印度大停电等类似的大范围事故,减轻国民经济损失,维持社会稳定安全;而不成功的解列则会导致系统遭受更大的冲击。该文从工程应用和理论研究两个层面对电网解列现状进行了综述,总结出当前解列控制及其理论研究中尚存的问题,包括解列面界定方法、解列时机判断等问题,并针对这些问题提出相应建议。

基于支路两端母线频差的失步解列判据研究

依据等频差原则推导了等值两机系统失步过程中电压的变化特点,根据失步中心频率与两侧系统频差的对应关系,提出了基于支路两端母线频差的失步解列判据。通过计算支路两端母线频差,判断是否存在振荡中心迁移现象,定位振荡中心并判断失步状态。以CEPRI 36节点系统为例,分别对振荡中心是否发生迁移2种情况进行了判据的有效性验证,并与实际解列装置所采用的判据进行了比较,仿真结果验证了所提判据的准确性与实用性。

适用于多T接新能源场站的零序过压解列保护

针对新能源场站T接的110 kV线路故障,上游变电站快速跳闸后新能源场站的解列保护可能无法及时动作,进而造成变压器间隙击穿等问题,详细分析了实际工程中故障后的录波数据,通过分解系统中多个场站不同时间段内的故障电气量特征,提取变压器零序电压变化特征,提出了一种多段定值配合的零序过电压保护新方法,实现新能源场站在系统孤岛运行后的快速解列。大量仿真结果表明,所提零序过压保护方法可以准确判断零序电压变化状态,实现了新能源场站的有选择性快速解列,避免了下游变电站发生间隙击穿,保证了新能源接入的城市电网安全可靠运行。

考虑含新能源孤网稳定特性的主动解列断面搜索方法

主动解列是保障电力系统稳定性,避免大面积停电的重要措施,通常将解列断面搜索抽象为单目标优化问题的研究方法,对于含新能源的复杂系统解列后孤网子系统的稳定性关注不足,所确定的解列断面合理性存疑。针对这一问题,文章提出了一种考虑含新能源孤网稳定特性的主动解列断面搜索方法。首先,基于节点间电气联系和潮流分布,以最小潮流冲击为目标确定初始解列断面;然后,考虑关键节点的电气耦合连接度和新能源渗透率,在初始解的邻域搜索空间中搜索最终的解列断面,以提升解列后孤网子系统的稳定性;最后,在新英格兰10机39节点系统中对所提解列断面搜索方法进行了仿真分析和验证。仿真结果验证了该方法的有效性和优越性。

振荡中心迁移下的电网失步解列策略

振荡中心迁移严重危害电网的安全稳定,选取合适的解列判据,准确定位并实施解列具有重要意义。基于等值两机系统推导分析振荡中心迁移的理论原因,分析失步过程中电压的变化特点,依据两侧系统频率差与失步中心出现频率的对应关系提出基于支路两端母线频率差的失步解列判据;针对振荡中心迁移对失步解列控制的影响,提出了基于广域测量信息的自适应失步解列策略。通过对某区域互联电网进行仿真分析,发现振荡中心迁移现象,认为失稳模式的改变是振荡中心迁移的直接原因,并进行解列策略的仿真验证。仿真结果证明了所提出的解列策略的有效性。

一种电力系统失步解列面的实时搜索方法

为故障后失去稳定的电力系统确定解列断面以平息系统振荡可以防止系统完全崩溃,如何快速寻找不同失稳模式下的解列面成为解列控制的关键问题之一。提出电力系统失步解列面实时搜索方法,该方法的优化目标为解列后各孤岛内发电机和负荷不平衡尽可能小。方法包含3个阶段:基于潮流追踪的系统分区、基于发电机分群信息的解列面初步确定和基于初步解列断面的解列断面改善。算法具有时间复杂度小、计算速度快的特点。基于C++语言编制实时搜索程序,对IEEE118节点系统进行解列面搜索仿真计算,仿真算例验证了方法的有效性和快速性。

基于Dijkstra算法的最优解列断面快速搜索方法

如何快速确定合理的解列地点,是解列控制实施的关键。针对该问题,提出基于Dijkstra算法的最优解列断面搜索方法。该方法以Dijkstra算法求取节点间最小电抗累加和路径,依据各节点间的电气联系强弱程度,将节点划分为公共节点与一般节点;凭借解列断面与公共节点的联系,将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题,缩小了预搜索空间的规模;以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数,基于宽度优先搜索算法完成对公共节点集的搜索分配,获取最优解列断面。仿真算例表明,所提方法既能在考虑节点间电气联系的情况下缩小原始的求解空间,避免化简过程中可行解的丢失,又能适应系统运行方式的变化,满足快速性与有效性要求。

基于半监督谱聚类的最优主动解列断面搜索

主动解列最优断面搜索是依据广域测量信息,在大电网遭受大扰动失步崩溃之前,依据实时工况和运行方式,快速准确求取电力孤岛划分的紧急策略。然而,在实际大系统的求解中,计算复杂度呈几何指数增长,是一个NP难题。提出了一种半监督谱聚类算法,首先采用最小复合有功潮流冲击的目标函数和机组同调/分离等相关约束构建详细解列断面搜索模型,然后将最优断面搜索的优化求解过程,映射为约束谱聚类对静态图分割的松弛解求取过程,最后通过改进的PAM聚类算法选择最优主动解列断面。上述过程,在不丢失全网信息前提下,降低了时间复杂度,IEEE 118标准算例和四川电网实际系统的仿真验证,证明了该算法的正确性、有效性和快速性。

电力系统失步解列存在的问题及需要开展的研究

为了分析传统失步解列存在的问题,介绍了目前国内电网常用的3种失步解列判据,指出基于这3种判据的解列装置均为通过间接反映功角判别系统是否失步;以其中的视在阻抗型解列判据为例,按照传统解列方案对两机系统和某省实际电网进行了失步解列仿真。仿真结果表明了传统解列存在不能保证解列后各孤岛不平衡功率尽可能小、由于系统运行方式改变导致的振荡中心转移使得固定地点安装的解列装置失去作用、基于离线仿真或运行经验预先确定的解列断面难以适应失步模式的变化等不足。指出失步解列作为针对电网的安全稳定控制,应以整个电网的全局实时信息为解列方案制定的基础,研究自适应的失步解列控制系统,并总结了自适应失步解列控制需要研究的4个方面。

考虑同调约束的电力系统主动解列断面的搜索方法

电力系统主动解列是避免发生大停电事故和系统崩溃的有效保护措施,需要及时、准确地确定解列方案。文中提出一种考虑发电机同调约束的最佳解列断面的搜索方法。首先基于故障后广域测量系统(WAMS)提供的实时动态响应信息,利用改进拉普拉斯特征映射算法在线识别同调机群,利用发电机同调虚拟节点聚合同调机群,减小解列断面的搜索空间,然后利用加权拉普拉斯分群策略得到初始的解列断面。最后考虑断面有功功率的方向,利用启发式变邻域搜索算法确定最佳的解列断面,使得解列后各孤岛的净不平衡功率最小。文中方法能充分考虑不同故障模式所带来的同调行为的差异性,使得主动解列控制具有选择性和鲁棒性。通过新英格兰39节点系统验证了所述方法的有效性和适应性。

大电网失步解列难点问题及隔离策略初步构想

为了提高失步解列措施在大电网条件的适应性基于大量实际电网稳定破坏事故和大电网仿真分析结果,总结梳理了稳定问题耦合出现、失稳模式复杂、隔离断面复杂、振荡中心跃迁情况复杂、电网解列装置配置复杂、故障暂态冲击严重等6类大电网失步解列难点问题;结合我国未来规划电网严重故障下稳定特征的一些新变化,引入广域信息,提出了基于广域信息的失步振荡解列和隔离措施及策略;并通过实际电网的仿真对所提控制措施的有效性进行了验证。结果表明:针对失稳模式复杂问题提出的基于机组受扰轨迹同调分群的多解列措施配合策略、针对多稳定问题耦合出现提出的综合故障抑制策略、针对电磁环网带来的隔离断面复杂问题提出的广义规划隔离措施以及故障冲击严重提出的切机措施均能实现失步振荡的有效隔离和抑制。研究结果可为大电网的稳定性研究提供参考。

一种考虑风电场并网的大电网快速主动解列策略

针对高风电渗透率电力系统的快速主动解列问题,提出了一种两阶段高风电渗透率下大电网全时段快速主动解列策略。在第一阶段,通过修正系统的收缩导纳矩阵将风功率进行等值,离线计算出电机耦合程度的分类结果并对其功角拉普拉斯矩阵进行在线修正,进而在线获得当前的同调分群结果;在第二阶段,以图论为基础,通过约束谱聚类算法将解列断面搜索问题转换为广义特征值求解问题,并运用改进k-means算法快速求取实时的最优解列断面。最后通过IEEE 118节点系统仿真,验证了所提策略的正确性、有效性和快速性。

基于“搜索+优化”的主动解列断面选择方法

针对大规模电力系统失稳后应及时进行解列的问题,提出一种"搜索+优化"的主动解列断面选择方法。该方法在"搜索"阶段分2个步骤进行:首先将电力系统等效为无向加权图,以Floyd算法得到节点之间的耦合程度获取公共节点,对原始网络结构进行降维;再依据失稳机组电压相角均值与负荷节点电压相角差的大小,将公共节点划分到相应的集合中,得到初始解列断面。"优化"阶段按照解列原则对初始解列断面进行调整,得到满足孤岛功率平衡约束的解列面。所提算法计算复杂度小,能快速缩减求解策略的规模,确定最终解列断面。以CEPRI 36节点系统和IEEE 118节点系统进行仿真,结果验证了所提方法的正确性与有效性。

电力系统主动解列的可行解列时窗研究

解列时刻是决定解列是否成功的关键因素。常规解列研究基于解列前的静态潮流信息,对动态过程中的稳定性问题利用强假设进行规避,忽略解列时刻的研究。本文首次对主动解列的解列时刻问题展开系统性分析,利用暂态能量函数量化解列动态过程中孤岛的稳定性,利用孤岛失稳的临界能量确定暂态稳定意义下的可行解列时窗,以保证解列后孤岛的暂态稳定性。研究表明,因扰动背景不同,孤岛的可行解列时窗呈现出:任何时刻均可解列、小于某个临界时刻、大于某个临界时刻、呈现断续的时窗特征以及可行解列时窗为空等五种不同的情况。本文首次从机理上解释和刻画主动解列的解列时刻特征,为进一步研究主动解列问题提供了新的思路和支撑。

基于支路势能函数失步判据的华中电网失步解列策略

现有的失步解列装置缺乏信息共享,失步断面各支路常常不能同时解列,进而导致振荡中心迁移,无法正确解列。为了保证失步解列装置能准确解列失步断面,按照省间调度分区和省内同调分群的思路,提出首先通过离线数字仿真确定系统断面解列方案策略表,然后以支路暂态势能指标作为断面两端系统失步的实时判据,在线查询系统断面解列方案策略表,从而确定系统解列方案,并对华中电网典型解列算例进行了仿真分析。仿真结果表明:支路势能函数作为解列判据能够有效识别系统失步断面,利用所提出的失步解列策略能够有效避免同一断面不同回路就地解列判据动作不一致造成的振荡中心迁移问题,也能保证振荡中心落在省内时解列装置正确动作。研究结果可为电网失步解列提供参考。