国家电网分布式协同仿真联合反事故演习平台

中国特高压互联电网电气联系紧密、整体性增强等新特点迫切需要建设国家电网分布式协同仿真联合反事故演习平台以支撑国家、区域及各省电力调度控制中心(简称国分省调)调控人员协同管理运行特高压电网技能的培训与演习的需求。以实现国分省级电网调度员培训仿真系统的广域互联为目标,在智能电网调度控制系统系列标准基础上,设计了演习平台的整体框架,包括设计原则、系统框架及应用流程,提出了交互分布式协同仿真运行支撑、联合教案分布式协同制作、多级电网分布式协同仿真以及分布式教员支持等一体化协同仿真关键技术,并结合国家电网联合反事故演习平台工程予以整体研制、实施和应用验证。应用效果表明,所研发的成果能够准确地模拟特高压交直流电网正常、异常及故障工况下的运行状态,为国分省调调控人员提供逼真的特高压电网联合反事故演习环境,有效提高受训人员协同运行管理特大电网的能力。

交直流电力外送通道的协调控制分析

针对高压直流大功率运行时发生换相失败、再启动等故障可能引起大量不平衡功率在送端交流电网涌动甚至造成交流电网解列的问题,对比了受端故障引起的直流故障与人工设置直流故障的影响,发现用人工设置直流两次同时换相失败代替扫描受端交流故障可兼顾安全性和可操作性。比较了定功率总和情况下直流不同功率组合故障时对送端交流断面的功率冲击,提出了用直流功率之和作为分档标准。分析了送端电网开机位置及容量对直流冲击的支持作用,提出了送端交流电网开机容量分档控制策略。应用PSASP软件分析了满足直流满功率运行对交流外送断面的约束以及保证交流外送断面能力对直流功率的需求。提出了交流断面的预控策略,在保证电网安全的基础上可提高交直流协调外送能力。

华中电网在线安全稳定分析系统应用探讨

本文论述了华中电网在线安全稳定分析系统的基本原理和机制,在线实时态实时发现电网运行薄弱点和风险并给出辅助控制策略,在线研究态可进行预想方式和应急状态分析评估,提前拟定电网控制策略,能大幅提高电网安全运行水平和降低大范围停电风险。以特高压线路为实例进行了详细分析探讨,验证了在线分析系统功能,为调控人员掌控大电网运行提供了深入研究手段。

大电网交流联络线功率协调控制考核方法

针对省级电网在考核周期首末时段的大幅调整行为与跨区特高压交流联络线控制要求不能协调的现象,提出了一种协调性更好的省间联络线控制考核方法。首先分析得出了当前华中区域省间联络线控制与跨区特高压交流联络线控制不协调的原因:一是目前省间联络线控制采用的CPS2标准的考核周期为15min,对特高压联络控制采用的1min考核周期内的功率波动难以形成有效约束;二是CPS2标准与T1标准的区域控制偏差(area control error,ACE)可行域不能协调统一。其次,为抑制省级电网在考核周期首末段的大幅调整行为,提出将CPS2考核指标替换为各省15min内每分钟ACE均值绝对值的均值。最后,对新办法的实施效果分析发现:每个考核周期15 min首、末2 min内特高压考核点所占比例由27.54%降为26.95%,接近26.67%的平均分布概率;跨区交流联络线考核点数由1660减少为1040个;跨区交流联络线波动幅度平均每月>300 MW的波动时长占比由3.219%降为2.506%;省级电网在考核周期内的ACE曲线形态更为平坦;省网每分钟ACE均值降低。该考核办法有效抑制了省网在考核周期首末段大幅调整的行为,省间联络线控制与跨区交流联络线控制的协调性更好。

兼顾正负旋转备用的华中电力调峰辅助服务市场设计与实践

由于中国华中地区区外受电不断增大、区内新能源快速发展,加之近年来区内电力平衡从华中四省富余转向部分省份部分时段紧缺,华中电网实际运行中面临部分省份低谷调峰困难和高峰备用容量不足等问题。迫切需要通过市场化机制打破省间壁垒,促进省间调峰互济,从而提升华中电网消纳可再生能源能力和系统运行经济性。文中重点介绍了华中电力调峰辅助服务市场设计的时代背景、基本原则和基本理念、市场运营规则,并针对性地分析了与水电应急交易的关系、与"两个细则"的关系、与中长期交易的关系、网省两级安全校核协调机制等相关问题。实际电网的运行实践表明,所设计的电力调峰辅助服务市场能够实现正负旋转备用在华中全网范围内的优化配置。

华中电网安全稳定控制装置技术管理现状与发展

本文介绍了华中电网稳控装置技术管理的现状,分析了稳控装置配置日益复杂的根本原因,深入剖析了华中电网稳控装置在技术管理方面存在的相关问题,并在此基础上提出了进一步提升稳控装置技术管理水平的发展思路。

特高压交流线路大功率北送方式下华中电网运行分析

2012年特高压交流扩建工程进行了北送大负荷试验,利用华中电网水电大发时期,丰沛的水电对特高压交流扩建工程大功率向华北送电能力进行了考验。本文基于试验期间华中电网运行情况统计数据,进行了电网潮流、电压、稳定水平分析评估,并得出有关结论。

燃煤火电机组和常规水电机组主要故障对电网的影响及电力调度员的应对措施

针对燃煤火电机组和常规水电机组仍然占据发电装机主流地位,且单机容量普遍较大,大型发电机组设备故障导致的减出力、跳闸、波动对电网的安全运行影响很大这一现实,归纳了燃煤火电机组和常规水电机组主要故障类型,分析了故障对电网的影响,总结了电力调度员需要采取的应对措施,为电力调度员提供参考。

电网数字孪生分析模型建模及应用

为支撑新一代调度技术支持系统全局分析计算业务融合,提出一种基于数据孪生的电网分析模型构建方法。基于实际电网设备的物理和逻辑关系,构建出标准化、对象化的完整电网分析模型,并接入实时量测,使其成为真实空间物理电网的数字孪生。在传统通用数据库与专业计算应用间构建出更贴近电网分析计算业务的数据中台,为在线分析计算应用提供统一数据服务。通过在新一代调度支持系统华中试点工程的建设成效,展示了基于数字孪生模型的分析计算应用的性能提高效果。

基于改进Prony算法的华中电网低频振荡在线监测分析系统研究

随着电力系统的规模迅速增大,电网大区直接的互联规模也随之不断增强,因此低频振荡问题越来越成为影响电网安全稳定运行的主要因素之一。华中电网作为国内管辖人口最多的区域电网,不但承担着辖区内的电力供应工作,同时也承担着华东、华北等地区电力保障的任务,因此,保证华中电网的正常运行十分重要。依托目前电网低频振荡的主流分析方法Prony算法,进行了基于Prony算法的在线低频振荡监测分析系统的设计和研究,并根据实践提出包括离散傅里叶变换预处理在内的一些改进和优化措施,最后提出了模式识别等新的应用思路,对该系统的进一步应用进行了展望。

智能电网调度控制系统数据总线技术

在智能电网调度控制系统中,为了实现调度控制系统的横向集成、纵向贯通,针对业务协同和数据共享对数据传输提出的高效实时、安全可靠、跨区跨级传输等要求,提出了数据总线技术。该技术通过对工业总线技术、中间件技术、订阅/发布策略等进行融合、扩展,实现了横向跨区的数据传输,同时支持各级调控中心之间的数据交互。数据总线技术已应用于智能电网调度控制系统,并实现了国调、"三华"等多级调度的部署运行。实践证明,数据总线技术能够较好地满足智能电网调度控制系统的数据传输需要,保障电网调度控制系统的安全稳定运行。

智能电网调度控制系统数据库管理技术

智能电网调度控制系统横向集成、纵向贯通的体系架构,及其延伸出的安全性、大容量、高效率等要求,亟需研发以数据库管理为核心的新数据管理技术。文中首先介绍了智能电网调度控制系统的实时数据库、商用关系数据库、时间序列内存库、时间序列文件库各自的特点及该系统对数据管理的要求,然后介绍了数据管理体系架构、数据库管理关键技术、数据访问接口与数据维护。以数据库为核心的智能电网调度控制系统数据管理技术已成功应用于各级调度控制系统,为智能电网调度控制系统安全、稳定、高效运行提供了有力的保障。

基于模糊时间Petri网的电网故障诊断方法

故障元件判别作为电网故障应急处置的首要环节,是在线调控运行的重点工作之一。针对现有基于Petri网的电网故障诊断方法未充分利用时序信息或者时序推理过程复杂的问题,提出一种基于模糊时间Petri网的电网故障诊断方法。为Petri网中库所及变迁引入时间属性以表征电力系统告警信息的时序约束关系,定义了置信概率与时序约束的关联推理运算,并从模型结构出发建立了模糊时间Petri网的分层推理过程,能够同时推理得到元件故障的置信概率及其时间点约束。算例仿真表明,所提方法能够快速判定故障元件,诊断结果正确且合理,具有较强的容错性,且能对告警信息做出正确评价。

调速系统频率模态对电网低频振荡的影响

随着调速系统技术的不断发展,调速系统对电网低频振荡(low frequency oscillation,LFO)的影响越来越引起人们的关注。现有理论研究表明,调速系统不仅会影响电网LFO阻尼特性,还会向电网引入一个独特的比LFO频率更低的振荡模态,该文称为频率模态,该模态会在调速系统动作时出现。该文首先采用转矩分析理论研究了调速系统对电网LFO阻尼特性的影响。然后以4机2区域系统为例,重点分析了频率模态的特点及其对LFO的影响,分析结果表明:频率模态是调速系统自身的一种控制模态,其阻尼比主要受调速比例–积分–微分控制器的参数影响;考虑到调速系统动作死区影响,在系统发生LFO且调速系统使该LFO阻尼为负的情况下,当频率模态阻尼较强时,电网功率LFO发散后会逐渐变为等幅振荡;而当频率模态阻尼较弱,电网功率LFO将会呈现出类似"拍频"的特性。最后,通过某实际互联电力系统仿真验证了上述分析结果的有效性。

应对特高压直流阀组相继故障的跨区交直流协调控制方法

特高压直流控制保护的最小单位由极控制保护变为阀组控制保护,有可能发生阀组相继闭锁故障,而传统交直流协调控制方法针对直流紧急功率1 s内仅能进行1次,无法多次动作,直流快速功率支援能力不能充分发挥。应对特高压直流换流器短时相继故障,提出延时调制直流的交直流协调控制方法,通过优化直流功率紧急控制时机,充分发挥了直流对切负荷措施的替代作用,解决了因直流功率调整功能约束导致切负荷量过大的问题。该方法已应用于华中电网跨区交直流协调控制系统。

基于电力调度数据网双平面的主站控制多机多链路采集方案

为提升电网调度自动化系统数据采集的稳定性,结合国家电网公司调度数据网双平面(SGDnet)建设模式,遵循智能电网调度技术支持系统数据采集与交换标准,提出基于电网调度数据网双平面的主站控制中心系统多机多链路的采集方法。该方法采用了多通道负载均衡、多级并列运行、多链路热备冗余、多源数据处理等技术,提高了数据采集的稳定性和可靠性,同时结合主站控制中心系统节点管理等技术解决了因单点故障导致数据不刷新等问题,保障了调度生产需要。通过此方法所研究的数据采集系统已在多个调度中心投入现场运行。

基于变量降维的大电网经济调度优化方法

随着电网规模扩大,经济调度问题因变量增多,维度巨大,造成求解困难。文中利用Benders分解法,将大电网安全约束经济调度问题分解为无安全约束的优化主问题和网络潮流安全约束子问题,将子问题安全约束返回主问题进行模型重构,通过主子问题协调最终实现问题求解。优化问题求解过程中,根据当前运行信息,对机组调整价值进行甄别,将其中对安全和经济贡献小的机组进行集中处理,同时根据重要断面潮流负荷变化的物理特征对研究时段进行检验,将非重点关注的相邻时段进行简化合并,实现压缩机组变量和时段数量、降低求解维度的目的。最后,算例验证表明基于变量降维的优化方法可以减少大电网优化时间,同时保持较高的求解精度,满足工程化计算要求。

含多端柔性直流电网的调度计划优化建模

发展建设多端柔性直流电网为大规模风光等清洁能源并网提供了一种新的技术手段。当直流电网与交流电网紧密耦合时,电网调度运行业务中的传统调度计划应用由于缺少对直流控制单元、交直流互动方式、直流电网潮流约束等问题的考虑,在调度对象、计划模式、平衡策略及交直流双侧网络约束等方面均缺少考虑。针对上述问题,提出了含多端柔性直流电网的调度计划优化建模方法。该模型可灵活处理交直流互动方式,新增了直流电网有功平衡及交直流双侧网络传输限额等约束,为直流电网纳入传统调度计划应用提供了一种建模策略。将所述模型应用于5端直流与新英格兰10机系统相结合的电网,验证了模型在处理交直流互联电网调度计划方面的灵活性及有效性。

跨调度中心WAMS动态数据的新型互联互通方案及关键技术

我国广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)主站一般仅接入具有调度管辖权的相量测量单元(phasor measurement unit,PMU),其监测范围局限于直接采集的数据,难以从全局范围内了解电网动态特性。同时,传统的WAMS互联方案还存在数据模型不一致、互联主站数少、交换数据少等问题。为解决这些问题,文章基于智能调度技术支持系统基础平台,设计了一种面向请求的动态数据互联服务结构,研究了一种跨调度中心WAMS动态数据的新型互联互通方案。在既有的电网设备唯一标识方法和电网设备统一命名方法的基础上,提出一种适用于WAMS数据模型的建模方法。文中对实时数据和历史数据的API访问接口进行扩展,使之支持跨调度中心互访功能;同时讨论了动态数据压缩传输技术和协议。最后,对所设计的方案进行工程推广应用和性能测试评估,结果表明该方案切实可行。

综合标准化理论在智能电网调度控制系统的研究及应用

为了提高电力系统调控领域技术标准的协调性和整体质量,提高解决具体实际问题的能力,把综合标准化理论应用到调度控制领域,开展智能电网调度控制系统综合标准化工作。介绍综合标准化的含义和发展历史,通过准备、规划、标准制修订、组织实施4个阶段开展智能调度控制系统综合标准化工作。基于系统分析理论,分析智能调度控制系统相关要素,并确定各要素范围,分析综合标准化目标,进行目标分解,基于前期分析成果编制标准综合体规划,确定需制修订的标准。后期将制定详细工作计划,开展标准综合体编制工作,形成协调统一的技术标准综合体,并组织实施,形成闭环反馈机制,建立全面质量管理的工作方式,循环往复以保证智能调度控制系统技术标准整体质量和实用性。通过智能电网调度控制系统综合标准化工作的开展,将很好地解决各技术标准的矛盾、重复、陈旧等问题,提高各技术标准整体质量,以指导运行与控制业务工作顺利开展。