风光储联合发电站参与省间电力市场出清

以风电、光伏为主的可再生能源已成为中国重要的能源供应形式。为解决风光出力的波动性和间歇性问题,提出风光储一体化联合发电的概念。以风光储联合发电站为主体,研究其参与省间现货电能量市场出清的机制与模型。为提高风光消纳能力,减少弃风弃光现象的发生,提出在一次出清的基础上进行二次出清,改进已有的弃风弃光分段惩罚方法为互补变量式弃风弃光惩罚方法,设置风光储联合发电站出力优先级高于普通火电机组。最后基于互联的IEEE-39节点系统对所提机制进行仿真模拟,验证其有效性。

基于国产芯片实现多功能测控的平台改进及关键技术

多功能测控装置是电力自动化系统的关键设备,其核心芯片均依赖进口,威胁电网运行安全。针对目前适合电力系统自动控制的国产芯片选型少且部分外设芯片没有合适选型的现状,结合多业务融合的需求,提出基于国产ARM主控芯片加国产FPGA的多功能测控装置的平台改进及关键技术。首先,基于FPGA编程替代部分无合适选型的芯片配合智能I/O技术设计硬件平台。然后,基于数据共享和FPGA协作设计软件平台。再针对国产芯片制造水平的现状,提出测量精度补偿、可靠性加固及功能拓展等改进技术。最后,集成以上平台设计及改进技术研制了基于国产芯片的多功能测控装置,并通过第三方专业检测验证其性能指标满足行业相关标准要求,同时在国内变电站正式投入运行,运行情况良好。

省间电力现货交易运营技术

为支撑省间电力现货交易高效稳定运行,迫切需要研发适应省间电力现货交易特点的运营技术,实现各类市场协同高效运作。首先,介绍了省间电力现货交易的背景和交易机制,分析了市场运营面临的技术挑战,构建了省间电力现货交易运营功能框架,设计了基于广域分布式并行技术的数据流。在此基础上,提出了广域协同交互技术、支撑全域双向交易的省间电力现货交易出清技术、基于模型重构的多阶段安全校核技术,以及基于模块柔性联动的全过程辅助决策分析技术等多项运营技术。最后,介绍了所述运营技术的工程应用情况,并结合未来电力现货市场演进方向,展望了需要进一步突破的运营技术。

基于局部检测信息的电力系统时间同步攻击定位方法

卫星时间同步攻击可造成电力系统设备时间紊乱,PMU相角量测错误,危及系统安全运行。鉴于基于线路两端PMU数据的攻击检测方法无法判断线路哪端节点受到攻击,提出了一种基于局部攻击检测信息及同步区域搜索聚合的卫星时间同步攻击定位方法。首先,结合同步攻击特性构建了电力系统等效图及邻接矩阵。其次,结合线路两端攻击检测信息,利用广度优先搜索获取报警线路分割形成的各内部同步的区域子系统。再次,根据子系统是否两两相连分为简单情形和复杂情形;针对复杂情形,结合相角差偏差估计与同步子系统聚合将其转化为简单情形。最后,基于正常节点数量占优假设定位受攻击节点。IEEE 39节点系统测试表明,该方法在不同攻击下可有效定位攻击,可区分受不同攻击的节点,对微小攻击的定位能力强。

广域测量系统在电力系统分析及控制中的应用综述

综述了广域测量系统(Wide-Area Measurement System,WAMS)在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和事后分析、电力系统动态模型辨识和模型校正、暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等方面的应用。通过这些应用可以看到,WAMS给电力系统分析与控制提供了新的视角和解决方法,值得深入研究。

智能电网调度控制系统新型应用架构设计

提出了基于分解协调和多目标趋优控制的智能电网调度控制系统应用新架构。利用分解协调策略,在各级电网实时数据和模型数据不逐级集中的条件下实现系统级分析计算(包括短路电流、潮流、小干扰、机电暂态、机电—电磁暂态混合仿真等),实现各类应用的完全分布化,降低对分析计算程序和硬件的要求,同时提升各类分析计算收敛性和建模精细度。利用多目标趋优技术,实现大电网安全、经济、环保多目标自动趋优运行,提升电网调度控制系统的智能性。同时,提出了带潮流方程的状态估计方法,为各类在线应用提供在线电网模型;提出了具有最小/最大稳定裕度计算功能的在线安全分析方法,为多目标优化提供稳定裕度指标。

基于受控微分—代数系统灵敏度分析的紧急控制

基于时域仿真得到的系统受扰轨迹给出了暂稳紧急控制的非线性规划模型 ,该模型采用一种启发式的功角积分型指标构成稳定约束。通过引入受控非线性微分—代数系统灵敏度分析求出所定义的功角积分型指标对控制变量的梯度后 ,给出了所建立的暂稳紧急控制非线性规划模型的2种求解方法 :近似规划算法和拟贪婪算法。所提出的暂稳紧急控制模型与时域仿真具有同等的模型适应性。对多机系统切机 /切负荷暂稳紧急控制的数值仿真表明 。

水轮机导叶开度的自适应非线性输出反馈控制

水轮机导叶开度的控制归结为一个复杂的非最小相位非线性控制模型,其自适应控制不易采用传统非线性控制方法解决。为解决水轮机导叶开度的自适应控制问题,将通用自适应输出反馈控制应用到水轮机导叶开度的控制。首先通过一个线性可逆变换将水轮机导叶开度控制的非线性模型变换成满足通用自适应输出反馈控制定理要求的形式,然后证明变换后的形式满足通用自适应输出反馈控制定理要求的条件,最后对变换后的模型应用通用自适应输出反馈控制定理得到相应的控制器。数值仿真表明,基于通用自适应输出反馈设计的水轮机导叶非线性开度控制是有效的,且对系统参数变化具有极强的鲁棒性。

注入空间中电压安全域最短半径的估计

基于电压稳定量化指标对节点注入的灵敏度提出了一种估计注入空间中电压安全域最短半径的启发式方法,该方法以一定的步长逐步逼近注入空间中电压安全域的最近边界,可以考虑各种系统运行参数的约束,不存在数值收敛性问题。原理上,这种方法的基本思想也可用于估计注入空间中暂态安全域的最近边界及小干扰安全域的最近边界,提供了一种可以估计各种安全域最近边界的统一数值途径。数值仿真表明,该方法是正确、有效的。

基于广域量测的全局非线性励磁控制

文中推导了在3种参考坐标系下:同步坐标系下、以某一台发电机作为参考机坐标系下、及惯性中心坐标系下的非线性励磁控制规律表达式。同步坐标系下的励磁控制规律可以各机解耦地分散实现,而以某一台发电机作为参考机坐标系下的惯性中心坐标系下的非线性励磁控制规律不能各机解耦地分散实现,需要引入基于广域量测的某些全局信息实现。虽然基于广域量测的非线性励磁控制不能分散解耦实现,但由于电力系统暂态稳定问题本质上的全局性,非线性励磁控制规律中全局信息的引入可以进一步提高系统承受大扰动的能力,提高系统的暂态稳定性。数字仿真证明了本文这一目前可能还未有实用价值但却具有理论意义的结论。

EEAC解析灵敏度分析的研究

对非线性非自治运动系统,扩展等面积准则(EEAC)方法是目前惟一严格的稳定量化分析方法。对EEAC提供的稳定量化指标进行灵敏度分析具有重要意义。提出了不稳定情况下非线性非自治运动系统EEAC灵敏度分析的解析方法,首先以轨迹灵敏度分析为工具得出系统相点到达动态鞍点的时间tdsp对控制参数的解析灵敏度,进而求得EEAC稳定量化指标对控制参数的解析灵敏度。数值实例表明,所提出的EEAC解析灵敏度分析方法是正确的,丰富了EEAC灵敏度分析理论。

辅助服务中的网损分摊

分析了现有的某些网损分摊方法的不足 ,指出分摊因子为复数的分摊方法造成的“无中生有”的分摊结果 ,是由于忽视了网络中任一点的节点电压都是由所有节点的注入功率共同维持而造成的。在此基础上给出了一种用于辅助服务中网损分摊的网损表达式 ,并提出了一种基于最优性偏差的非线性函数值对其自变量的分摊方案 ,这种分摊方案着力于促使整个系统运行效率的提高 ,能够提供正确的经济信号。数值算例表明 ,所提出的网损分摊方案是有效的 。

基于详细模型的HVDC系统非线性输出跟踪控制器

以往的 HVDC系统控制研究采用的模型不够详尽 ,为了更真实地考察 HVDC系统的控制特性 ,文中采用详细模型模拟了直流线路动态及触发延迟。采用此详细模型后微分几何方法及逆系统方法不便应用 ,为此提出了非线性输出跟踪控制器设计的关联度方法 ,这种方法物理意义明确 ,数学推导简单 ,适用范围广。应用此方法设计了详细模型下 HVDC系统的非线性输出跟踪控制器 ,数字仿真表明所设计的这种 HVDC系统控制器效果良好 ,关联度方法是有效的。

网损分摊问题的思考

该文对网损分摊问题进行了深入的研究。指出分摊因子为复数的分摊方法会造成一种“无中生有”的现象(即本来没有有功(无功)损耗,分摊后却产生了有功(无功)损耗在原则上是难以接受的;指出某些情况下之所以导出分摊因子为复数的分摊方法是由于忽视了网络中任一点电压都是由所有节点注入功率共同维持的,同时由于这一点,任何一种将网络节点电压当作常数的网损分摊方法都是近似的,其合理性无法得到严格证明;把网损分摊问题归结为只用功率量表达的非线性函数值对其自变量的分摊问题,发现数学上非线性函数值对其自变量分摊问题的解是不唯一的,基于这种不唯一性,提出网损分摊的唯一原则是能够提供正确的经济信号、促使整个网络损耗的降低,任何一种网损分摊方法都只能是启发性的。

基于控制系统四元组形式的发电机非线性分散鲁棒控制

分析了仅包含状态变量、输出变量、控制变量的控制系统常规三元组形式应用到发电机分散鲁棒控制时遇到的困难,为克服这些困难提出了包含状态变量、输出变量、控制变量、量测变量的控制系统四元组形式的概念。量测变量的引入使得发电机综合控制模型本身变为各机解耦、与外部系统网络参数及动态无关,在此模型下设计出分散鲁棒控制器是自然的。此模型可以考虑系统包含各种动态元件如FACTS元件、HVDC系统等情况,在此四元组模型下,通过直接寻求控制量与控制目标之间关系的关联度方法将发电机控制的四元组模型完全线性化,通过励磁控制使发电机端电压具有良好的动态特性,通过汽门控制提高发电机功角暂态稳定性。数字仿真表明,所设计的基于控制系统四元组形式的发电机非线性分散鲁棒综合控制器是有效的。

基于UEMS的电力系统精细化稳定控制系统

作为电力系统安全保障体系的第二道防线,先进的紧急控制技术对电网灾变防治不可或缺。为克服现有紧急控制系统切负荷方式固有的粗放性、无选择性等局限,基于用户侧能量管理系统(UEMS),提出了电力系统精细化稳定控制系统的概念、结构和模型,并基于非线性最优控制理论提出了切机/切负荷量的计算方法。所构建的精细化稳定控制系统能够实现有选择性的精细化切负荷功能,即优先短时切除不影响用户用电体验的负荷。数值仿真验证了所提方法的有效性和正确性。

考虑控制量限幅的发电机非线性分散鲁棒汽门控制

提出了一种冗余控制量情况下考虑控制量限幅的非线性反馈控制方法,这种方法通过在动态过程的任一时间点上求解一个具有不等式约束的最优化问题得到该时刻各控制量值,使实际能够给出的虚拟控制量尽量达到保证系统渐近稳定所需要的虚拟控制量要求。将该方法与引入量测变量的建模方法相结合,设计了可同时考虑高压、中低压缸汽门控制的多机系统非线性分散鲁棒汽门控制器。对一个多机交直流系统的数字仿真表明,所设计的控制器是有效的。

电力系统暂态稳定最小负荷裕度的计算方法

为考虑不同的负荷—发电增长方向对电力系统暂态稳定负荷裕度的影响,提出了计算电力系统暂态稳定最小负荷裕度的最优化模型。该模型使用改进PEBS法提供的暂态稳定量化指标构成稳定约束条件,具有与暂态时域仿真相同的模型适应性。根据点到曲面最短距离的基本定理,给出了求解所提出最优化模型的数值方法。该方法的基本思想是以暂态稳定临界点处暂态稳定边界曲面的法向量作为求解迭代过程中的负荷—发电增长方向,反复迭代求出暂态稳定最小负荷裕度。理论上,该模型不但可以计算各种发电—负荷增长方向上的暂态稳定最小负荷裕度,也可用于计算暂态稳定最大负荷裕度。所提出的计算电力系统暂态稳定最小负荷裕度的最优化模型及其求解方法可以考虑各种系统运行参数的约束。数值算例验证了所提出的模型及求解方法。

互联非线性系统反馈主导控制设计方法及汽门开度控制应用

分析了电力系统非线性的数学性质,指出电力系统非线性是一种有界非线性.在此基础上,将反馈主导方法(feedback domination method,FDM)引入多机电力系统非线性控制.该方法与反馈线性化方法不同;反馈线性化方法是通过反馈将原非线性系统转化为线性系统,反馈主导方法则是通过反馈将原非线性系统转换为特定形式的非线性系统,该特定形式的非线性系统的动态由反馈引入的非线性部分主导.以多机系统非线性汽门控制问题为例,设计了反馈主导非线性汽门控制器,该控制器仅包含本地量测量,易于实现.数值仿真表明,多机系统反馈主导非线性汽门控制器可显著提高电力系统暂态稳定性.

以合格率最大为目标的电力系统状态估计新方法

以合格率最大为目标,考虑潮流约束和运行中上下界约束,提出一种电力系统状态估计方法。该方法可用现代内点法求解,收敛性好。与以往方法相比,文中方法得到的状态估计结果合格率高;估计结果有较强的抗差性;所求的解为潮流解,满足各种物理约束,更加接近实际;计算中无需做坏数据检验、可观性校验,无需主观设定测点权重,大幅减少了调试和维护工作量。IEEE39节点系统、IEEE118节点系统和某实际输电网等试验系统的测试结果验证了该方法的优越性。