东北电网无功电压现状分析及对策

本着电网无功功率分层（电压）平衡、分区（供电）平衡、就地平衡的原则，针对东北电网目前无功电压现状进行了分析，指出了无功电压平衡方面存在的一些问题，并就这些问题提出了在长远、近期及调度技术、调度管理上应采取的对策。

同杆双回线跨线故障判据及在稳控系统中的应用

随着电网规模的快速发展和土地资源的日趋紧张,大电厂远距离送出通道采用500 kV同杆并架双回线日益增多,暂态安全稳定问题突出,目前现有的单回线故障判别方法不能有效识别双回线跨线故障,不能为安全稳定控制系统的控制策略提供精确的动作判据。因此,提出基于线路距离保护和选相元件双回线跨线故障判据,作为双回线跨线路故障的检测和判断,为稳控系统的控制策略提供可靠的动作判据。

基于非线性内点方法的风电接入能力研究

互联电网的风电接入能力是现代电力系统运行和规划的重要问题之一。提出一种基于非线性优化的风电接入能力计算方法。建立了电网风电接入能力问题的优化模型,利用非线性原–对偶路径跟踪内点算法进行求解。给出了具体的计算步骤,并且以IEEE30节点系统为例进行仿真,验证了所提方法的有效性。该方法可以综合考虑系统的运行约束和运行方式,较为准确地找出影响风电接入能力的关键约束。非线性内点算法具有较好的收敛特性,运用该算法可以得到较为准确和符合系统实际运行情况的风电接入功率极限,具有工程应用价值。

综合负荷模型对大区互联电网稳定特性的影响

针对实际电网在极限条件下存在的暂态功角稳定、动态稳定和电压稳定问题,研究了综合负荷模型(synthesis load model,SLM)与现有负荷模型的差异。仿真结果表明:负荷模型对暂态功角稳定特性的影响没有明确规律性。从负荷的频率特性和电压特性方面指出了负荷模型对大区域互联电网动态稳定性影响的特点;与现有模型相比,SLM模型具有使故障后母线电压恢复趋缓的特性。

东北电网500kV人工三相接地短路试验总结

东北与华北联网后东北电网动态特性明显恶化、稳定水平大幅度下降,不同发电机和负荷模型对稳定计算的结果影响很大。虽然采取了计及励磁系统动态行为的详细发电机模型的仿真方法、在东北电网重要发电机组上加装电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)等措施,但PSS参数整定的合理性及整体匹配效果无法得到有效验证,选择电力系统模型尤其是负荷模型还缺乏足够科学依据,对所选模型与电网运行实际的贴近程度也很难做出准确的定量甚至定性的分析。为此东北电网有限公司提出了大区电网联网模式下东北电网稳定水平研究的工作思路,并于2004年3月25日和2005年3月29日在500kV电压等级运行电网上分别实施了2次人工三相完全金属性接地短路试验。试验达到了预期效果,表明根据大扰动试验的实测数据,进行电网负荷模型的校核和修正,建立适用于我国电网的负荷模型的技术路线和研究方法在工程上是可行的和有效的。

计及火电机组OPC保护模型的电力系统机电动态仿真分析

首先论证了电力系统机电暂态仿真程序中考虑火电机组OPC保护模型的必要性。通过对东北典型火电机组超速保护OPC动作特性的实际调研,在电力系统分析综合程序(PSASP)中搭建了OPC保护相应的数学模型,并通过东北电网典型事故实际仿真对比验证了模型的正确性。最后,结合东北电网实际的频率稳定问题案例对火电机组OPC机网协调管理提出了相应的建议和整改措施。针对具有较大孤网风险的局部地区电网,建议采取调整火电机组OPC保护动作定值、优化OPC保护在系统频率上升和下降阶段的控制策略等措施,以提高其孤网运行成功的概率。

基于短时受扰轨迹的电力系统暂态稳定评估方法

针对实时评估电网暂态稳定性的快速性和准确性的需求,提出一种基于故障清除后短时受扰轨迹和卷积神经网络的电力系统暂态稳定性的评估方法。该方法无需人工计算轨迹特征作为输入量,直接基于量测时序数据,利用深度学习模型的自主学习能力逐层提取隐含在短时轨迹的局部特征,构建短时受扰轨迹与稳定类别间的非线性映射关系,并引入考虑故障初期受扰程度的暂态稳定信息矩阵样本构建,以增强提取的局部特征的鲁棒性,提升模型的泛化能力,有效减少误判样本数,达到进一步提高准确率的目的。IEEE-39节点系统的仿真结果验证所提方法的有效性,并且所提方法的评估准确率比传统的暂态稳定浅层评估模型更加优越。

综合负荷模型参数的深化研究及适应性分析

首先详细介绍对实际电网进行综合负荷模型(synthesisloadmodel,SLM)建模的流程。然后根据对实际电网负荷构成的统计和调查数据,分析我国电网各类负荷的分布情况,并指出建立适合于实际电网SLM参数的必要性。最后分析SLM参数对电网稳定特性的影响,说明选择合适的负荷模型参数对准确分析电网稳定特性至关重要。

统计综合法负荷建模中的调查方法及应用

介绍了统计综合法建模中的一种新的负荷调查方法,该方法结合了对所有变电站的负荷普查及对典型变电站的详细调查。首先描述了负荷调查的主要工作流程,详细阐述了基于负荷特性的分类指标和负荷节点分类原则,在此基础上编制了负荷特性普查表,并确定调查数据的来源及调查对象。然后对普查中取得的负荷特性数据进行统计分析,利用调查统计结果对220kV变电站(负荷节点)进行了分类。提出了兼顾考虑地域性和变电站负荷构成的各类型负荷典型变电站的选取原则,按此原则为每类负荷类型选取了典型变电站,并为这些典型负荷节点设计了详细调查表格。该方法在较小的调查复杂度基础上实现了较高的准确性,并已经在华北、华中、西北、东北电网中得到成功应用。

基于故障拟合法的综合负荷模型验证与校核

介绍了基于故障拟合法进行负荷建模的一些基本原则;然后以收集到的2008年国内电网发生的几个扰动事故为例,提出了用于验证和校核负荷模型的事故的评价和筛选方法,并指出对负荷模型参数的修正要符合实际负荷的物理特性;最后通过扰动事故的故障拟合验证了综合负荷模型(synthesis load model,SLM)的有效性。

基于轨迹灵敏度的电力系统暂态稳定性定量评估

轨迹灵敏度是定量描述参数对动态系统行为影响的数学工具,蕴含了丰富的系统动态信息。分析了功角相对于故障切除时间的灵敏度与电力系统暂态稳定程度之间的关系,在惯性中心(COI)坐标系下,建立了定量评估发电机暂态稳定程度和全系统暂态稳定程度的指标体系。通过对单机无穷大(SMIB)系统和New England10机39节点系统的算例分析,结果验证了所提指标的单调性和有效性。将基于轨迹灵敏度的稳定评价指标与轨迹分析方法所提出的稳定指标相比较,结果表明评估电力系统暂态稳定性的指标仅需一次仿真计算即可准确评估发电机和全系统的暂态稳定性,无需建立能量函数、计算更为简捷,具有较好的应用价值。

LCC-HVDC背靠背系统降低电网短路电流应用研究

随着电网规模扩大,短路电流超过开关遮断能力问题日益突出,目前常用的措施包括电网解环及分区运行、母线分裂运行、选用高阻抗设备等。但电网解环、分区、母线分裂运行削弱了电网供电可靠性,使输变电设备容量不能充分利用且可应用空间越来越小;高阻抗设备无法彻底解决短路电流问题还会降低系统稳定水平,增加网损。文中提出在短路电流超过开关遮断能力且无法通过更换开关或改变运行方式满足短路电流要求的变电站采用LCC-HVDC背靠背系统替代部分或全部交流变压器,既保证供电可靠性和供电能力又能有效抑制短路电流过大,以辽宁营口电网为例对该方案进行可行性研究和经济性分析,指出该方案在未来将有较大的应用潜力。

东北-华北直流互联后东北电网发电机组PSS参数适用性研究

对东北–华北电网直流互联后,东北电网发电机组电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)参数的适用性进行研究。首先,研究互联系统联网方式对系统主导振荡模式及对发电机组励磁系统频率响应特性的影响,并结合实际互联系统进行深入分析,揭示互联系统联网方式对PSS参数需求影响的关系。在上述研究的基础上,从多个角度对东北电网现有的PSS配置和参数进行评估,评估结果表明:东北电网现有的PSS配置和参数可满足东北–华北电网直流背靠背联网方式下基本运行方式及重要检修方式的运行需求。

实时动态监测系统在东北电网负荷建模中的作用

东北–华北联网后的计算分析表明,选择不同的发电机和负荷模型对稳定计算结果的影响较大,东北电网负荷模型的建模或校核需要以大扰动试验数据为依据,分析了实时动态监测系统(wide area measurement system,WAMS)在东北电网基于大扰动事件的负荷建模过程中的作用,WAMS是大扰动试验风险可观测、试验出现异常情况可控制的基本保障,为基于大扰动事件负荷建模研究提供了电网动态测试数据,其实测的相量数据同时也是建立仿真计算运行方式的重要数据源。运行经验表明,开展东北电网负荷建模的可持续研究需要基于WAMS的扰动数据收集、处理和分析制度的保障。

配电网综合负荷模型在东北电网稳定计算中的应用

将东北电网大扰动试验实测数据拟合得到的配电网综合负荷模型应用于东北电网稳定计算中,定量分析了东北电网的暂态稳定性和电压稳定性。仿真计算结果表明,采用该负荷模型后东北电网主要安全断面的传输功率极限提高了约300MW,在保证电网安全稳定运行的前提下,大大缓解了东北电网送电需求紧张的状况。基于该综合负荷模型得到的东北电网的动态特性更符合实际情况,更全面地反映了东北电网的动态特性。

主网在线安全态势及运行经验的获取方法

基于单一指标的主网在线安全态势(即安全水平及趋势)表征,便于运行经验的获取和积累,也易于"知识"建模。基于电网的有功路径映射弹性网模型,分析了主网静态功–角安全性特征;从适配性和抗噪性方面,选择并研究了量化指标的可行性,进而提出了基于摄动–安全态势感知的经验获取方法。分析发现,电网静态功–角稳定的充要条件是所有全路径都满足功–角稳定;分级电网(包括主网)的功–角安全性特征是,所有分级路径的长度(即相位角差)均衡且较短。研究表明,等效功角指标?eq(t)可量化主网的安全性特征,且在个别分级路径变长导致整体安全性变差时,具有良好的灵敏性;PMU测量误差不影响?eq(t)曲线的趋势,仅造成上、下微小偏移;?eq(t)表征的整体安全态势,对各种摄动(运行动作和扰动)具有正确、清晰的响应。该研究不仅具有现实意义,也为实现"智能电网"提供了一条有前景的探索途径。

供暖季风电电量消纳能力的评估新方法

大量弃风发生在我国北方的供暖季节。热电联产机组"以热定电"运行模式限制了含风电在内的其他电源的上网空间。定量评估供热季风电消纳能力成为破解弃风难题的必要前提。该文提出一种定量分析供热需求对风电电量消纳影响的新方法:引入热/电负荷的多元持续负荷曲线,将风电等效为多状态机组,建立基于多元随机生产模拟的供暖季风电电量消纳能力评估泛函极值模型,并提出基于最小电热比的等效热量–电量函数求解算法。方法不依赖时序模拟直接进行电量计算,算例仿真验证了方法的有效性,并阐释了供热机组参数对风电消纳的影响机理。

基于大数据及人工智能的大电网智能调控系统框架

为应对大电网日趋复杂的运行环境,全面提升新形势下电网安全稳定智能监控能力,文章深度融合新一代信息、计算与控制技术,设计了基于大数据及人工智能的大电网智能调控系统框架,对实现大电网"即测-即辨-即控"的在线智能调度具有重要的工程价值。首先,结合电网调控系统的发展现状,分析了新一代智能调控系统的功能需求;然后以大电网全局监控的视角,设计其大数据与人工智能顶层功能框架,并对该系统涉及的基本理论及关键技术进行系统概述;最后,以东北电网为背景,搭建了基于大数据技术的智能调控系统环境,实现东北电网稳定态势评估与智能决策。该系统可全面提升大电网在线智能监控能力,为大电网安全稳定运行提供技术支撑。

基于含连通图约束的背包问题的图分割方法

图分割技术(网络分割技术)在互联网研究、交通运输、电网故障诊断和电力系统解列等方面有着重要的意义。首次建立一个新的图分割问题——含连通图约束的背包问题(connected graph constrained knapsack problem,CGKP),并提出其有效近似算法。引入与图连通性相关的4个新节点集合,证明这些新节点集合的性质,并提出这些节点集合的搜索方法;结合新节点集合的性质及搜索算法,通过对含图约束的背包问题近似算法进行扩展,提出求解CGKP的近似算法,并讨论此算法的计算复杂性。算例结果证明了该算法的有效性。因电力系统主动最优解列问题在一定条件下可归结为一个CGKP,该研究成果为电力系统最优主动解列断面搜索问题的求解奠定了理论基础。

基于主从问题的电力系统最优主动解列

系统主动解列的完整模型为大规模非线性混合整数规划问题,大多采取完全分解方法,因而只能求得近似解,针对此问题提出了基于主从问题交替求解电力系统最优主动解列断面的新策略,从而求得更优解。该策略基于图背包理论(connected graph constrained knapsack problem,CGKP)将完整主动解列模型转化为主从问题;主问题为图的最优平衡分割问题,采用CGKP技术进行求解;从问题为基于直流最优潮流(optimal power flow,OPF)的调度问题,采用OPF技术进行求解;主从问题之间通过节点负荷的调节量实现耦合。通过主从问题之间的交替迭代获得更优的解列方案,同时也使得解列方案更接近于完整模型的最优解。算例分析表明,该算法相对于其他近似求解策略,所获得的解列方案可使系统总切机切负荷量更少,从而证明了该方法的有效性和可行性。