基于混合储能的交直流混联微电网功率分级协调控制策略

针对交直流混联微电网孤岛运行时,仅靠互联变流器协调网间功率无法有效缓解系统频率与电压波动,且单一蓄电池储能难以适用多场景功率需求的问题,提出利用超级电容和蓄电池混合储能的交直流混联微电网功率协调控制策略。将混合储能作为储能子网连接在直流母线上,优先采用超级电容平抑交直流子网内功率波动,提出以储能荷电状态来划分五种工作模式的改进混合储能控制策略。兼顾超级电容快速响应特性和减少互联变流器的频繁起动,根据直流子网电压和交流子网频率波动程度,提出功率自治和功率互济工况的两级分层协调控制策略。通过设计混合储能处于不同工作模式的网间功率互济场景,仿真证明了所提混合储能和互联变流器协调控制策略能够平抑各子网负荷功率波动。

基于FSC和TCSC混合复用的交直流混联线路潜供电弧特性

为提高系统运行稳定性,高补偿度串补装置广泛投入使用,但线路故障后潜供电流存在高幅值的低频分量,潜供电弧难以自熄。针对此问题,基于交直流混联输电线路,研究了不同布置方式下串补度对潜供电流与恢复电压幅值影响,提出了一种固定串补(fixed series compensation,FSC)和可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)混合复用抑制潜供电弧的方法。此外,为满足线路对高补偿度的需求,设计FSC和TCSC混合复用串补度最佳配置方案。结果表明,交直流混联线路采用串补度40%的双平台分散布置方式,潜供电流与恢复电压幅值达到最小,燃弧时间最短。高补偿度串补线路TCSC采用串补度10%、20%的配置方案更利于熄弧,提高重合闸成功率。

基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法

交直流混联系统中逆变站的换相失败使交流线路发生频率偏移,导致工频量纵联方向保护的可靠性受到影响。提出了一种基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法,利用线路区内、外故障时,传播到两端保护的电流故障初始行波波头之间极性差异构成纵联保护。该方法仅利用电流初始行波极性差异进行方向判别,消除了电容式电压互感器无法准确传输宽频带电压信息导致保护的低可靠性问题,且利用高频电流进行计算,避免了交直流混联系统频率偏移的影响。仿真结果显示,基于行波电流极性差异的纵联方向保护方法能够准确、快速地识别单相故障和多相故障,适用于交直流混联系统。

面向交直流混联系统的潮流计算数据生成策略

随着电力系统中多类型直流线路占比的逐步提升,调度系统与异构平台间的潮流数据交换需求明显增大,亟需研究新形态下交直流混联系统的潮流计算数据生成问题。该文从拓扑转换、网络拓扑分析、设备建模以及数据生成策略4个主要步骤,实现含交直流系统的基于可扩展标记语言的通用信息模型(common information model/extensible markup language,CIM/XML)数据到潮流计算输入数据的转换。首先,该文从设备间开关拓扑的角度,进行深度优先算法(depth first search,DFS)搜索和设备拓扑拼接,实现开关/节点模型到母线/支路模型的转换;其次,在筛选出活拓扑岛、剔除不带电设备后,着重分析了CIM/XML中换流器建模对交直流节点选取的影响,进而提出了直流节点选取规则和具备普适性的直流数据生成策略。最后,以某地调度500kV及以上交直流网络导出的CIM/XML数据为算例,潮流计算结果与数据采集与监视控制系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)量测数据比对验证所提策略的有效性。

含多类型直流的交直流混联电网潮流计算方法适用性分析

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研究。推导了含常规直流、柔性直流、混合直流的交直流混联电网潮流模型,进而提出了相应的统一迭代法和交替迭代法。通过3个交直流混联电网测试系统和南方电网实际系统数据验证了潮流模型的有效性和潮流算法的准确性,结合系统负荷水平、系统强度、直流嵌入规模等因素对2种潮流计算方法的收敛性能和计算速度进行对比分析。研究结果表明,在含多类型直流的交直流混联电网中进行潮流计算时,统一迭代法的计算效率比交替迭代法高。

MMC-HVDC交直流混联系统小扰动稳定域迭代求解和形态分析

随着高压直流输电技术的发展,区域电力系统将拓展为大规模交直流混联系统。因此,需要建立可以同时精确刻画交直流动态的大规模交直流混联系统模型来研究混联系统的动态与稳定性。文中考虑了交流侧和直流侧的详细动态,建立了异步联网的模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)交直流混联系统的状态空间模型,给出了具体的解析解形式,并推导了多重迭代信赖域算法。所提算法建立了决策变量空间内的点与平衡点的映射关系,结合Hopf分岔识别边界,提出了一种多重迭代求解小扰动稳定域边界的方法。在利用Simulink仿真验证模型准确性后,以发电机出力作为决策变量绘制了交直流混联系统稳定域,利用特征根和参与因子定量研究了直流失稳和交流失稳的机理以及控制策略和控制参数对稳定域边界的影响。对比分析了多区域的混联系统与交流系统的稳定域,结果表明换流站和直流网络的引入可能使多区域系统稳定域边界呈现多约束共同决定的近似分段线性拓扑特性。

考虑新能源高阶不确定性的交直流混联电网静态电压稳定裕度计算

随着大量新能源场站接入交直流混联电网,系统的静态电压稳定裕度(static voltage stability margin,SVSM)水平具有很大的不确定性,需要研究考虑新能源场站高阶不确定性的交直流混联电网SVSM计算方法。针对此问题,首先建立了交直流混联电网SVSM计算模型,模型中考虑了直流换流站控制方式随负荷增长的切换;采用概率盒模型描述风速与光照强度的随机波动,提出了改进区间半不变量法以获得更准确的SVSM概率盒,该方法通过K-means++聚类算法将随机变量样本划分为多个波动范围较小的样本集,以降低半不变量的线性化计算带来的误差;并结合Gram-Charlier级数展开和概率加权和计算得到考虑新能源场站高阶不确定性的系统SVSM概率盒。通过对修改的IEEE-39节点交直流系统和南方电网两个算例的分析,并与区间半不变量法和双层蒙特卡洛法比较,验证了所提出方法获得的SVSM概率盒具有较高的计算精度和效率。

考虑灵活性的交直流混联配电网分布鲁棒优化运行

为适应未来配电网交直流混联的配电方式、应对新能源不确定性带来的运行灵活性调节量不足问题,提出一种考虑灵活性的交直流混联配电网两阶段分布鲁棒优化运行模型。首先,在交直流混联配电网架构下,分析其灵活性资源供需关系,定义上调/下调灵活性裕度指标;其次,综合考虑系统中各类约束,构建描述配电网经济性、新能源消纳性与灵活性的优化运行模型,结合数据驱动生成的风光典型场景,采用基于综合范数距离的分布鲁棒优化方法处理风、光出力不确定性,并根据优化变量的出力特性构建两阶段分布鲁棒优化运行模型;最后,对模型进行凸性转化与求解,通过修改的33节点交直流混联配电网算例验证模型的有效性。

基于改进分析目标级联法的交直流混联配电网分布式优化运行

交直流混联的配电方式是未来配电网的一种重要发展方向,为克服其中各子系统分属不同利益主体而带来的功率信息传递的限制,提出了一种基于改进分析目标级联法的交直流混联配电网分布式优化运行方法。首先,针对交直流混联配电网的直流、换流站和交流区域,分别建立包含自身区域运行优化与区域间交互功率运行优化的模型;其次,采用分布式优化的思想,将交互功率作为共享变量,对模型目标函数进行解耦,并在传统的分析目标级联法中引入一个平衡系数,来解决因惩罚乘数初值选择不当,子系统函数项与惩罚项权重不平衡情况下算法性能不好的问题,在一致性约束下迭代求解分布式模型;最后,通过算例仿真,进行模型的有效性、改进算法性能以及分布式模型通用性的验证。

基于混合粒子群优化的交直流混联配电网扩展规划算法

在交直流混联配电网建设过程中,主要采用传统的粒子群算法求解配电网扩展规划方案,容易陷入局部最优,使得最终生成方案的规划成本较高。因此,提出基于混合粒子群优化的交直流混联配电网扩展规划算法。针对配电公司和分布式电源运营商两个配电网运营主体,设计配电公司为主、运营商为辅的博弈关系图,并构建以系统经济性最优、DG利用率最大为目标的双层配电网扩展规划模型。考虑交直流混联配电网运营要求,设置设备投资约束、网络连通性约束和元件运行特性约束条件。结合粒子群算法和模拟退火算法组成混合粒子群优化算法,应用对双层规划模型进行迭代求解,输出最优交直流混联配电网扩展规划方案。实验结果表明:所提算法应用后得出的配电网扩展方案年规划成本仅为135.07万元,满足了配电网扩展经济性要求。

基于云边协同的交直流混联电网线路过负荷协调控制方法

针对交直流混联电网线路过负荷影响因素较多导致线路运行特征难捕捉、难以实现精准控制的问题,提出基于云边协同的过负荷协调控制方法。建立过负荷状态数学模型,采用解耦算法求解不同程度过负荷情况下电力参数增量值并进行特征提取,将其作为云边协同算法的云计算参照值,获得同时符合功率最佳、能耗最小以及避免切负荷要求的协调控制参数,实现协调控制。实验结果表明:云边协同方法在盲区约束下可以准确检测盲区以外的所有节点,未出现漏检现象;光伏、风电出力的节点功率变化明显高于正常节点,节点过负荷控制效果较好。

考虑RSR法的交直流混联电网结构脆弱性研究

交直流混联电网能够在较大范围内均衡电力系统运行时的潮流,有利于提升新能源大规模接入电网的接入容量及接入范围,是现代电网发展的重要趋势。为分析交直流混联系统的结构脆弱性,避免电网大停电事故的发生,提出一种基于秩和比(RSR)法的电网结构脆弱性分析方法。首先,基于复杂网络结构特性建立脆弱性指标集,其次选用RSR法结合主、客观评价法得到节点脆弱性综合权重值,最后,为验证所提方法的有效性,以EPRI-36节点交直流混联系统为基础算例进行节点脆弱性分析,结果表明该方法具有可行性。

特高压交直流混联大电网运行关键技术系列标准解读

2021年10月发布的特高压交直流混联大电网运行关键技术30项国家标准,涵盖仿真建模、安全分析、控制保护、网源协调、新能源调度等关键技术领域,作为首次大批量聚焦特高压交直流混联电网运行控制的系列标准,构建了新形势下电网运行技术标准体系,奠定了我国电力系统转型升级的标准基石。

基于ICEEMDAN与BiLSTM的交直流混联电网故障识别

针对交直流混联电网故障特征提取困难与故障类型识别准确率低的问题,提出了一种基于改进的完全自适应噪声集合经验模态分解(ICEEMDAN)和蜜獾算法优化双向长短时记忆神经网络(BiLSTM)超参数的交直流混联电网故障类型辨识方法。首先,利用ICEEMDAN对线路故障电压电流进行分解;然后,基于方差贡献率与相关系数联合特征指标选择模态分量并求其峰峰值,以选出的模态分量的峰峰值作为特征向量输入至蜜獾算法优化后的双向长短时记忆网络进行故障类型辨识。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了交直流混联电网模型对所提方法进行验证。实验结果表明,所提算法故障辨识准确率达到99.5%,受不同故障线路、故障过渡电阻、故障位置、数据丢失影响较小,并且对10 dB噪声干扰下的含噪声信号的故障辨识准确率达到95.9%,具有较强的适应性。

白浙线长江大跨越±800 kV/500 kV交直流混压段张力架线施工优化

通过对特高压白浙线工程±800 kV/500 kV交直流混压同塔架设池州长江大跨越段的导地线张力架设施工方案进行分析,结合该方案在实际施工中的表现,探讨提升大跨越段封航架线施工效率的主要方式和手段。这是国内首次采用±800 kV单回直流及下挂500 kV双回交流混压设计的特高压大跨越工程,跨越档距2 354 m,档内导地线总计38根,建造规模非比寻常,常规架线方法无法满足施工需要。经过方案对比研究,结合工程实际,分别针对±800 kV直流及500 kV交流采用2ד2牵3”及4ד1牵1”总体放线施工工艺,通过对放线滑车设置、牵张设备选型及场地布置、牵引绳索及船只配置等方面进行改进优化,有效减少了封航次数,缩短了施工工期,满足工程要求。经工程实践验证,采用该方案可在保障工程质量的基础上按工期要求完成全部施工任务。此技术对大跨越段架线的总体施工效率提升有重要意义。

交直流混联电网换相失败对继电保护影响研究

本文通过准确分析换相失败的原因和后果,探究其对调控继电保护的影响机理和作用方式,为相关研究者提供关于如何提高电网可靠性和调控继电保护准确性的指导和解决方案。本文旨在通过深入研究交直流混联电网中换相失败对调控继电保护的影响,为相关领域的研究者和从业人员提供有价值的参考和借鉴。

基于混合神经网络的交直流混联电网交流线路故障定位

随着电网交直流混联程度的不断加深,复杂的电网结构导致故障的精确定位愈加困难。针对目前定位方法所存在问题,提出一种基于同步挤压小波变换结合混合神经网络的交直流混联电网交流线路故障定位方法。首先,对交流线路单端电压数据通过同步挤压小波变换处理后,提取其时频矩阵中部分低频区域的能量,构建特征向量;然后,将特征向量构建数据集,并输入至混合神经网络中进行训练与测试,实现故障定位。实验结果表明,所提方法有较高的定位精度与一定的抗噪性能,受不同故障类型与过渡电阻的影响较小。

交直流混联系统故障暂态过电压研究与仿真分析

针对交直流混联电路发生直流闭锁,换相失败和交流故障时对送端交流电压产生什么影响的问题,采用了pscap和pscad仿真的方法进行模拟,发现在直流双极闭锁故障下,送端交流电压不会下降,而是呈现过电压;在换相失败故障下,送端交流系统电压非常迅速地先下降,后恢复,直至产生过电压,最后恢复稳态;在发生交流故障后,送端交流电压先骤降,后恢复至稳态。

大规模特高压交直流混联电网特性分析与运行控制

大规模特高压交直流混联电网是电力系统发展的前沿技术之一,结合了交流与直流的优势,以实现更高效、可靠和灵活的电力传输。在这一技术趋势背景下,电力系统设计师和运营者都需要全面了解混联电网的关键技术和特性,以及如何在复杂的电力环境中实施有效的运行控制。基于此,深入探讨了特高压混联电网的拓扑结构,对大规模特高压交直流混联电网的特性进行了综合分析,并详细论述了该电网的高级运行控制方法,希望能为电力工程师和研究者提供有价值的参考。

含柔性直流的交直流混联电力系统紧急频率控制研究

在含柔性直流的交直流混联电力系统中,如何利用柔性直流提升交直流混联电力系统稳定性是亟须解决的关键技术问题。传统直流(LCC)进行紧急功率支援时,存在有功功率与无功功率难以独立解耦控制,且需要配置大量的无功补偿装置。针对此问题,将现有交直流混联系统中的常规直流LCC逆变站替换成柔性直流(VSC)换流站,根据LCC-LCC和LCC-VSC各自的优势,提出一种优先级紧急功率支援协调控制策略,即含柔性直流的交直流混联系统需要直流紧急功率支援时优先采用LCC-VSC对系统进行紧急功率支援,若功率缺额超过LCC-VSC的功率调节裕度时,剩余功率由LCC-LCC进行传输。与未采用优先级紧急功率支援协调控制策略相比,极大地缓解了潮流转移时交流输电线路过载负担,进行紧急功率支援后,交流系统的频率稳定性得到较大改善。通过搭建含LCC和VSC的7机39节点的交直流混联系统,验证了所提的控制策略在交流联络线发生N−1、N−2和LCC-LCC双极闭锁故障情况下的有效性。