新能源并网系统的功率传输极限分析研究

功率传输极限作为评估新能源并网系统输送功率能力的重要指标,其受到诸多因素的影响,并在一定程度上制约了新能源系统的发电水平。本文首先推导出新能源并网系统的功率传输极限分析模型,并指出当换流器处于单位功率因数控制下时,其功率传输极限仅为输电线路功率传输极限的一半。其次,提出了一种在公共连接点处配置无功补偿装置的方法以提高并网换流器功率传输能力。然后,研究了含无功补偿装置的新能源并网系统的功率传输极限以及静态稳定边界。最后,提出提升功率传输极限的无功控制规律并通过仿真验证其正确性。

考虑合理安全原则的大型互联电网在线传输极限计算

传统的重复潮流法传输极限计算模型,对所考察时段可能出现的运行方式及需要校核的故障集缺乏明确的规定,使计算结论有较大的不确定性。为弥补该缺陷并保证传输极限值能较好地指导电力生产,提出用合理安全原则改进重复潮流法。据此形成一种适合于大型互联电网的在线传输极限算法。该算法采用最易失稳的机组调节次序使计算结论有较好的安全性。通过以下措施使计算过程符合大型电网的实际:针对不同的电网状况采用不同的断面功率增长方式;用同时控制多断面功率的潮流调整算法考虑相邻断面功率对被研究断面的影响;用各种安全限制措施约束潮流调整过程;只校核与断面相关的故障。用实际工程算例证明算法的有效性。

南方电网西电东送暂态功率传输极限研究

对2005年南方电网的暂态功率传输能力进行了仿真分析以研究各种大扰动条件对西电东送传输功率极限的影响。仿真结果表明,直流线路的单/双极闭锁故障对南方电网暂态功率传输能力的影响相对较小,贵广直流闭锁故障对功率传输的影响最大;交流系统发生单一故障时,合理分配云南和贵州的机组发电功率、适当减少临界机组的发电功率及在某些关键节点加装静止无功补偿装置(SVC)等措施,可以明显提高暂态条件下西电东送的功率传输极限。

南方电网交直流输电断面暂态安全传输极限分析

分析了南方电网2005年和2006年丰大运行方式下制约东送断面以及送端云南系统的外送输电断面的传输极限的因素,以FASTEST为仿真工具,通过设置负荷、发电机变化模式,分别计算了在静态负荷模型和动态负荷模型下系统的暂态安全传输极限、负荷极限以及临界安全稳定裕度等.由程序自动搜索断面或线路极限传输能力,帮助调度部门的工作人员在此项工作中节省大量的时间,是对工作的一次解放.并对提高断面输电能力的措施进行了仿真计算.

应用时域仿真和潮流计算比较研究系统静态功率传输极限

应用电力系统中长期动态仿真软件Eurostag进行时域仿真 ,将时域仿真确定的系统功率传输极限与BPA潮流计算的功率传输极限结果进行比较 ,研究影响功率极限的因素。研究表明 ,如果系统条件相同 ,两种方法获得的功率极限结果基本一致 ;如果不相同 ,则其结果要依系统具体条件而定。一般潮流计算不会考虑到系统中各种控制和保护装置的动作 。

交流电压不对称下柔性直流配网换流站功率传输极限研究

为了维持直流配网中直流电压的稳定,需要换流器在交流电压不对称时消除传输功率的二倍频波动。分析了交流电压不对称下换流器的不平衡控制策略。由于换流器过流能力限制,换流站的传输功率极限受不对称电压影响,推导了交流侧传输功率极限解析式。针对直流侧功率极限解析式难以求得的问题,提出了直流侧功率极限的数值计算方法。最后通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对交流电网不对称下换流器传输功率极限进行了验证。功率极限值的给定,为合理分配多端直流配电网各端的功率,维持直流电压稳定提供了参考。

基于N-1原则的断面传输极限分析

为了电网实时运行监视和电网运行人员掌握方便 ,控制一组联络线有功潮流和不越限的策略在实际电网运行中被普遍采用。电网联络线潮流必须满足N - 1准则 ,即在给定的联络线总有功限值以下 ,断开该组联络线中任一条线路 ,其余线路潮流均不过载 ,这是实际电网分析计算中的一项重要内容。本文针对由N - 1原则确定的电网联络线潮流约束 ,建立了数学模型 ,并基于直流潮流给出了求解方法和实际算例。分析表明 ,运用优化方法求解该问题 ,不需要人为多次调整机组出力 ,计算结果更准确。

波分系统单跨距传输极限研究

基于40×10 Gb/s大容量光传输系统,探讨超长距离情况下损耗、色散和非线性效应对信号的影响,并通过实际光纤、光器件搭建试验环境进行光信号测试,对系统的单跨度传输距离极限进行测试,并对整网的光信噪比(optical signal noise ration,OSNR)变化趋势及影响各关键点OSNR的因素进行分析,结果对未来云南电网OTN光传输网的规划、建设及运维具有很好的指导作用。

基于拓扑聚合的输电断面辨识方法与断面传输极限的研究

国内外多次发生的大停电事故表明输电断面是大规模互联电网的薄弱环节。快速搜索出电网关键输电断面并计算出断面极限传输功率,有利于调度部门及时调整运行方式,避免电网发生大面积停电事故。提出利用电网拓扑聚合算法对电网关键输电断面进行搜索。通过对电网邻接矩阵进行简单的矩阵变换操作,将拓扑中临近节点聚合到邻接矩阵的主对角线附近。直接在变换后的邻接矩阵上对电网输电断面进行快速搜索,然后通过潮流分布因子来辨识关键输电断面。利用磷虾群优化算法构造电网关键输电断面极限传输功率的优化模型,准确计算断面极限传输功率。IEEE14节点系统和IEEE39节点测试系统验证了所提方法的有效性。

基于可解释机制的极限传输能力计算知识表达模型

极限传输能力(TTC)受到运行点、潮流调整方式、极限边界的综合影响,故计算呈现多因素影响下的高维状态空间复杂性,传统方法难以在复杂环境中建模并快速计算。文中将TTC计算看作人工智能模型的知识学习问题,提出了一种基于可解释机制的TTC计算知识表达模型。首先,从安全域角度分析TTC影响因素。其次,构造由初始运行点、潮流调整方式、极限状态组成的样本集,训练XGBoost模型完成计算,并提取影响模型建立的关键特征作为全局知识。然后,引入沙普利加和解释机制完善单一状态下的结果分析和计算结果的可信度。最后,以IEEE 9节点系统和WECC 240节点系统进行算例验证,对比其他模型,所提方法具有较好的计算效果和一定的可信度。

应用于在线调度决策的极限传输容量计算方法

提出一种适用于在线调度决策的极限传输容量(TTC)计算方法,同时计算出保守和乐观发电负荷增长模式下的TTC。算法采用连续潮流(CPF)技术并考虑了系统的静态安全约束和暂态稳定约束。采用基于潮流和暂态能量函数的灵敏度技术来确定TTC计算过程中的极端发电负荷增长模式,从而得到了保守和乐观情况下的TTC结果,形成保守和乐观TTC的区间。这种TTC区间可以帮助调度员正确把握系统关键断面的安全水平;另外,保守和乐观TTC结果对应的发电负荷增长模式的差异,为调度员进行合理的调度操作提供了有益的决策信息。测试系统和实际电网的应用效果证明了该算法的有效性和实用性。

一种线路极限传输容量的在线计算方法

提出了一种电力系统在线极限传输容量的计算模型和实用化算法。这一模型基于发电计划和短期负荷预测来定义负荷发电增长方向,全面地考虑了系统在一个预想故障集下的暂态稳定约束、静态稳定约束、电压和支路潮流等静态运行约束。文中采用了一种考虑暂态稳定约束的连续潮流算法来求解,在充分利用连续潮流可以有效地计及静态稳定和安全约束的同时,采用快速时域仿真技术来处理暂态稳定约束。对一个300节点的实际系统和50个故障组成的故障集的应用表明,文中所提模型和算法是有效实用的。

风电接入下断面极限传输功率运行规则的场景聚类提取方法

在传统运行规则制定方法的基础上,提出风电接入下断面极限传输功率(TTC)运行规则的场景聚类提取方法。以风电场出力-负荷水平为标准对网络状态进行场景聚类,在某场景下计算TTC风险值作为调度参考依据。规则的形成使用数据挖掘技术,分为样本生成、特征选择、规则提取3个步骤。综合所有场景调度信息,生成包含风电信息的TTC规则库。用IEEE 39节点系统进行考虑暂态安全的算例仿真,结果表明了所提方法提取的TTC调度信息能较好地体现电网运行状态与TTC间的关系。

基于电压崩溃指数的极限传输容量实用计算方法

提出了一种基于电压崩溃指数的极限传输容量计算模型和实用化算法。该方法与传统连续性方法相比具有如下四个特点:以原始牛顿法为潮流计算核心,不会出现连续潮流扩展雅可比矩阵奇异的现象;根据雅可比矩阵信息计算相应的电压崩溃指数,该参数可以引导整个状态推演过程,将系统负荷(或发电)状态准确定位至功率极限点;利用雅可比矩阵信息自动选取合适的状态推演步长,确保全网负荷(或发电)变化能够准确地向系统临界点逼近;整个推演过程以雅可比矩阵为计算核心,不需要每步状态推演都有完整的牛顿迭代过程,从而使计算速度大幅提升。对诸多系统的数值分析表明,该方法在保证计算结果准确性的前提下具有较高的计算效率。

运用连续二次规划法计算区域间极限传输容量

区域间功率交换的极限传输容量 (TTC)是互联系统电力市场中的一个重要指标。文中运用连续二次规划法进行最优潮流计算 ,取得相应的 TTC。其目标函数是在满足潮流方程和系统运行约束条件下寻求特定发电机群和负荷群之间的传输功率最大值。文中将无功功率作为 OPF的控制变量 ,故节点电压也被优化以得到最大传输容量。采用最优潮流方法可以避免用连续潮流方法计算TTC而较为保守的缺点。给出了有关的数学模型和计算方法及流程。IEEE— 30节点系统的计算结果表明了用该方法计算

考虑暂态稳定性约束极限传输容量的计算方法

提出了考虑暂态稳定性约束的区域间极限传输容量(TTC)的计算方法。计及稳定性约束后,TTC的计算可描述为函数空间的非线性优化问题。在算法求解上,利用约束转换技术将函数空间的优化问题转换为常规的静态优化问题,并采用广义降维梯度方法求解转换后的问题。算法运用伴随方程方法处理暂态稳定约束,有效提高了计算效率。所提出的方法较好地解决了考虑暂态稳定性约束后,优化模型规模庞大、计算负担重等问题。这种方法在一个简化系统上进行了测试,测试结果证实了所提出方法的有效性。

暂态稳定约束下极限传输能力的计算

提出了计算暂态稳定性约束下极限输电能力(TTC)的模型和方法。该TTC模型把求解过 程分解为暂态稳定最优控制和最优潮流意义上的TTC两个子问题。暂态稳定最优控制把故障暂 态稳定功角约束转变为其相关机组的有功输出不等式约束。交替求解上述两个子问题,可最终求 得暂态稳定性约束下的TTC值。该方法的特点可用成熟的静态TTC方法计算暂态稳定性约束 下的TTC。同时提出了"故障分层"和"有效故障"的概念。所提出的TTC方法仅对"有效故障"进 行,有效地减轻了计算负担,提高了计算速度。在典型的10机新英格兰系统上的计算结果表明了 该算法的有效性和合理性。

风电外送通道极限传输能力的自适应向量机估计

风电随机性和间歇性导致基于典型方式计算的通道极限输电能力(TTC)有效性降低。提出一种TTC的自适应向量机估计方法,通过风电与负荷场景聚类形成代表性场景,采用重复潮流-二分法计算各场景下含暂稳约束的断面TTC值,经过最大信息系数与基于非参互信息的无监督特征筛选后,利用基于网格搜索-遗传算法寻优的自适应支持向量机对TTC进行回归估计。算例验证表明,该方法具备较强的数据拟合能力和非线性泛化能力,在线计算结果精确,能够实现TTC快速在线估计。

含大型太阳能发电系统的极限传输容量概率计算

随着太阳能发电在世界范围内的迅速发展,兆瓦级以上的大型太阳能发电系统将直接接入输电系统,其对区域间的极限传输容量(TTC)影响成为一个关键问题。针对太阳能发电系统的不确定性,提出了基于点估计法和Cornish-Fisher级数的含大型太阳能发电系统的TTC概率计算方法。文中首先采用点估计法构造随机变量估计点,用内点法求解随机变量估计点的TTC,从而得到TTC的统计特征值,并由Cornish-Fisher级数获得其概率分布特性。通过对IEEE 30节点系统的计算分析,结果表明该方法计算精度较高,且与Monte Carlo方法相比具有较小的计算量。

风险指标在提高传输功率极限中的应用

针对现有风险模型考虑系统稳定性过于简单的缺点,在实用动态安全域的基础上提出了一种新的风险指标并将它应用到提高输电线路传输功率极限的计算中,综合考虑超极限运行的经济效益和故障后的紧急控制成本,确定系统最佳运行点。该指标采用事故发生的概率来考虑其不确定性,利用紧急控制成本来衡量失稳事故的严重性。以江苏电网为例的验算结果表明,采用该风险指标确定的系统运行点能有效协调系统运行的安全性与经济性要求,经济、社会效益可观。