大规模交直流混联电网RTDS快速建模方法

为提高大规模交直流系统实时数字仿真器(RTDS)建模的效率,提出了一套将各种常用机电暂态数据文件统一转换为RTDS模型的成套流程方法。对PSS/E-RSCAD数据转换时关键元件的模型对应关系及存在的问题进行了对比分析,从电力系统抽象建模、动态等值、数据预处理和数据转换等方面详细介绍了大规模交直流系统RTDS建模的关键技术。开发了一套常用机电暂态软件至RTDS的数据移植软件,并成功应用于浙江电网的RTDS快速建模研究。对称故障下的仿真结果表明,系统转换前后稳态和暂态特性相一致,验证了RTDS快速建模方法的有效性。

基于二阶锥切负荷模型的大规模交直流混联电网可靠性评估

针对大规模交直流混联电网可靠性评估难以兼顾精确性和快速性的问题,基于二阶锥规划的切负荷模型和蒙特卡洛法,实现了大规模交直流混联电网可靠性快速评估。首先,建立换流站的线性稳态模型和交直流混联电网中各元件的可靠性模型。然后,统筹考虑交流系统和换流站中有功功率和无功功率以刻画交、直流系统的相互影响,提出基于二阶锥规划的最优切负荷模型。在此基础上,基于蒙特卡洛法提出大规模交直流混联电网可靠性评估流程。最后,以修改的两区域IEEE RTS-96测试系统为算例进行可靠性分析,验证了所提模型和方法的有效性,结果显示,不考虑交、直流系统的相互影响得到的可靠性指标过于乐观,在大规模交直流混联电网的可靠性评估中十分有必要计及交、直流系统的相互影响。

大规模交直流混联电网送端交流故障对受端电网的影响

为满足新能源消纳跨区大规模输电的需要,我国建设投产多个常规直流、特高压直流及柔性直流输电工程,实现了大区电网之间的异步互联,形成了复杂的大型交直流混联系统。基于近期发生的实际故障案例,分析交直流混联电网送端交流系统故障对直流系统输送功率和受端交流电压产生的影响,以及受端直流滤波器跳开、相邻直流受端换相失败的原因,指出电网存在直流送端落点过于密集、交流滤波器分组容量偏大、换相失败预测能力不足等问题,并提出相应解决措施,为后续交直流混联电网的发展建设提供参考。

“大规模交直流混联电网运行特性、风险及控制技术”专题征稿启事

由能源资源分布特性及实际用电需求驱动,我国西部、北部大型煤电、水电及可再生能源基地向中东部地区输电规模越来越大,以特高压/超高压线路为骨干网架、全国能源资源优化配置的形态格局已逐步形成。然而,更高电压等级电网的快速发展、大规模的区域间功率交换和新能源发电波动也给电网运行带来了很大的挑战,具体表现为：电网侧层级增多,结构复杂,静态、暂态、动态和电压、频率等多种稳定形态并存。

“大规模交直流混联电网运行特性、风险及控制技术”专题征稿启事

由能源资源分布特性及实际用电需求驱动,我国西部、北部大型煤电、水电及可再生能源基地向中东部地区输电规模越来越大,以特高压/超高压线路为骨干网架、全国能源资源优化配置的形态格局已逐步形成。然而,更高电压等级电网的快速发展、大规模的区域间功率交换和新能源发电波动也给电网运行带来了很大的挑战,具体表现为：电网侧层级增多,结构复杂,静态、暂态、动态和电压、频率等多种稳定形态并存,增加了电网稳定控制的难度；发电侧新能源的随机性、用电侧负荷的不确定性，加剧了电网运行潮流的多变性，增加了运行调整控制的难度；交直流混联，大量电力电子设备的应用，电磁暂态与机电暂态交织，交流网络与直流系统耦合，增加了受端直流落点密集地区多回直流同时闭锁的风险，等等。

“大规模交直流混联电网运行特性、风险及控制技术”专题征稿启事

由能源资源分布特性及实际用电需求驱动，我国西部、北部大型煤电、水电及可再生能源基地向中东部地区输电规模越来越大，以特高压／超高压线路为骨干网架、全国能源资源优化配置的形态格局已逐步形成。然而，更高电压等级电网的快速发展、大规模的区域间功率交换和新能源发电波动也给电网运行带来了很大的挑战，具体表现为：电网侧层级增多，结构复杂，静态、暂态、动态和电压、频率等多种稳定形态并存，增加了电网稳定控制的难度；发电侧新能源的随机性、用电侧负荷的不确定性，加剧了电网运行潮流的多变性，增加了运行调整控制的难度；交直流混联，大量电力电子设备的应用，电磁暂态与机电暂态交织，交流网络与直流系统耦合，增加了受端直流落点密集地区多回直流同时闭锁的风险，等等。

“大规模交直流混联电网运行特性、风险及控制技术”专题征稿启事

由能源资源分布特性及实际用电需求驱动,我国西部、北部大型煤电、水电及可再生能源基地向中东部地区输电规模越来越大,以特高压/超高压线路为骨干网架、全国能源资源优化配置的形态格局已逐步形成。然而,更高电压等级电网的快速发展、大规模的区域间功率交换和新能源发电波动也给电网运行带来了很大的挑战,具体表现为：电网侧层级增多,结构复杂,静态、暂态、动态和电压、频率等多种稳定形态并存,增加了电网稳定控制的难度;发电侧新能源的随机性、用电侧负荷的不确定性,加剧了电网运行潮流的多变性,增加了运行调整控制的难度;交直流混联,大量电力电子设备的应用,电磁暂态与机电暂态交织,交流网络与直流系统耦合,增加了受端直流落点密集地区多回直流同时闭锁的风险,等等。

大规模高压交直流混联电网安全监控方案探讨

讨论了大规模高压交直流混联电网安全问题的特性、电网安全三道防线的功能和相互关系以及电网的安全控制策略。根据对电网大停电事故过程的调研以及对电网故障的仿真计算结果,讨论了电网现有安全防御系统存在的问题以及大规模高压交直流混联电网对新一代电网安全防御系统的需求。在上述工作的基础上,提出了构建大规模高压交直流混联电网安全监控系统的新方案。该方案的功能涵盖了电网常态调控以及紧急状态安全控制2个方面,是一个智能化的综合性电网安全控制系统方案。

大规模直驱风电场与交直流混联系统相互影响分析

文章针对大规模直驱风电场并网后高压直流输电方案,构建系统网络拓扑结构,建立系统数学模型,并制定相关控制策略。基于PSCAD/EMTDC软件,通过对风电场接入、风速波动、交流系统及直流系统短路故障的仿真,分析了大规模直驱风电场与交直流混联系统的相互影响。仿真结果表明,含大规模直驱风电场的交直流混联系统需要有足够强的交流系统及足够大的火电容量作支撑,风电场PCC母线短路会引起直流系统控制方式的变化,直流系统故障对风电场的影响可忽略不计。

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。

大规模直驱风电场对交直流混联系统影响分析

随着西北网750 kV主网的建成及新疆"风火打捆"直流外送的实施,新疆电网已形成了交直流混联的系统。为了分析大规模直驱风电场对交直流混联系统的影响,针对大规模直驱风电场与火力发电厂打捆并网后直流外送的输电方案,构建了含交直流系统的网络拓扑结构,建立了大规模直驱风电场及直流输电系统的数学模型。基于PSCAD/EMTDC软件,仿真并分析了:风电场接入交直流混联系统时对交流系统强度的要求、风速突变时所需的火电容量及交流系统与直流系统分别发生短路故障时风电场与交直流系统间的相互影响。仿真结果表明。

大规模新能源接入下特高压交直流混联电网联络线控制策略研究

新能源及特高压直流的接入增加了电网的运行控制风险,需要提出优化的联络线控制策略,保证华北电网安全可靠运行。本文总结了华北电网结构及联络线控制策略的发展历程,并针对现有的联络线控制策略分析了华北电网的当前运行情况及面临的主要问题。针对华北电网运行面临的问题提出了采用AGC闭环控制、动态ACE、合并京津冀鲁控制区、建立辅助服务市场等优化控制策略,从而保证在新能源接入下特高压交直流混联的华北电网的运行可靠性。

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。

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。

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。

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。

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。

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。