基于基频调制电流源换流器的海上风电送出系统的启动控制策略

基频调制电流源换流器(FFM-CSC)可以显著提高海上风电送出系统的功率密度和经济性,现有黑启动方法需要在交流侧投切黑启动电阻,但该方式会增大海上平台的建设成本。为此,提出一种利用FFM-CSC交流侧LC滤波器的启动方法,可以提高系统黑启动方案的经济性。分析了海上风电送出系统的结构和稳态控制策略。为了分析黑启动原理,建立了送端CSC交流侧空载时的数学模型,并提出了其交流侧等效的基波和谐波通路。在此基础上,提出了海上风电送出系统的黑启动控制策略。在PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明:所提黑启动策略可以在交流侧空载时建立起风电场电网电压,平稳完成海上风电场黑启动。

给定恢复目标的扩展黑启动方案路径优选

扩展黑启动可以通过同时启动多台机组为网架重构阶段的系统恢复提供更多的功率支持,加快系统恢复进程,但由于扩展黑启动方案在网络拓扑中表现出来的复杂性,其恢复路径的搜索确定难于常规黑启动方案。文中在充分考虑工程实际的基础上,提出一种给定恢复目标的扩展黑启动恢复路径搜索方法。同时,提出一种改进的基于主客观集成的属性权重求解方法,将其应用于扩展黑启动恢复路径方案评价体系中指标权重的确定。通过基于局部最小树思路的初步筛选和基于灰关联投影法的二次优选,最终确定扩展黑启动方案最优恢复路径。新英格兰10机39节点系统和河北南网系统算例验证了所述方法的有效性。

电力系统黑启动初始方案搜索算法

针对实际系统人工形成黑启动方案比较困难的问题,提出了基于深度优先(DFS)的黑启动初始路径搜索新算法。为了减少搜索空间,该方法以黑启动路径选择要求为基础提炼出相应路径搜索规则;为了使搜索路径具有完备性,该方法对搜索策略进行了改进,具体包括:采用完备的前向搜索中止条件;采用完备的子节点处理措施;计及负荷的重要性,使路径尽可能通过重要负荷。该算法能够完备地搜索出有效路径,避免了已有算法的不完备性。实际算例结果证明算法能够在有限的时间内找到相对完备的路径。

基于恢复路径转移系数的电网黑启动分区策略

在电网发生大停电之后对系统进行合理分区可以缩短系统的整体恢复时间,加快恢复进程。文中对黑启动分区进行了研究,提出了一种基于路径转移系数的分区优化方法。该方法考虑恢复过程中设备投运失败的可能性,在选择恢复路径的过程中建立了基于转移路径系数的评价函数,以此评价函数作为分区指标对系统进行分区。在考虑电力系统运行方式的基础上建立了分区的优化目标函数,并采用交叉粒子群优化算法实现分区恢复优化问题。本文以IEEE118节点系统为例验证了模型和算法的有效性。

基于路径和节点权重因子的黑启动路径寻优新方法

现有黑启动路径寻优方法运用不同指标表征电网输电线路或节点重要性,但所采用的指标尚不完备。文中提出了基于路径和节点权重因子的黑启动路径寻优新方法,通过计算路径和节点权重因子等指标定量评判路径和节点的重要性,考虑了影响路径和节点重要性的各种因素以提高指标的完备性。基于关联权重因子的计算和比较,完成恢复路径的辨识,实现黑启动路径的优化。将电网恢复过程划分为系统启动、网架形成前、主网架恢复和辐射恢复等阶段,建立相应的路径寻优模型以满足不同阶段的恢复需求。最后,运用所提出的方法并结合电网恢复策略,为实际电网建立黑启动路径。

用于黑启动方案生成的对象化电网拓扑分析方法

在相关实际工程中,黑启动方案及生成的关键是通过对目标网架的拓扑分析,得到可行的黑启动恢复路径。利用电网拓扑分析中的层次化特点,提出了一种用于黑启动方案生成的对象化拓扑分析思路。该方法将系统中每个厂站作为一个对象,清晰地将电力系统的拓扑过程分为全局拓扑和局部拓扑两个层次,便于黑启动初期方案及网架重构过程中恢复路径的生成。利用所提方法实现了一个黑启动方案的生成评估系统并应用在基于CIM模型的云南电网OCS系统中,算例证明了该方法的正确性以及其在计算速度和对硬件要求低等方面的优势。

用于网架重构决策的节点重要度动态评价方法

针对网架重构过程中,待恢复节点的拓扑重要性随网络逐步恢复而发生变化的特点,提出一种节点拓扑重要性的动态评价指标——动态节点重要度。在重构决策中,基于当前系统恢复状态,通过将已恢复节点合并成一个等效电源点,构造包含及不包含等效电源点的2个待恢复网络,综合考虑待评价节点的收缩对2个网络的影响,计算出待评价节点的动态节点重要度指标。在此基础上,将所定义的动态节点重要度指标用于网架重构中机组恢复的路径优化问题。新英格兰10机39节点系统算例验证了所提动态节点重要度评价指标及路径优化方法的有效性。

计及分布式电源的配电网的大面积停电恢复算法研究

基于配电网结构和运行方式特点,针对大面积停电问题,提出了新的解决策略,并根据现有分布式电源大量接入的优势,提出了计及分布式电源的配电网大面积停电恢复算法,利用关键路径法进行网络重构,增强算法的可实现性。依据所提出的计及分布式电源的大面积停电恢复算法,在OPEN-3200配电自动化管理系统进行了仿真验证,结果表明本算法优化效率高、优化方案可行。

黑启动辅助决策支持系统

针对电网黑启动的特点和要求,结合图形建模技术、数据库技术和电力系统分析计算技术开发了一套可视化的电网黑启动辅助决策支持系统。该系统将图形系统与数据库结合形成图-模一体化平台,具有界面友好、交互性强和功能完善等特点。该系统采用了基于规则的黑启动路径自动生成算法形成黑启动初始路径方案,既避免了人工提供黑启动初始路径的繁琐,又能避免合理路径的遗漏;系统中所包括的路径分析功能及数据管理,既相互独立,又能相互配合,而形成了一个完整的系统。该系统所提供的分析结果的导出功能,可方便地生成黑启动初步分析报告,从而大大减轻撰写分析报告的压力。实际应用证明了该系统的有效性和工程实用性。

湖州电网黑启动方案研究

分析了湖州电网黑启动电源及可能路径,提出了湖州电网黑启动恢复路径及区域划分原则,阐述了湖州电网黑启动问题的防范措施,制定了具体的湖州电网黑启动方案.

微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化策略

微网是一种能够灵活容纳可再生能源发电的小型电力系统,一般具有高比例的可再生能源渗透率和利用率,具备孤岛运行能力。随着含高比例可再生能源发电的微网的容量逐渐增大,其作为黑启动电源为大停电后电力系统中待恢复机组提供启动功率的潜力得到越来越普遍的认可。在此背景下,对微网作为黑启动电源时的电力网架重构优化问题开展研究。首先,分析了含高比例可再生能源微网作为黑启动电源的优势及其可行性。然后,以最大化恢复系统的发电量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型,并基于节点重要度和路径恢复时间构建综合路径评价指标以优化待恢复机组的恢复路径。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。

考虑微网和HVDC特性的电网黑启动优化

通过对黑启动电源、恢复路径优化的电网黑启动方法能加快发生大停电电网的系统恢复。随着电力系统中微网和HVDC越来越多,交直流混联电网在电网黑启动过程中需充分考虑微网和HVDC的影响。分析了微网和HVDC的特性及其参与黑启动时的控制方法和可行性,以最大化恢复系统的恢复效率为目标构建了考虑微网和HVDC特性的电网网架重构优化模型,使用模拟退火遗传算法(SAGA)和Dijkstra算法对电网进行分区优化和恢复路径选优。最后,通过算例验证了方法的有效性。

计及频率、电压恢复效果的黑启动方案研究

互联电网发生大停电后的恢复过程中,负荷增长量应和发电能力增长相适应,并满足系统频率和电压的约束。为提高黑启动过程中分区恢复效率及效果,本文首先采用谱聚类算法对基于电网拓扑结构的初步分区策略进行优化,缩短子系统恢复时间,其次建立恢复路径优化及负荷恢复优化模型,从系统恢复时间、考虑线路非连通修正的路径恢复以及不确定负荷恢复效率等角度分别进行优化,在3个阶段均加入频率、电压强约束,最后通过人工蜂群算法求解。以宁夏电网实际算例验证了所提方案实施效果,本方案相比传统黑启动方案时间缩短33%,负荷恢复量提高接近1000MW,黑启动过程中的频率、电压变化幅度也更小。

华中500kV电网黑启动过程过电压研究

利用EMTP程序对华中500kV电网在黑启动过程中可能产生的自励磁、工频、谐振、操作等内过电压进行了计算和分析,得出了各种方案下的过电压水平,为合理选取黑启动恢复路径和方案提供了依据,确保恢复过程中过电压水平合乎规程规定。

怒江电网黑启动网络重构及最优恢复路径选择研究

伴随电力系统规模的不断扩大,系统中的小片区故障将会对整个电网造成大面积停电,若故障切除不及时,会使整个电网处于崩溃的状态,因此,本文针对崩溃后的怒江电网,首先制定了适用于怒江电网黑启动的路径恢复原则,并在该恢复原则的基础上设计了一种基于广度优先算法和改进Prim算法的黑启动网架整体恢复策略,最后以怒江电网六库中心变片区作为算例形成四种最优恢复路径,为黑启动决策提供有效建议。

含有大量感性负荷的海岛微电网黑启动优化策略

在极端自然条件下,容易造成海岛微电网全面崩溃,此时需要进行黑启动使整个系统恢复,但是海岛微电网中含有大量感性负荷会影响黑启动过程。为了提升海岛微电网黑启动的效率,提出一种基于虚拟有功负荷的海岛微电网黑启动优化策略。首先提出黑启动电源启动顺序优化模型,利用熵权法对不同DG的黑启动能力进行评价;然后,提出负荷恢复优化模型,以负荷恢复量最大和负荷恢复重要程度最大作为目标并利用PSO算法进行求解;接着,提出DG与负荷的路径恢复优化模型并利用最小生成树的Prim算法进行求解。另外,还提出虚拟有功负荷构造方法,在黑启动过程中考虑将感性负荷与并联补偿电容一起等效为有功负荷,从而提高黑启动成功率。最后,采用简化的19节点微电网结构进行仿真验证,结果表明,与传统优化的黑启动策略相比,本文方法在黑启动过程中负荷恢复量提高了46.8%,同时考虑了负荷的重要程度,并且,路径恢复总时间减少了8.8%。此外,根据本文中提出的虚拟有功负荷构造方法,仿真结果表明当并联电容提供的无功足够时,在黑启动过程中可以明显减小感性负荷对系统电压造成的影响。

江西电网黑启动方案研究

文章阐述了黑启动方案研究的意义,然后结合江西电网现状对江西电网的黑启动方案的形成进行了分析,此外还提出了在黑启动方案实施过程中应注意的问题。

基于动态决策系统的黑启动灾后恢复路径优化

为解决极端天气导致的电力系统停电问题,须制定合理的供电恢复策略以减小损失,因此文中建立一种考虑设备故障概率的黑启动恢复路径动态优化方法。首先,为精确衡量灾害条件下线路故障概率,建立考虑台风、降雨、滑坡时空耦合关系的线路失效模型;然后,结合电机特性的最优权重建立黑启动电源评价模型,进而提出在线恢复策略确定黑启动恢复方案,并通过改进后的蒙特卡洛树搜索算法与迪杰斯特拉算法对恢复方案进行求解;最后,以IEEE 30节点配电网系统为例进行仿真分析,验证动态决策系统在不同场景下的适用性。结果表明动态决策系统能够将恢复方案风险度降低22.5%,同时可保持供电恢复时间稳定,有效保障了供电方案的可靠性、快速性。

一种新的黑启动子系统恢复路径模型及算法

黑启动分区方案确定后,快速恢复各分区机组的供电是黑启动系统进行网络重构和负荷恢复的基础。该文针对如何构建安全可靠的黑启动恢复网络问题,提出基于线路无功及操作时间的无功时间矩概念,其可同时考虑线路的空载无功容量及线路的合闸时间;建立了基于无功时间矩最小和有功负荷恢复最多的黑启动网络优化数学模型,并通过引入选中线路为变量,将对数学模型的求解变为0-1整数规划问题;利用Hopfield神经网络构造了一种能够考虑各种网络约束条件的能量函数,求解该能量函数便可快速确定最优启动路径。选用IEEE—10机39节点系统对路径搜索算法进行验证,结果表明,该文所提算法的求解过程简单,可较好地满足黑启动路径方案的可靠性及恢复时间的要求。

湖北电网黑启动方案仿真研究

根据黑启动的一般准则和湖北电网实际情况,确定了黑启动分区和各子系统的启动路径,研究了湖北电网的黑启动方案,对子系统启动过程中的电压控制、暂态稳定性、发电机自励磁、工频过电压等问题以及子系统间的不同并列方案进行了详细的仿真计算和分析。研究结论可为今后的黑启动现场试验和方案的实施提供依据和建议。