面向桥型架构电网的资源共享型双主站稳控系统设计

当局部电力送出或受入电网架构为桥梁型或三角环型时,常规稳控系统设计方式无法准确选取故障断面和制定控制措施量,可能导致稳控系统动作措施量过大,进而产生功率不平衡量引发电网频率大幅波动,尤其在体量相对较小的异步运行电网中,带来的负面效应更加明显。文章设计一种面向桥型架构电网的资源共享型双主站稳控系统,通过优化稳控系统架构设计、选择可靠通信网络及设计高效数据算法、精准识别电网运行方式及匹配故障参考断面、准确选取控制资源的方式,在电网故障时可以实现以最小过切精准切除的方式解决系统问题。文中的设计思路在西南电网某省的区域稳控系统中实现了工程应用,通过厂内测试实验及实时数字仿真系统(real-timedigitalsimulationsystem,RTDS)实验验证了稳控系统的可靠性,同时也为后续在同类型的电网中推广应用提供了参考。

基于失稳机理分析的暂态电压稳定性量化指标

在暂态过程中,当负荷母线电压值进入由系统特性和负荷特性决定的不稳定区时,会发生电压失稳。在单机单负荷系统模型中,证明同一系统静态P-V曲线和V-Q曲线的临界点具有一致性,基于动态跟踪系统特性变化的技术路线提出暂态潮流断面P-V曲线分析法,并给出暂态电压稳定性量化指标的计算方法和相应的稳定性判据。在多机系统中,虽然通常需要将所提方法与临界电压或戴维南等值电路的动态跟踪计算相结合才能应用,但也存在无需系统等值而直接应用基于单机模型的计算公式的场景。通过算例对暂态电压失稳机理、常规工程经验指标的局限性、所提指标和稳定性判据的有效性进行验证。

结合深度强化学习与人工经验的电网输电断面功率调整方法

随着电力系统中新能源比例不断增加,区域间的能量传输变化愈加剧烈,研究大电网断面功率调整方法十分必要。然而,传统算法由于存在潮流不收敛问题以及依赖专家经验等局限性,无法很好地克服在调整目标变化幅度较大时收敛性不佳的困难。为此,提出一种将人工经验和深度强化学习相结合的断面功率调整方法。首先,介绍了深度强化学习的基本概念,并提出了发电机提前筛选和功率补偿机制;然后,设计了深度强化学习模型的状态、奖励函数以及神经网络的结构,并通过在模型训练过程中引入知识经验,有效缩减了智能体的动作空间。最后,利用IEEE 39节点系统和东北电网的实际算例验证了所提方法的有效性。

PEMFC多级横向流道交错流场参数研究

流场结构是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组成部分,采用合适的流场结构能显著提高PEMFC的工作效率。设计了一种新型流场结构,将新型流场流道级数以及横截面积作为研究重点,利用三维软件COMSOL Multiphysics对新型流场进行了数值模拟和比较分析。结果表明,随着横向流道级数和进出口面积比的不断增加,电池输出性能均呈现出先增大后减小的变化趋势,采用三级横向流道能使新型流场结构有最高的输出性能,均匀递减型流道可以有效提升电池的输出功率。

基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略

过载线路故障跳闸会使潮流转移到关联输电断面内其他线路上,造成连锁跳闸事故。快速制定合理有效的潮流控制策略,消除线路过载,是防止发生连锁跳闸事故的关键。针对灵敏度分析方法精度不高和直接优化类方法计算量过大等缺陷,文中提出基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略。考虑节点对过载和重载线路潮流的整体调节作用,提出正负综合灵敏度指标,然后通过双层优化方法快速制定潮流控制策略。为防止搜索空间过大导致计算量激增,建立第一层调度节点多目标筛选优化模型,优选参与调整的调度节点。在此基础上构建第二层潮流调控优化模型,得到调度节点的精确出力调整量,从而实现对输电断面潮流越限的精准调度。利用IEEE 39节点系统和某省级电网的仿真分析验证了所提方法的快速性和准确性。

统一潮流控制器在青海电网应用适应性研究

首先简单阐述统一潮流控制器的基本结构和原理,并介绍了它的潮流控制策略(包括串联侧的工作方式以及并联侧的工作方式)以及在不同侧工作方式下的原理和功能。以青海电网为例,针对青海部分重要断面展开了应用统一潮流控制器的适应性分析,并通过技术经济比选提出了适应性较优站址加装统一潮流控制器的位置和容量建议。

基于有功增加因子的潮流转移快速搜索

给出了一种基于有功增加因子的潮流转移快速搜索方法。电力系统发生断线故障时,通过采用图论方法搜索断线支路的上下游各级线路并计算它们的有功增加因子,能够快速识别出由有功潮流增加较大的线路所构成的输电断面,为输电断面连锁过载的实时预测和紧急控制提供有效支撑。提出了有功增加因子的概念并制定了搜索规则,保证了不漏选潮流反向且增大的线路。所提算法无需进行全网拓扑搜索,且不含大规模矩阵运算,因此算法简单,搜索速度快。采用标准IEEE 30节点系统进行仿真计算,结果验证了该算法的可行性和有效性。

西电东送交流断面功率波动空间的分析及建议

为了确定南方电网西电东送交流断面功率波动预留空间的合理值,统计和分析了历年来西电东送主要交流断面功率波动及其裕度数据。结果显示:西电东送交流断面功率波动呈上升趋势;波动裕度应根据电网发展及西电的送电水平进行动态调整;进一步优化电网频率质量、减小正常情况下的频率波动幅值有助于降低交流联络线功率偏差。目前交流断面预留的波动空间是必要且合理的,但有需要开展深入的研究,规范预留波动空间值的计算和管理。

基于面向时间过程的静态安全分析(英文)

针对传统静态安全分析基于单一时间断面、无法细致反映系统状态变化的不足,本文提出了一种面向时间过程的静态安全分析方法。首先介绍了面向过程方法的基本概念。充分利用丰富的电力系统测量和负荷预测数据信息,提取了描述每个时间断面的特征向量;结合电力系统负荷连续变化的特点,通过改进的K-means聚类分析技术,对负荷曲线进行了时间过程的划分。定义了提取时间子过程最大特征断面和最小特征断面的指标,并对特征断面的显著代表性进行了研究。在保证电网安全稳定的前提下,本文方法可一定程度上提高传输线路的利用率。最后,IEEE30节点算例表明面向时间过程静态安全分析方法的合理性和有效性。

基于源流路径剖分的输电断面快速搜索

过载支路切除引起大规模潮流转移是导致连锁故障的重要原因。为快速、准确和全面地搜索到受潮流转移影响较大的线路构成的输电断面,提出了一种基于源流路径剖分的输电断面快速搜索算法。该算法首先根据实际电网结构利用图论知识生成有向图,建立送端节点-送电支路邻接表,快速生成源流路径树,逐步搜索有效源流路径链,最后计算所有有效源流路径链中所包含支路的开断分布因子,识别出受潮流转移影响较大的线路。所提算法无需进行全网拓扑搜索,无大规模矩阵运算,因此算法简便,搜索快速。对IEEE39节点系统进行仿真分析,其结果证明了所提算法的快速性与正确性。

应用邻接多重表存储结构的配电网可靠性评估算法

结合复杂配电网的特点,提出基于邻接多重表的复杂配电网可靠性评估分块算法。首先给出适合于配电网数据存储的邻接多重表构造方法及存储结构,解决了网络搜索的空间、时间复杂度问题。基于此提出配电网前推回代潮流计算方法及配电网可靠性评估的分块形成算法。该算法可使配电网潮流计算与可靠性评估分块算法采用同种存储结构,简化了配电网可靠性计算程序的编制,并可节省计算时间。应用该算法对RBTS-BUS6及实际工程系统进行了可靠性评估,算例表明该算法可有效减少计算时间,具有较高的工程实用价值。

基于模糊聚类和最短路径的关键输电断面确定新方法

针对因支路故障或过载被切除之后的潮流转移关键输电断面如何正确快速确定问题,提出了基于模糊聚类和最短路径的潮流转移关键输电断面快速搜索新方法。该方法首先采用具有自适应选择最佳分类数的随机聚类方法,对所有线路功率构成进行分类,获得故障或过载支路的并行支路集构成初始输电断面,以避免由于人为给定分类数的不恰当所产生的多选及漏选问题;然后对初始输电断面中的每一支路,依次从故障或过载支路的一端开始搜索包括相应支路的到故障或过载支路另一端的最短路径,在该路径上所有与故障或过载支路潮流方向相同的支路,均为关键输电断面中的候选支路,以补充单纯由聚类方法确定的候选支路可能的漏选;候选支路再经简单的分布因子校核即可确定是否为关键输电断面中的支路。该方法实现了基于支路功率聚类关键输电断面选择方法和最短路径关键输电断面选择方法的有机融合和优势互补,提高了辨识精度。多个算例证实了文中方法的有效性。

一种考虑发电机同调分群的大电网快速主动解列策略

针对当前主动解列研究中的快速性难题,提出一种考虑发电机同调分群的大电网快速解列策略。该方法在构建大电网图论模型基础上,第一步采用SW(Stoer-Wagner)算法求解发电机动态连接图的最小割,获得发电机分群结果;第二步以最小潮流冲击为目标函数,通过改进的Dinic最大流算法快速搜索最优解列断面。这两个步骤的解列策略,无需对全网进行化简,能够在线获得全局最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和华中电网系统的仿真计算,验证了该方法的正确性、有效性和快速性。

在线实时优化潮流计算在降低有功网损上的研究

为了有效减少电力系统运行时电网中消耗的有功网损值,以母线负荷过载情况下电力系统网损不均衡电网为研究对象,建立有功网损数学模型,在满足各控制变量和状态变量的等式及不等式约束条件下,进行在线实时优化潮流计算.对计算结果中网损较大支路,分别采用无功补偿法、调节电压法、改变支路横截面积法来降低电网总有功网损值,并比较在电网总有功网损值恢复过程中3种方法的补偿当量.以IEEE14作为算例,验证了本文方法的有效性.其结果可为电网工作人员采取合理的组合降损措施提供可靠的数据依据.

双目标递进式断面过载保护控制协调优化策略

输电断面过载易引发大规模连锁性事故。利用合理有效的保护控制措施降低断面功率输送压力,可以避免恶性事故的发生,对于电力系统的安全运行具有重要意义。针对输电断面过载问题,提出一种双目标递进式保护控制优化模型及相应的协调策略。将过负荷保护作为网络结构控制手段,与控制资源进行协调配合,以获得更优的断面过载调整效果。首先基于潮流追踪算法,剥离电力系统中的源荷输电路径。将源荷路径作为基本调整单元,引入过负荷保护动作量作为待优化参数,构建两层优化目标:以降低负荷损失量为第一层目标,以提高系统安全裕度为第二层目标,通过嵌套式寻优算法进行逐层求解。所提策略在潮流不越限基础上,优化发电机、负荷调整方式及过负荷保护动作变量。算例结果验证了该方法的有效性。

基于LNG气化分段模型的低温动力循环分析

构建LNG低温朗肯循环发电系统是冷能利用的主要方式之一。为了提高LNG冷能回收效率，根据LNG气化特性，笔者提出了冷能的分段利用模型，并采用[火用]分析的方法对低温朗肯循环各环节的[火用]损失进行了分析，得出如下结论：①LNG气化曲线存在较为明显的分段规律，为建立高效的冷能发电循环提供了基础；②LNG低温朗肯循环发电系统的[火用]损失主要集中在换热设备当中，因而系统的优化重点应放在对于换热设备尤其是冷凝器的优化上，减少平均换热温差能有效降低换热器的传热不可逆损失；③对LNG按不同温度段进行回收利用，构建梯级循环发电系统，能有效减小循环冷[火用]损失，提高LNG冷能回收效率。根据LNG气化特性构建的梯级循环流程较单极循环流程而言，总的冷[火用]损失显著减少，冷火用利用效率提高了16．2％。

基于潮流转移识别的电力系统连锁故障风险评估模型

在元件停运概率历史统计值的基础上,综合考虑潮流因素的影响,给出了元件停运概率曲线,并采用严重度指标从系统静态安全的角度评估了连锁故障的后果。为了缩小安全分析的范围,根据实时网络拓扑结构建立相应的矩阵,经过矩阵运算,得到过载支路对应的并行断面;利用动态解耦潮流算法计算并行断面内支路的潮流,将潮流增加较大的支路作为下一故障环节的备选支路集。最后以IEEE 39节点系统为对象进行仿真,验证了此方法的可行性与有效性。

多支路同时断开潮流转移输电断面快速搜索

针对多支路断开后引起的有功潮流转移问题,定义并提出一种基于虚拟支路模型与潮流越限风险指数的多支路同时开断输电断面搜索新方法。建立了双支路断开的潮流转移虚拟模型:在双支路断开时,将其等效为一条虚拟支路,并结合有功潮流的虚拟折返过程推导出等效支路的虚拟开断分布系数;多支路同时断开时,在双支路断开的基础上,将虚拟支路与第三条支路组成虚拟双支路模型,推导出下一代虚拟支路的开断分布系数。结合虚拟开断分布系数定义得到各线路的潮流越限风险指数,通过线路的潮流越限风险指数对潮流转移区域中的线路进行筛选,得到组成输电断面的所有支路。通过IEEE39节点系统进行仿真计算,结果表明,本文所提方法在保证结果准确性的前提下,较其他方法更加具有时效性。

电力系统并行输电断面风险评估的研究

电力系统的连锁过载跳闸往往发生于故障支路所在的并行输电断面上。通过分析,确定了一种并行输电断面内支路过载跳闸的风险评估指标,并将相关支路归为一个集合——高风险支路集,利用指标数值比较可达到判别发生连锁过载跳闸并缩小系统安全性分析对象范围的目的。该评估指标有效计及了前后故障之间的相互影响和累积效应,克服了采用传统N-1系统安全准则及N-m安全准则的事故筛选机制的不足。采用中国电科院CEPRI36节点系统进行了仿真计算,结果表明了该方法的有效性和可行性。

基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法

给出了一种基于多支路切除和路径搜索的潮流转移快速识别算法。该方法根据故障支路切除后的潮流转移特征,首先深入分析了转移到非故障线路上的潮流组成,其次在一定的节点深度内搜索切除支路两端节点间的前K条最短路径集,最终识别出受潮流转移影响较大的线路构成输电断面。文中在切除支路的潮流转移估算、K值选取和断面判据方面作了重要改进,以适应于发生多支路切除情况下潮流转移的识别;重新建立了一种K的取值方案,并采用背离路径算法确定最短路径集,在减少分析计算量的同时有效避免了输电断面漏选问题。IEEE30节点系统的仿真验证了本文算法的有效性。