利用网络等值进行图降维的图注意力暂态功角稳定评估模型

省级以上实际大电网节点众多,用于电网暂态稳定评估的深度学习模型输入特征空间面临维数灾,训练成本高且泛化能力难以保证,成为该类方法难以应用于实际大系统的一个瓶颈。针对这一问题,提出了一种面向稳控校核、利用网络等值进行图降维的图注意力深度学习暂态功角稳定评估模型。首先,建立全网发电机图,基于转子惯量等决定暂态功角稳定的关键参数构建其节点相似度,并利用节点相似度改进发电机图的边权重;作为一种领域知识嵌入方式,借鉴电网动态等值思路,对待研究稳控系统所涉及区域以外的网络部分,基于发电机图和分层聚类算法进行分区,将所形成分区对应成等效节点形成降维发电机图,并建立原图到降维图节点、边权重参数的映射,实现对原输入空间的降维。最后,以降维图作为输入建立图注意力深度学习模型,实现对复杂网络的暂态功角稳定评估。在南方电网某实际稳控系统算例上进行对比分析,验证了模型的有效性及准确性。

基于卷积神经网络的暂稳极限功率计算

目前求取联络线暂态稳定传输功率极限的时域仿真法和基于李雅普诺夫稳定性理论的直接法计算过程复杂,针对此问题,提出基于卷积神经网络的输电断面暂态稳定极限功率计算方法。首先将系统运行的数据与实验仿真数据相结合,转化为输电断面特征属性,选择输电断面关键特征,将其作为神经网络的输入层向量,然后经过多次训练构建出系统关键特征与输电断面暂态稳定极限功率的非线性映射关系。最后以IEEE14节点进行算例分析,验证了计算方法的可靠性以及有效性。

数字孪生驱动下的电网安控系统虚拟模型构建研究

考虑到传统模型无法保证电网安控系统的稳定性,提出数字孪生驱动下的电网安控系统虚拟模型构建研究。计算送电系统的等值电势阻抗,得到电网安控系统的电磁功率。建立系统线路的运动方程,完成系统暂态稳定性分析。在数字孪生驱动下,分析电网随机潮流的期望值,得到电网随机潮流的线性化方程,结合电网随机潮流的差分化和初始化处理,计算系统随机潮流,通过构建电网安控系统虚拟模型,实现系统稳定控制。仿真结果表明,数字孪生驱动下的电网安控系统虚拟模型可以保证电网安控系统稳定运行。

并联储能型FACTS装置的PSASP建模与仿真

利用储能技术可以有效缓解、抑制电力系统的功率不平衡问题,提高电力系统运行水平。首先研究了结合储能设备和电力电子技术的并联储能型柔性交流输电(flexible AC transmission systems,FACTS)装置的潮流和暂态数学模型;然后在电力系统分析综合程序中基于注入功率法建立了潮流的用户自定义模型,暂态建模则采用节点注入电流法;最后在美国电力科学研究院7节点实验系统中加入并联储能型FACTS装置,进行潮流和暂态稳定计算。结果表明,潮流计算的收敛性良好,自定义模型通过调节无功功率较好地控制了母线电压。暂态稳定计算中并联储能型FACTS装置较好地抑制了发电机的功角摆动,有效提高了电力系统稳定性。

南方电网在线预决策系统

基于在线稳定决策技术开发了南方电网在线预决策系统,该系统集电网在线稳定计算分析、稳定判别、故障预警和控制决策于一体,具备各种电力系统静态、暂态、动态稳定分析和在线刷新稳控装置中控制策略表功能。系统硬件由数据库服务器、计算服务器、Web服务器、监视和维护终端、磁盘阵列、防火墙、物理隔离装置、通信机、安全稳定控制装置组成。全部分析程序软件使用C++语言编写,支持Windows和各种Unix平台。系统采用分布式计算、多线程和提前终止计算等技术,满足在线计算速度要求,核心计算程序通过BPA暂态稳定计算程序对比测试,满足在线计算精度要求。

波形松弛法的电力系统暂态稳定性并行仿真计算

仿真计算是进行电力系统暂态稳定性分析迄今为止最可靠的方法。本文提出一个基于波形松弛的电力系统暂态稳定并行仿真新方法。首先按照系统各部分的地理分区将其划分为多个子系统,将通过联络线及边界节点互联的子系统进行等值,从而得出相邻子系统对本子系统的影响;进一步将移置到边界处的子系统等值电流作为子系统间波形交互信息,实现互联子系统之间的解偶和并行松弛求解。在PC集群上的计算结果表明,该算法有比较高的并行加速比和计算效率,在无任何加速措施的情况下,对于较大规模的系统已达到了在线实时计算速度。

基于计算机集群的电力系统暂态风险评估

采用多任务多机分摊并行计算的模式,利用计算机集群实现了一种求取电网暂态稳定风险指标的方法。首先提出了一种用于电力系统暂态风险评估的指标,利用该指标的可加和性,将求取故障极限切除时间的海量计算任务分配到计算机集群的节点上进行并行计算,然后在协调机上汇总计算结果得到综合的全系统风险指标。该方法既可用于运行方式部门进行离线的暂态安全分析,又可供调度人员进行在线暂态稳定风险的快速预警。

220kV电网结构不合理引发的减负荷问题分析及解决措施

分析了220 kV电网因结构不合理可能导致的减负荷问题,针对220 kV母线原因引起的减负荷及220 kV线路原因引起的减负荷2类变电站全站失电情况,给出了新建变电站与系统第3回联络线、将部分负荷转移到其他变电站、改造220 kV母线、将变电站与另1个由500 kV变电站供电的220 kV系统进行强联络等解决措施。对内蒙古某地区实际电网的减负荷隐患点进行了分析,提出了网架的优化措施,并对优化后的电网进行了潮流、暂态稳定及短路计算分析,验证了方案的可行性。

省地一体化暂态稳定计算软件在地区电网的应用分析

在阐述了省地一体化暂态稳定计算软件的基本功能基础上,介绍了荆门地区公司的应用实例,总结了该软件对地区公司提高电网安全分析能力的重要作用。

110kV并网电源对暂态稳定影响分析

为分析110 kV并网电源对电网安全稳定影响,提出构建考虑110 kV并网电源计算网络的原则,通过建立模拟简单2区域电网,从机理上分析使用考虑110 kV并网电源计算网络与使用220 kV及以上电压等级计算网络得到不同暂态稳定计算结论的原因。通过构建湖南电网考虑110 kV并网电源计算网络,并开展牌长Ⅰ,Ⅱ与艳宗Ⅱ线外送功率极限计算,表明考虑110 kV并网电源计算网络对暂态稳定水平有较大提高,建议使用考虑110 kV并网电源计算网络开展稳定计算。

电力系统暂态稳定计算分析方法的研究

隐形梯形积分法是电力系统暂态稳定性分析中的最基本的数值计算方法之一。研究采用隐形梯形积分法,以一个三机九节点电力系统为算例,计算了该电力系统7号母线发生0.1s的三相金属性短路故障时,三台发电机的功角发生变化的曲线;同时使用Matlab软件,设计了基于数值积分方法分析电力系统暂态稳定性的计算程序,由此可知暂态分析过程中,系统的任意两台发电机的相对摇摆角曲线图,以及基准值步长h为0.001s时的计算结果的误差曲线图。由程序得出的系统最大相对摇摆角的曲线图可知,在设定的故障下系统是暂态稳定的。

基于SIME的动态安全域快速计算

为了提高动态安全域的计算速度,基于单机等效法(Single Machine Equivalent,SIME),提出了一种求解有功功率注入空间内临界注入点的新方法。当给定搜索方向时,根据动态安全域寻点特点,直接构建n维有功注入空间与等值单机无穷大系统机械功率间的非线性映射。根据实验数据得到利用SIME方法求解单机无穷大系统临界机械功率时,单侧逼近临界机械功率具有快速性的特点。依据此特点改进牛顿法,利用改进牛顿法求解此非线性映射可得到二阶的收敛速度。IEEE 10机39节点系统仿真结果表明,相比于传统的计算方法,新方法的计算速度显著提高。

基于PSASP的电力系统计算分析

随着电网规模不断扩大,以及电力系统运行环境的日益复杂,要想保证系统的稳定运行,对其进行仿真计算是首要条件,因此PSASP扮演着极其重要的角色。PSASP是一款基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的软件,可进行电力系统(输电、供电和配电系统)的各种计算分析,其中主要包括电力系统潮流计算,短路计算以及暂态稳定计算。

Duhamel数值积分算法在电力系统暂态稳定分析中的应用

基于Duhamel积分的数值求解方法被广泛地应用于非线性动力学研究中,为解决传统隐式梯形积分方法在电力系统暂态分析中的不足,将非线性动力学中的数学模型引入到电力系统暂态稳定分析中,对电力系统微分方程矩阵的齐次项部分作对角化处理,使矩阵指数函数的计算得到了简化,以提高计算效率,并对Duhamel项中非齐次项部分进行了线性拟合,形成了一种高效、稳定的数值积分方法;以电力系统综合程序(PSASP)的仿真结果作为标准值,比较了步长变化时对基于该算法和基于隐式梯形积分算法的暂态稳定计算结果的影响。研究结果证明,该算法在大步长下数值计算时具有比传统方法更好的准确性和稳定性,能够在电力系统的暂态稳定分析中得到利用,为基于时域仿真的电力系统紧急控制和预防控制做了准备。

隐式精细积分算法在电力系统暂态稳定分析中的应用

电力系统暂态稳定分析对电力系统运行有重要的作用,为解决传统的隐式梯形积分在电力系统暂态分析中的不足,将传统的隐式数值积分技术和精细积分技术引入到电力系统暂态稳定计算中,通过对显式精细积分数值法的分析,并结合隐式积分法自身的特点,提出了高精度、易于实现的隐式精细积分方法,为解决电力系统暂态稳定分析及计算问题开辟了新的途径。将新英格兰系统(10机39节点系统)的仿真算例结果进行了验证。研究结果表明,隐式精细积分算法在计算速度和计算精度上都优于传统的数值积分方法。

大型核电机组接入电网的稳定性研究

核电机组具有单机容量大、核安全要求高,且对电网扰动敏感等特征。以大型压水堆核电机组为研究对象。建立了压水堆模型,利用时域仿真法及暂态能量函数法研究了核电接入电网的暂态稳定性,以三门核电机组接入浙江电网的枯水季节最大运行方式作了算例分析。仿真计算了电网短路故障和N-2故障类型扰动下的系统及核电机组的暂态稳定性。结果表明,三门核电机组能承受电网的一般故障且接入对电网暂态稳定的影响很小,电网具有较强的稳定性。

电力系统稳定性物理模拟实验研究

为进一步分析电力系统稳定性问题,以华中科技大学研制的WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台为实验平台,结合电力系统稳定性分析基本理论,系统地进行了电力系统静态和暂态稳定性物理模拟实验、发电机功率特性和功率极限实验。研究了在无励磁调节、手动调节及自动励磁调节情况下,发电机组的功率特性和功率极限的测定。通过电力系统暂态实验观察了不同故障类型、故障切除时间对暂态稳定的影响。研究结果表明,为提高电力系统稳定性所采取的一些措施可行,还分析了各种措施的原理、实用范围及特点并进行了对比,提出实际应用中应根据电力系统的实际情况具体分析、实施。

PSD-BPA程序内水轮机仿真模型的改进

为提高PSD-BPA暂态程序中水轮机仿真模型的仿真精度,给电力系统稳定计算提供更加精确的机组仿真模型,以水轮机线性化模型为基准,分析水轮机仿真模型仿真结果与实际相差较大的原因,并对模型进行改进,在水轮机力矩对开度传递系数处添加机组出力P与导叶开度Y的关系曲线模块(简称出力–开度模块),并在模型中添加偏差求取模块,形成改进的水轮机模型。对模型进行验证,仿真结果与实测曲线吻合度高,实时验证模型仿真结果是否符合标准,可大大提高水轮机仿真模型的仿真精度。

交直流混合电力系统机电电磁暂态稳定仿真系统

为了提高交/直流电网的混合仿真速度,有必要使用分网并行的手段改进仿真方法。提出了一种交/直流混合电网机电暂态稳定仿真系统,交/直流子网模块用于将大交/直流电网划分为小交/直流子网,使每个子网可以并行仿真。同时对数值计算方法进行了改进,提高了仿真计算的效率和精度。以准新英格兰IEEE10机39总线为例,在电磁暂态仿真软件PSCAD(Power Systems Computer Aided Design Software)环境下验证了该方法的有效性。

张家口地区风电接入对蒙西电网外送通道的影响分析及其稳控措施

张家口地区风电机组容量的快速增加,使接入的京津唐电网电能质量、系统静态稳定、动态稳定方面受到影响。采用BPA软件建模,经过系统暂态稳定计算分析,电气计算结果表明,当沽源变电站风电满负荷发电,蒙西电网外送断面的送电极限较风电出力为0时减少约600 MW;当万全变电站接入风电满负荷发电,蒙西电网外送断面的送电极限较风电出力为0时增加约400 MW。根据稳定计算结果,得出结论:当察北地区风电出力较高时,沽源变电站1台主变压器故障,另1台主变压器过载,建议在沽源变电站和各风电场装设安全自动稳定控制装置;当张北地区风电出力较高时,张北—万全Ⅱ线发生三相短路故障后,张万I线过载,建议在万全变电站和各风电场装设安全自动稳定控制装置。