计及分布式光伏和储能主动支撑的配电网日前日内协调优化运行策略

为充分挖掘分布式光伏与储能对配电网的主动支撑能力,提高配电网运行效益与供电质量,提出计及分布式光伏和储能主动支撑的配电网日前日内协调优化运行策略。考虑到光伏和负荷预测误差所带来的调度成本风险,采用条件风险价值的方法对其进行量化。日前优化模型以配电网运行成本与成本风险最小为优化目标,制定日前优化方案,为日内优化提供参考;日内优化模型对分布式光伏与储能的有功无功功率进行调度,以加权电压偏差、线路损耗、储能有功功率偏差最小为优化目标,在提升配电网供电质量的同时保证日内运行的经济性。将所提出的模型转化成便于求解的二阶锥规划模型,采用IEEE 33节点算例对所提出的策略进行验证。算例结果表明,所提出的日前日内协调优化策略充分挖掘了分布式光伏与储能的主动支撑能力,有效降低了配电网的运行成本,并对电压越限问题有明显的缓解作用。

电网调度运行仿真镜像系统中异构模型数据的补齐方法

为解决电力调度运行镜像系统中异构模型数据丢失问题,研究了异构模型数据映射的技术特性,分析了模型映射中遥测遥信数据缺失的原因。针对遥信数据缺失、母线中单一支路遥测缺失和环路中单个支路遥测缺失等情况,提出了拓扑搜索推导、节点功率推导和支路环路推导等基于逻辑推导的异构模型数据补齐方法;针对节点或环路中多支路遥测缺失等复杂情况,提出了基于独立环路功率方程和节点功率方程组成的多量测方程组,应用加权最小绝对值进行估计的数据补齐方法。该方法已经在南方电网调度运行仿真镜像系统中得到了应用。

交直流混联电网运行控制实时仿真技术研究

现代电网已形成交直流多元件、多系统"混联"运行的格局,运行和控制特性极为复杂,表现为各类电力电子元件的电磁暂态和电网机电暂态过程之间的强耦合特性,传统基于"N-1"潮流或机电暂态仿真的方法在混联电网的仿真分析与控制研究中存在局限性。本文研究了实时仿真技术应用于交直流混联电网仿真的若干关键技术,以实用化的电磁-机电暂态混合仿真技术为核心建立含物理控制闭环的全景实时仿真环境,兼顾大电网仿真规模并精细刻画电力电子快速暂态过程及控制响应。该技术已应用于南方电网典型方式重要风险精确仿真界定、反措仿真验证和安稳控制策略的仿真试验,为复杂电网的精确分析和控制技术研究提供了有效的技术手段。

谐波对电网安全稳定控制装置影响的实时仿真

随着新型电力电子器件在电网的大规模应用,引发谐波谐振的风险越来越高,而以往设计稳控装置跳闸判据时均未充分考虑新的谐波工况。结合南方电网实际发生的高次谐波谐振事件,开展了谐波对稳控装置的影响研究。针对研究中发现的稳控装置无法有效滤除特定频率高次谐波的缺陷,对装置的采样算法进行理论分析,并分析了现有条件下谐波对线路无故障跳闸判据的影响。结合电网实际稳控装置,提出了应对稳控装置拒动风险的临时措施,以及最终的装置软硬件改进方法。最后,利用稳控系统RTDS试验平台对优化方法进行了仿真试验,试验结果表明了方法的有效性。该方法对其他稳控装置的设计和改进有着重要的参考意义。

交直流电网仿真调控与系统展示技术

介绍了南方电网近年研发的基于实时仿真的交直流电网仿真调控与展示系统,并对系统构建中的异构平台模型映射、接口交互通信、仿真调控与系统展示等关键技术进行了阐述。该系统有机集成了调度自动化技术和实时仿真技术,其以实际电网运行断面作为仿真初态,建立与实际运行高度相似的虚拟电网,并能实现仿真结果的形象展示和仿真过程的调控交互,可作为交直流电网实时仿真计算、调度运行培训演练、自动化应用测试的有效平台和电网新型技术应用开发平台。

基于RTDS闭环实时仿真的电网VSC-HVDC黑启动控制策略的改进

随着大规模高压柔性直流工程的投运,制定满足调度运行部门需要的电网黑启动方案对基于VSC-HVDC的电网黑启动的实际工程应用提出了迫切的需求。对实际工程中的黑启动控制策略开展了机理研究,同时对黑启动带目标网架逐级升压充电开展了可行性研究。针对现有控制策略在充电过程中所造成的电压电流冲击,以及严重情况下致使换流器跳闸黑启动失败的案例,提出了优化合闸时序的改进升压控制策略,实现了VSC-HVDC系统黑启动带目标网架的零起升压。首次搭建了以鲁西背靠背VSC-HVDC系统作为外部电源的云南电网/广西电网黑启动RTDS模型,并通过高速通讯接口与实际控制保护装置构成的闭环实时仿真平台,开展了黑启动改进策略的仿真验证,仿真结果证明了所提改进策略的有效性。

用于弱电网互联的柔性直流输电系统双端构网型控制

针对常规跟网型控制下柔性直流输电系统不具备电网频率支撑能力、弱电网运行能力差的问题,提出了一种柔性直流输电系统的双端构网型控制策略.利用直流电容的动力学特性,将柔性直流输电系统模拟为同步电动机-连轴-同步发电机运行,使其具备良好的弱电网运行能力与电网主动支撑能力.在此基础上,设计了柔性直流输电系统的电网故障穿越策略.在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真验证,结果表明所提柔性直流输电系统的双端构网型控制策略具备弱电网适应能力、快速潮流调节能力、电网频率主动支撑能力以及电网故障穿越能力.

直流孤岛运行方式下交流保护装置频率适应性仿真研究

频率适应性是交流保护装置适应直流孤岛方式运行的重要特性,对直流孤岛稳定运行起到了重要作用。建立直流孤岛运行系统RTDS仿真模型,并将其与实际控制保护装置连接组成闭环实时仿真试验系统。通过设置多种试验项目,开展不同种类交流保护装置频率适应性试验研究,发现了直流孤岛运行方式下交流保护装置误动或拒动缺陷,为交流保护装置适应直流孤岛运行提供了重要的参考依据。

基于RTDS的数字与物理混合仿真接口设计与实现

数字物理混合仿真是当今电网仿真的一种新技术,接口是混合仿真技术的核心部分。开展了功率型RTDS与物理模型混合实时仿真接口设计,研究了混合仿真接口特性,提出了四象限功率放大器接口技术路线和接口实施方案,解决了混合仿真接口的关键技术问题,建立了混合仿真接口。通过开展无源物理模型和有源物理模型的混合仿真试验,并与纯数字仿真结果进行比较,验证了接口的精确性和稳定性。

基于FPGA的柔性直流实时仿真技术及试验系统

未来柔性直流输电技术大容量、高电压、远距离的发展趋势,对现有的柔性直流仿真建模技术提出了更高的要求。为了建立更符合控制保护装置测试需求的大容量、高电压、远距离柔性直流实时仿真模型,提出了适用于各种子模块拓扑结构且能灵活定义模块级故障的模块化多电平换流器(MMC)等效建模方法,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)技术实现灵活柔性直流换流器算法,通过双向高速通信板卡GTFPGA在实时数字仿真器(RTDS)中实现灵活自定义的柔性直流MMC仿真建模,为未来含新型子模块拓扑结构的大容量、高电压、远距离柔性直流工程的控制保护特性研究及其闭环试验,提供有效的实时仿真试验系统和重要的仿真技术支持。

风火打捆送出系统稳定特性研究和运行策略优化

为解决粤西海上风电集群与火电打捆送出的同步稳定问题,首先研究了风火打捆送出系统的同步稳定特性和影响因素,然后提出了提高风火打捆送出系统风电渗透率和同步稳定特性好的风电机组优先发电的运行方式优化策略。最后构建了风电场集群整体硬件在环接入的实时仿真系统进行验证,仿真结果表明所提出的同步稳定性提升策略可以提高风火打捆送出系统稳定极限,有力提升了风电并网消纳率和电网安全稳定水平。

电网安全稳定控制系统远程试验方法及工程应用

安全稳定控制系统是保证电网安全稳定运行的重要手段,针对现有开环测试方法无法对现场装设的安稳系统进行动态闭环测试的不足,提出了基于实时仿真的远程闭环试验方法,研究了远程试验体系中信息交互、远程通信和信号转换等关键技术的解决方案,设计了远程试验系统的平台架构及标准化接口,研发了安稳系统的远程试验平台,并深入分析了该平台的3种工程应用模式。最后,以云南交流送出断面安稳系统为例,开展了本方法的现场试点应用,完成了对2个主站点安稳系统的远程联调测试。通过在实际工程的应用进一步证明了本文方法的有效性。

电网电压前馈对柔性直流输电在弱电网下的稳定性影响

以中国南方电网鲁西背靠背异步联网的柔性直流输电工程为背景,介绍了2017年4月10日在鲁西站广西侧发生高频谐波谐振的事件情况,对事件中谐波放大机制及其影响的关键环节进行了详细分析和仿真验证,得到了高频谐波谐振现象与柔性直流电网电压前馈控制采样环节、系统谐波阻抗之间的关系,推导了电压前馈控制参数、系统谐波阻抗与高频谐波谐振频率幅值之间的公式,并提出了在电压前馈环节合理设计滤波器来解决高频谐波谐振问题的措施,经仿真验证和现场实施验证了所提解决方案的有效性。

天广直流稳控系统与极控系统控制时序配合方法仿真研究

安全稳定控制系统是电网安全稳定运行的重要保证,调制功能是直流输电系统参与电网稳定控制的一种重要措施。结合天广直流安稳策略改造,开展了RTDS仿真试验,针对试验中暴露的稳控系统处理连续调制命令的缺陷以及与极控系统时序配合的缺陷,详细分析了马窝换流站稳控装置的处理方式以及直流极控回降直流功率的控制特性,提出了稳控系统与极控系统控制时序配合优化方法。利用安稳控制系统试验平台对优化方法进行了仿真试验,试验结果表明了方法的有效性。该方法对于同类技术路线的直流工程的稳控方案设计及工程实施也具有重要的借鉴意义。

大容量链式STATCOM实时仿真建模与策略研究

结合多套静止同步补偿器(STATCOM)工程,利用实时数字仿真器(RTDS)搭建了±200 Mvar大容量链式STATCOM仿真模型,重点研究链式STATCOM的H桥阀组小步长建模技术和主控制策略的建模。在不同控制模式下进行仿真实验,验证了所搭建链式STATCOM模型的有效性,并与STATCOM工程实际控制保护装置RTDS闭环系统在暂态情况的动态响应特性进行对比分析,验证了模型的可行性,并利用所搭建模型开展了多STATCOM对故障后交流电压恢复影响的实验研究,为电网安全和设备运行提供技术支持和保障。

多端混合直流与稳控系统的接口设计与仿真研究

传统的两端直流控制保护系统(简称"直流控保")与安全稳定控制系统(简称"稳控系统")的接口设计不能适用于多端混合直流工程。结合昆柳龙直流工程的应用实际,对多端混合直流控保和稳控系统的接口方式、数据传输和功能逻辑进行了重新设计,提出了一套直流控保和稳控系统接口时序配合和功率损失量计算的方法,实现方法简单,计算结果准确,能够大幅度简化稳控系统的相关计算逻辑。为了验证该接口设计的有效性,基于RTDS系统构建了实际直流控保和稳控系统组成的闭环实时仿真系统,对二者接口的关键技术细节和典型运行工况进行了详细仿真验证,提出了具体的优化改进措施。仿真研究结果表明该接口方案能够适应多端混合直流的复杂运行工况,应用该接口设计的昆柳龙直流工程已在现场投入运行。

基于实时仿真的网省AGC联合测试技术

自动发电控制(automatic generation control,AGC)是电网调度自动化系统中的一项重要功能,在统一调频控制和电力现货市场环境下AGC控制功能重要性愈加凸显。本文研究提出了基于实时仿真的网级和省级AGC联合闭环测试方案,进而研究开发了实时仿真与网省AGC异构系统的通信交互接口和实时闭环测试技术,提出了多GTNET卡并联同步以及“单端接口、数据转发”等数据交互接口方法,解决了网省AGC仿真联合实时闭环测试中的海量实时数据交互问题。最后通过接口测试验证了多GTNET卡并联同步高速通信能力及其接口延时特性。

基于实时仿真的AGC闭环测试能力研究

当前电网正开展统一调频市场建设,在实际电网中开展自动发电控制(automatic generation control,AGC)功能测试的难度将进一步加大,调度自动化迫切需要有一个可真实模拟实际电网的仿真环境来支撑开展AGC功能测试。实时仿真在技术可行性上具备开展AGC闭环测试的能力,为验证其有效性,本文搭建了基于实时仿真的AGC闭环测试系统,反演了实际现场的AGC动作事件。试验结果表明建立的RTDS实时仿真模型具备仿真大电网系统频率变化的能力,同时RTDS系统具备与AGC应用闭环试验的能力,可应用于电网AGC功能测试工作。

阀组未连接交流母线跳闸功能仿真分析和应用

为防控类似2018年“3·21”巴西大停电事故,针对特高压直流开展整流侧阀组未连交流母线失压风险分析,分别分析了送端换流站全部交流线路跳开、换流变间隔所在串开关跳开、交流系统故障等导致的失压或无交流滤波器运行情况,进而提出了增加阀组未连接交流母线跳闸功能。经过仿真验证,该功能可以在换流阀未连接交流母线时快速跳闸停运直流并发出闭锁信号,避免安稳装置因未及时收到闭锁信号而延迟动作。新增逻辑经现场验证并实施,增强了南方电网系统安全可靠运行能力。

新型电力系统的建模仿真关键技术及展望

在实现“碳达峰、碳中和”目标、推动构建以新能源为主体的新型电力系统背景下,高比例新能源并网、高比例电力电子装备将成为未来新型电力系统的主要趋势和突出特征。文中首先概述了新型电力系统的特征,总结了新型电力系统对建模仿真技术提出的迫切需求,分别从建模优化方法、多时间尺度仿真方法和仿真计算加速方法等方面分析了电力系统建模仿真技术的现状和改进方案,同时,描述了面向新型电力系统的仿真新技术和应用新模式。最后,对建模仿真新技术及其应用新模式如何更好地适应新型电力系统构建和运行给出了建议。