基于GEN3-EMS平台的应用功能开发及其应用

分析了GEN3-EMS以及该系统数据服务接口(DSI)的特点,并以从SCADA/EMS实时库中读取线路潮流值为例,探讨了DSI的应用原理和调用步骤,包括资源初始化、请求执行和资源释放过程。基于GEN3-EMS平台开发了电网断面潮流在线监测系统,实现了断面运行方式规则库定义、线路运行状况和断面运行状况在线监测等功能。结合DSI调用特点对断面潮流监测流程进行了优化:将DSI的初始化过程和释放过程并入系统的启动和关闭过程中,而在系统监测定时器单元只执行DSI请求执行过程;采用参数值相等规则在DSI调用中只读取需要监测断面的线路遥测数据以减轻系统负荷;设置自动初始化和人工初始化功能以满足不同的需要。流程优化后,监测定时器设为2s,CPU资源占用率仅为0.3%,提高了系统运行的稳定性和可靠性。     

基于N-1静态安全约束的输电断面有功潮流控制

输电断面的有功潮流控制是电网运行中的重要预防控制手段，基于直流潮流研究了输电断面的N-1静态安全潮流约束，分析表明断面潮流是节点注入功率的线性组合。运用支路开断分布系数分析了断面潮流与N-1状志下线蹄潮流的关系，指出其随着系统发电模式以及负荷模式的变化而改变，并提出了采用各种运行方式下断面潮流与N-1状态下线路潮流的比值变化范围来衡量断面潮流控制的合理性。算例针对实际电网运行中的输电断面有功潮流控制问题，结果表明．采用断面潮流控制必然趋于保守．在电网实时运行数据非常可靠的前提下，运行监视及控制直接采用线路开断后的计算潮流值将会显著提高受N-1静态安全约束的断面输送能力，对提高区域间的功率交换能力具有重要意义。     

基于电气分区的输电断面及其自动发现

对实际电网的输电断面进行了特征分析,给出了初始断面、输电断面以及关键断面的定义.提出了一种基于电气分区的电网输电断面自动发现方法,根据实时潮流状态对电网进行电气分区,并利用图论的相关知识获得电网的最小割集作为初始断面,进而利用潮流方向以及支路开断分布因子等约束条件处理初始断面获得输电断面,最后根据输电断面的安全裕度发现关键断面.2个省级电网的实际算例验证了该方法既能找到运行方式专家给出的断面,也能发现新的断面,结果具有合理性和完整性,提高了对运行方式变化的适应性;同时,算例表明省级电网的断面自动发现时间小于1 min,能够实时应用.     

冬季大负荷方式下华中电网跨区跨省潮流分析

文章在总结华中电网2011年末至2012年初冬季方式基本特点基础上,给出了华中电网2011年迎峰度冬方式跨区跨省断面潮流分布情况,并与年度运行方式和电网运行稳定规定进行了对比,分析了华中电网冬季大负荷方式跨区跨省断面潮流分布主要特点及其原因,为总结电网运行规律、做好运行方式安排工作提供参考。     

电网动态监测预警与辅助决策系统的应用与发展

介绍了目前电网动态监测预警与辅助决策系统的基本功能,指出了该系统实现了从电网的离线分析向动态分析的飞跃。指出了可将动态监测预警与辅助决策系统推广应用至电力系统在线参数辨识,利用PMU的动态数据实现电力系统元件的参数辨识;将其推广运用至电网运行方式预安排,实现电网运行方式预安排的合理性;利用其实时计算的功能实现将目前调度控制的离线断面极限潮流概念推广至动态断面极限潮流概念,从而合适地提高电网输电能力;利用其PMU能测量和记录发电机组当地频率改进一次调频控制与考核;对其在电力经济调度运行中的作用进行了讨论。     

电网动态监测预警与辅助决策系统的应用与发展

介绍了目前电网动态监测预警与辅助决策系统的基本功能,指出了该系统实现了从电网的离线分析向动态分析的飞跃.指出了可将动态监测预警与辅助决策系统推广应用至电力系统在线参数辨识,利用PMU的动态数据实现电力系统元件的参数辨识;将其推广运用至电网运行方式预安排,实现电网运行方式预安排的合理性;利用其实时计算的功能实现将目前调度控制的离线断面极限潮流概念推广至动态断面极限潮流概念,从而合适地提高电网输电能力;利用其PMU能测量和记录发电机组当地频率改进一次调频控制与考核;对其在电力经济调度运行中的作用进行了讨论.     

电网关键断面及安全运行规则自动发现系统设计与工程实现

设计了电网关键断面及安全运行规则自动发现系统的架构,该系统在读取电网实时运行数据的基础上,自动发现适应于电网在线运行状态的关键断面,并利用自动学习方法,在线自动发现关键断面上的精细规则作为电网安全运行知识。阐述了系统中各核心模块的功能,包括关键断面在线自动发现、关键断面极限传输容量在线计算、海量仿真样本在线生成、特征选择、电网安全运行规则自动发现等。所设计的系统在广东实际电网中实现了在线应用,应用效果表明:该系统自动生成电网安全运行知识的速度快,能够满足在线应用每15min刷新一次的要求;同时,电网安全运行知识不仅能够涵盖已有的运行方式专家制定的离线知识,而且能够发现适应于电网在线运行方式的新知识,使得电网在线运行的安全性与经济性得到提升。     

电网输电断面动态热稳定限值在线计算方法

提出了一种利用实时气象环境和电网运行方式进行稳定断面功率限值在线计算方法,将静态的稳定断面限值转变为根据实时数据变化的动态限值,为电网精益化调控提供支撑。基于动态增容技术将外部系统的微气象数据接入调控系统进行线路动态载流量计算。基于电网模型和实时运行方式,采用支路开断分布因子计算输电断面的潮流动态转移比。基于节点对支路的功率转移分布因子实时分析稳控装置动作对开断后输电断面潮流的影响,对断面限值进行动态修正。提出的方法在南京地区调控系统进行了在线应用,基于实际运行数据对结果进行验证,证明了算法对于高峰时段提升断面输送能力的有效性。     

基于N-1预想模型的断面监视及辅助调控研究

电网断面是影响电网运行安全性、可靠性和稳定性的重要因素.本研究主要从断面识别技术出发,构建基于N-1预想模型的断面监视及辅助调控系统,利用SCADA平台和D5000系统,实现断面数据的遥测采集、实时监测、自动发现和辅助调控,达到电网潮流的有效控制,从根本上提升电网运行的安全效益和经济效益.     

输电断面潮流的N-1静态安全约束

就电网运行中广泛采用的N-1原则,建立了输电断面潮流静态安全约束的非线性优化数学模型并给出了迭代求解算法。针对复杂大规模互联电网建立了基于直流潮流的简化模型。考虑了运行方式变化对断面潮流传送能力的影响,提出将运行方式划分为发电模式和负荷模式分别进行分析。运用典型模式方法分析负荷变化对潮流约束的影响,解决了负荷变化规律难以模拟的问题．而发电模式的变化应依据实际系统电源的最大、最小方式确定。算例表明,所提出的方法简捷可靠,能够满足实际电网运行需要。     

联络线功率控制性能评价标准的实施方式

首先分析了目前T标准实施过程中所存在的问题,在此基础上提出了控制性能标准(CPS)与T标准的串联实施方式,即根据特高压电网所处运行状态的不同实时切换CPS和T标准,并针对特高压电网的4种典型运行状态设计了兼顾特高压联络线功率偏差与系统频率偏差的4种控制方式。分析与仿真结果表明,在CPS与T标准的串联实施方式下,控制区之间不会出现功率调节矛盾,且能兼顾特高压联络线功率偏差与系统频率偏差。     

两区域互联系统交流联络线随机功率波动机制及幅值估计

正常运行时两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力。研究了随机功率波动的机制与波动幅值估计。基于系统静态频率特性,推导了两区域交流联络线功率波动的公式,阐明了联络线上的低频功率波动是一种稳态过程,是负荷随机功率波动在全系统中再分配后在联络线上的反映。提出了一种联络线功率波动幅值的概率模糊估计算法。首先通过概率统计的方法来估计系统频率波动幅值的概率分布,再通过模糊数来描述贡献因子的不确定性,最后通过模糊抽样和解模糊来得到联络线功率波动的均值和标准差。通过华北–华中互联系统特高压联络线功率的实测数据验证了所提机制和算法的正确性和有效性。研究有助于掌握两大区互联电力系统的随机功率波动特性,为制定抑制联络线功率波动的措施提供依据。     

一种基于节点聚合的区域联络线潮流调整方法

在线安全稳定分析数据由本地状态估计数据和上级下发的其他调度机构数据拼接构成,由于两者时间不同步造成区域联络线功率出现偏差。文中提出了一种内外网数据拼接的区域联络线潮流调整方法,在将联络线聚合成联络通道以及将对联络通道灵敏度较大的若干节点聚合的基础上,通过求解聚合节点调整量和联络通道潮流偏差量的线性方程组获得调整量,避免采用优化方法时计算速度慢和部分节点调整量过大的问题;当方程组病态时,通过求解极小范数最小二乘解避免线性方程组无解的问题。该方法可以满足在线安全稳定分析计算速度和准确性要求,且某实际电网的算例验证了该方法的有效性。     

基于联络线功率等值约束条件的潮流算法研究

针对互联电网区域间限制联络线传输功率的要求,提出了一种系统扰动后维持联络线功率为设定值的新算法。该算法设定联络线的交换功率,分区域潮流计算,可以实现通过改变受端系统侧的运行方式,维持联络线功率为设定值的目的。该算法物理意义清晰,容易实现,收敛性好,给出的算例验证了提出算法的可行性。     

基于电力网络源流路径电气剖分的联络线功率调控方法

为公平有效地实施联络线功率调控,提出了一种联络线调控方法。该方法由两个调整阶段构成：第一阶段根据关联自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组的调节容量和联络线功率偏差信息,确定送、受端网络中的机组调整对象;第二阶段基于电力网络源流路径电气剖分法确定相关机组的功率调整因子实施联络线功率偏差调控,通过对送、受端网络中与联络线关联路径链的剖分,定量获得在某一网络状态下与联络线关联的源流实际利用情况和相互之间的供求路径电气信息,从而进一步获得送、受端电网中相关机组集合的功率调整因子。文章在确定功率调整因子时充分考虑了机组是否需要在非AGC机组辅助调节情况下修正调整因子。根据联络线功率偏差情况及功率调整因子可进行相关机组调节。最后以新英格兰10机39节点系统为例进行了仿真,结果表明所提出的调整方法是可行的。     

考虑直流联络线功率调整的跨区风电消纳模型

为了应对风电在西北地区难以大规模消纳带来的挑战以及当前跨区域电力外送方式存在的问题,考虑直流联络线功率调整以促进跨区域风电消纳成为目前的研究热点。首先以受端电网的直流接入量为目标,优化得到了其直流功率安全接纳限值;然后结合该值以送端电网内火电成本、弃风成本以及直流联络线功率偏差惩罚成本之和为优化目标,同时考虑直流联络线功率的优化以及送端电网内的安全运行约束条件,建立了一个混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming,M IQP)模型;最后以具有高压直流外送通道的西北某电网为例对模型进行了验证。仿真结果表明所提模型能够促进风电的跨区域消纳,提高互联系统的经济性。     

基于背靠背VSC-HVDC同期并列装置转换为UPFC的策略研究

为了充分发挥基于背靠背VSC-HVDC同期并网装置的综合效益,结合此并网装置与统一潮流控制器(UPFC)装置电路结构上的差异,可在并网装置基础上增加一台三相变压器和若干断路器,通过相应的电气操作及转换策略实现并网电路向UPFC电路的平滑切换,并通过改变相应的控制策略实现UPFC的功能。该方法实现了背靠背VSC-HVDC在完成电网间同期并列后,装置退出并网运行而转入UPFC运行模式实现对联络线潮流的控制,从而实现了并网与联络线潮流的综合控制。使电网运行控制更加自动化、装置功能更加完整化,达到同一装置通过切换不同控制策略实现多种功能的效果,使设备得以充分使用、综合效益最大化。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上验证了所提方法与转换策略的有效性和可行性。     

以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式

在大规模新能源接入的互联电网中,充分利用直流联络线的调整能力,将极大地促进更大空间范围内的新能源消纳。为此,文中提出了一种以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式。该模式将联络线交换功率作为可优化的资源,在满足联络线功率调整各种特性要求的前提下,通过联络线功率的调整促进互联电网的新能源消纳。建立了直流联络线运行优化的数学模型,考虑了联络线功率调整的各类约束条件,包括日交换电量不变、联络线功率曲线阶梯化、短时间内不得反方向调节等。基于国内某跨区直流输电通道的实际运行数据开展了算例分析,计算结果表明了所提出模式的有效性。