广西电网继电保护定值在线校核系统研发

传统离线预想方式整定出来的继电保护定值需要进行在线校核。研究了在线校核所涉及到的若干关键技术,包括EMS互联数据读取、实时运行方式形成、与保护信息系统互联、校核计算及流程等,对其难点和实现方法进行了讨论。在此基础上,结合广西电网实际情形,设计并开发了广西电网基于EMS的继电保护定值在线校核系统,详细介绍了该系统的总体思路与结构、硬件设计、数据库设计等。工程实际应用与在线运行分析结果验证了该系统的可行性与有效性。     

一种定值在线校核顺序的优化方法

电力系统运行方式变化时,保护定值可能不适应当前的运行方式,需要校核部分保护的定值。然而大规模复杂电网中,需要校核的保护非常多,校核工作很难在短时间内完成,导致电网存在校核风险。如果能够辨识出那些误动后对系统影响较大的保护予以优先校核和修改定值,显然能够显著降低电网的校核风险。基于此,在充分考虑保护误动对系统结构和状态造成的影响,提出保护的重要度指标,以保护重要度排序结果决定校核顺序。通过IEEE 14节点系统的仿真分析,验证了该方法的可行性和有效性。     

±660 kV银东直流输电山东侧安全稳定控制策略

在交直流混联电网中,直流系统的双极闭锁对系统的安全性和稳定性影响较大。银东直流输电系统发生双极闭锁故障时,会引起特高压线路失稳、系统低频的稳定性问题,此时可通过采取切负荷的控制策略,确保系统稳定运行。文中通过研究±660kV银东直流输电系统山东侧安全稳定控制策略,提出了适用于大容量直流输入电网的安全稳定控制系统的策略研究方法、有效的切负荷优化技术及直流极闭锁判据;设计了主站、执行站分层控制模式以及按轮级切负荷的控制原理。该策略在山东电网的实际应用结果证明了其有效性。     

电网系统保护在线监视研究及典型应用

为应对复杂交直流大电网出现的新型安全稳定问题,我国正在积极开展系统保护建设,由于其覆盖范围广泛、控制资源众多、控制策略复杂、动作影响巨大,因此实时调度运行中须全面掌握系统保护运行状态并动态优化动作策略。文中首先提出了大电网系统保护在线监视及策略优化的总体框架,主要包括状态监视、仿真建模、在线校核、策略优化等主要环节。随后,探讨了各环节中关键技术的基本思路,重点论述了策略优化辅助决策的具体方法,主要探讨了频率越限辅助决策和断面潮流越限辅助决策。最后,给出了在华东电网频率协控系统、华中电网天中直流受端协控系统中的典型应用,验证了文中方法的有效性。     

鲁西±350kV柔性直流单元光测量回路故障对直流保护的影响

研究鲁西柔性直流单元光测量回路故障对直流保护系统的影响。基于两起鲁西柔性直流跳闸案例,分析了光测量回路故障原因以及光测量回路故障对直流保护系统的影响。从保护策略、工程设计、施工验收等方面提出控制措施与改进建议,确保异步互联电网安全可靠运行。     

含综合能源的多直流电压等级互联电网运行控制及其直流故障隔离策略

为了满足不同地区的电力分配、电压等级和灵活调度需求,采用柔性直流输电技术构建互联电网成为了当前的主要趋势.文中分析了风电、光伏、DC/AC及DC/DC等关键组网设备的运行控制策略,组建了含新能源的多直流电压等级互联电网,分析了其结构特点和运行原理.为了应对不同位置的直流故障,提出了基于DCCB的故障隔离策略,在PSCAD/EMTDC平台下搭建了仿真模型,进行了不同工况的仿真分析,仿真结果验证了所提出的控制运行与直流故障隔离策略的有效性.     

考虑保护重要度的继电保护定值在线校核

现代互联电网运行方式灵活多变,对继电保护的要求越来越高.为了使继电保护定值校核和管理更加科学有效,提出了考虑保护重要度的继电保护定值在线校核.首先将风险评估理论和电网连锁故障风险相结合,得出系统综合风险并将其用于衡量各保护的重要度;然后根据重要度从高到低的顺序对所有保护定值进行在线校核.通过IEEE39节点系统的仿真和算法复杂度的分析,验证了该方法的可行性和正确性,避免了传统随机校核各保护定值带来的不足,对提高电力系统的安全稳定运行有着重要意义.     

考虑设备运行状态的频率和电压紧急调控在线预决策

常规机组被特高压直流和大规模新能源替代导致电网面临严重的频率和电压安全稳定风险,而及时有效的故障后紧急调控可以有效阻止大停电事故的发生。文中提出考虑设备实际运行状态的频率和电压紧急调控在线预决策方法,考虑故障后系统保护、机组一次调频、自动发电控制和自动电压控制等装置动作对节点注入的影响,自动识别故障后准稳态方式,构建以综合控制代价最小为目标的频率和电压预决策模型;通过措施枚举组合形成校核方案,并基于措施调整量快速估算实现校核方案筛选;兼顾频率和电压安全问题进行预决策策略迭代搜索,给出具体设备和控制量,实际故障发生后通过匹配故障和故障后问题进行紧急控制,降低电网事故风险,采用实际电网算例验证了该方法的有效性。     

直流调制对大型交直流互联电网安控的影响

随着大电网互联工程的推进,交直流混联运行成为趋势。大型直流系统接入系统后大大改变了原有电网运行特性,直流故障可能对电网运行带来极大隐患。为此,以四川电网为例,针对直流闭锁故障分析了不同安控措施条件下大电网的稳定恢复特性。综合比对分析认为:在发生系统闭锁故障后快速提升直流功率,可避免在系统中进行切机切负荷,或者降低切机切负荷量。但直流短时过负荷后的大量功率释放可能对系统造成更为严重的冲击,导致系统稳定水平下降。     

新能源经柔性直流接入电网的控制与保护综述

柔性直流输电技术由于在新能源并网领域的显著优势而成为适合新能源接入电网的电力传输方式,控制与保护系统是新能源通过柔性直流输电系统接入电网安全稳定运行的核心要素。目前关于新能源经柔性直流接入电网的控制与保护还缺乏较为系统的总结与归纳,为此,论文对新能源通过柔性直流输电系统并网的交直流系统协调控制策略、保护区域划分和故障快速清除方案进行综述。首先,基于国内外已投运和在建的典型新能源经柔性直流输电并网工程,对新能源直流并网的系统结构与运行方式等特点进行概述。同时,基于现有学术研究,分析并梳理了国内外在新能源经柔性直流并网的控制方法及保护策略方面的进展。最后,回顾工程应用与学术研究,结合目前中国新能源接入电网的发展趋势,探讨了多端互联网架结构下系统控制方式以及未来发展趋势,并对大规模高渗透率新能源经柔性直流并网下的控制保护技术发展方向进行了展望。     

电网黑启动方案关键问题探讨

作为四川电网的负荷中心,多种因素致使成都电网面临大面积停电事故的风险。制定切实可行的黑启动方案能保证严重停电事故后恢复控制的有效性。从电源恢复、路径寻优、负荷接入、安全校核、继电保护和方案评估等角度出发,就方案编制中存在的问题进行了针对性分析并提出相应改进建议。为使方案的制定方式由离线决策转变至在线实时决策,提出开发黑启动辅助决策系统将有利于调度运行部门正确处置大停电事故。在此基础上,探讨了黑启动辅助决策系统的体系架构和功能构成。     

系统保护中跨区直流频率调制与紧急功率支援的协调控制

为了保障中国特高压交直流混联电网的安全稳定运行,国家电网有限公司积极开展电网系统保护的构建,以提升电网的综合安全防控能力。但随着跨区直流作为灵活控制资源在系统保护中的应用,必须考虑直流功率快速变化会同时对送受端电网造成影响。在梳理中国电网系统保护建设的基础上,系统分析了基于频率响应的直流频率调制对大区电网系统保护的影响,进而从保障电网安全稳定运行和提高跨区控制资源利用效率的角度,提出了综合电网就地和远方信息的直流频率调制与紧急功率支援的协调控制方案,实现大区电网系统保护间的协调动作。最后,基于实际电网仿真算例验证了所提控制方案的有效性。     

特高压直流闭锁引发送端电网过频的系统保护方案

针对无配套电源的特高压直流高比例外送电网面临的运行风险,设计了抵御直流闭锁故障下电网过频风险的系统保护方案。提出了涵盖送端电网风、水、火等电源的系统保护双层结构;研究了面向多对象的实时信息通信复接技术,以满足主站和多个执行站实时通信的需求;根据不同类型电源的特点及对电网安全运行的影响,提出了直流调制和风、水、火等电源全局优化控制策略。基于实际电网仿真验证了所提系统保护方案的有效性和实用性。     

含同步调相机的直流换流站稳态无功协调控制策略

网源稳态调压方式会对系统动态无功支撑能力产生直接影响。针对特高压弱受端电网电压稳定性下降的问题,提出了一种直流换流站内滤波电容欠补偿、同步调相机迟相运行的稳态无功协调控制策略。同步调相机自动电压控制(AVC)子站作为控制中枢,与直流控保系统进行运行信息、动作指令信息和动作报文信息通信,以交直流系统无功交换量为控制目标,通过同步调相机与滤波电容无功置换,达到减少滤波电容投入组数、增加同步调相机稳态无功出力的目的,从源头上减少交流电压跌落导致的直流换流站无功补偿缺额。基于雅中—江西特高压直流投运后的江西电网规划数据,在PSASP仿真平台上开展潮流计算与暂态稳定分析。不同工况下的仿真结果表明,所提协调控制策略可以有效降低弱受端电网电压失稳的风险,提升直流功率的消纳能力。     

巴西美丽山特高压双回直流工程协调策略设计

巴西美丽山特高压直流工程为双回直流送出工程,两回直流工程隶属于不同的项目公司,没有统一设计,且分期建设、各自管理,不同的设备供货商在设计理念上存在差异。针对以上问题,开展了主控系统设计,提出两回直流工程有功控制协调策略,可实现两回直流功率相互支援,有利于电网稳定运行。针对两回直流工程无功控制都采用定交流电压控制,提出两回交流滤波器的协调控制策略,在两回交流滤波器各自独立控制的情况下,可实现有序投退。针对两回直流工程在欣古换流站共用接地极的运行方式,提出了相应的控制保护策略,满足两回直流工程共用接地极运行的需要。通过联调试验和现场运行,验证了所述设计方案的有效性。     

含多端柔性直流电网的调度计划优化建模

发展建设多端柔性直流电网为大规模风光等清洁能源并网提供了一种新的技术手段。当直流电网与交流电网紧密耦合时,电网调度运行业务中的传统调度计划应用由于缺少对直流控制单元、交直流互动方式、直流电网潮流约束等问题的考虑,在调度对象、计划模式、平衡策略及交直流双侧网络约束等方面均缺少考虑。针对上述问题,提出了含多端柔性直流电网的调度计划优化建模方法。该模型可灵活处理交直流互动方式,新增了直流电网有功平衡及交直流双侧网络传输限额等约束,为直流电网纳入传统调度计划应用提供了一种建模策略。将所述模型应用于5端直流与新英格兰10机系统相结合的电网,验证了模型在处理交直流互联电网调度计划方面的灵活性及有效性。     

交直流输电系统潮流计算中换流器运行方式的转换策略

分析了多端直流输电系统和多馈入直流输电系统控制运行方式，提出了采用计算机进行控制方式转换的方法。在考虑各种控制方式的控制作用和转换条件的基础上计算交直流系统潮流。该方法用加入2条直流输电线路的IEEE 300节点算例系统和加入三端直流输电系统的IEEE 118节点算例系统进行测试，计算效果较好，能够处理运行条件改变导致的运行方式发生的转换。     

考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法

大电网交直流故障引发的不平衡功率可能导致局部电网超出稳定极限或中枢母线电压越限,严重情况下会诱发连锁故障或大停电,为了准确模拟故障发生后电网过渡到稳态时的潮流分布情况,确定事故处置策略的有效性,本文提出了一种考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法。根据安控系统、系统保护装置、发电机一次调频、自动发电控制和自动电压控制等自动装置在不同时间尺度上对交直流故障后电网节点有功功率注入量和无功功率注入量的影响,模拟各类自动装置的动作时机和动作策略,形成从故障发生到稳态过程的系统潮流,从而确定过载设备、潮流越限稳定断面和电压越限关键母线,为大电网在线控制决策提供依据。通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性和实用性。     

面向直流受端新型电力系统暂态电压稳定的紧急控制策略

在直流受端新型电力系统中,新能源电源及直流的接入导致同步机开机减少,动态无功功率相对紧张,暂态电压失稳风险显著增大。为高效快速获取紧急控制策略,即直流电流控制方案,并使其适应不同的电网运行方式和故障场景,尤其是电网拓扑结构的变化,基于图卷积神经网络（GCN）对常规深度强化学习模型深度确定性决策梯度（DDPG）的网络结构进行改造,构建了GCN-DDPG融合模型。在此基础上,引入双评价网络机制和评价网络与动作网络非同步更新策略以提升算法效果。进一步地,在应用方面,基于GCN-DDPG融合模型构建紧急控制模型并将其下达至安控主站,安控主站将依据电网实际运行方式和故障等信息,对紧急控制策略进行在线量化计算,并发送至直流控保系统执行。最后,通过改造的IEEE 14节点系统验证所提方法的有效性和优越性。