在线暂态安全稳定评估的分类滚动故障筛选方法

为满足在线暂态安全稳定评估对计算时间的要求,提出了基于模式和裕度估算的在线暂态安全稳定故障筛选方法。分别基于上一轮在线暂态安全稳定评估结果中各个预想故障的暂态功角稳定、暂态电压跌落安全、暂态电压稳定和暂态频率偏移安全的裕度及模式信息,并结合各个故障安全稳定模式中相关元件的潮流变化和投/退等信息,估算出新一轮在线暂态安全稳定评估所对应的运行状态下各个故障的暂态安全稳定裕度,并确定其相应的安全稳定模式,从而筛选出本轮在线暂态安全稳定评估需详细计算的预想故障子集。通过对实际电网在线数据的仿真分析,验证了所述方法的有效性和实用性。     

N-2组合故障集的暂态功角稳定在线快速评估

大电网中N-2组合故障数目巨大,若对每个组合故障分别进行暂态功角稳定评估,难以满足在线评估的时间要求。基于N-2组合故障中第一个元件故障的暂态功角稳定在线评估结果(裕度和主导群发电机的参与因子),结合第一个元件故障的暂态功角稳定主导群中发电机的有功功率对第二个开断元件有功功率的灵敏度,计算出N-2组合故障的暂态功角稳定严重程度排序指标。通过优先对排序在前位的组合故障进行基于详细模型时域仿真的暂态功角稳定量化评估,直至排序号连续的多个组合故障的暂态功角稳定裕度都大于0,则直接判定排序在其后的所有组合故障均是暂态功角稳定的,从而满足N-2组合故障集暂态功角稳定在线评估对计算速度的要求。实际电网算例验证了该方法的有效性。     

基于支持向量机的在线暂态稳定故障筛选

为了满足在线暂态稳定评估计算时效性要求,基于历史大数据提出了一种采用支持向量机的暂态稳定预想故障筛选方法。结合扩展等面积准则暂态稳定量化评估方法,基于系统功角稳定模式和机组参与因子选择特征量,按照关键特征量将历史运行方式聚类,针对失稳样本分布分别采用分类和回归2种预测方法,在预测模型适用性判别和模型匹配基础上获得稳定裕度预测值、分类稳定预测结果和可信度量测,采用交互式并行计算进行在线暂态稳定故障筛选,可以在较大程度上避免SVM暂态稳定评估方法固有的误判情况。基于某实际电网的算例验证了所提方法有效性。     

基于典型故障集的暂态功角稳定近似判别方法

为适应特高压电网安全风险的新特征,需要研究考虑系统暂态功角稳定的风险评估评价方法。现有电力系统暂态功角稳定性判断方法计算量很大,无法满足特高压电网风险评估的计算要求。研究了影响系统故障后暂态功角稳定的因素,基于EEAC法推导了这些因素对于系统临界稳定性的灵敏度,进而设计了在已知典型故障临界稳定信息条件下近似判断边界条件变化后近似场景下暂态功角稳定性的方法。最后设计了考虑电力系统暂态功角稳定的风险评估流程,为特高压电网风险评估提供了新的思路。     

基于临界惯量和预想故障的含风电电力系统暂态功角稳定在线预警

大规模风电接入使得电力系统惯量水平降低,暂态功角失稳风险加剧,开展含风电电力系统故障前的暂态功角稳定在线预警对保障其安全稳定至关重要。提出了基于临界惯量和预想故障的含风电电力系统暂态功角稳定在线预警方法。首先,通过理论分析得到风电场在故障清除后短时间的功率恢复过程不能忽略的推论,并建立等效外特性模型,进而基于扩展等面积定则构建了计及风电场多阶段外特性的暂稳数学模型。其次,定义了含风电系统暂态功角稳定的临界等效惯量,并通过匀加速分段等效提出了实用化的求解方法,进一步提出了暂态临界惯量指数,实现稳定裕度量化分析并给出风险等级。最后,以含风电接入的四机两区域系统和IEEE39节点系统为例,仿真验证了所提方法的有效性和适用性。     

暂态稳定在线预警故障集的自适应筛选

大电网暂态安全稳定在线预警的故障数目大、计算负担重,为减少每轮在线预警中需要进行时域仿真计算的故障集数目,并且不遗漏暂态安全稳定的关键故障,提出了暂态安全稳定在线预警预想故障集的一种自适应筛选方法.首先依据上一时间断面上各预想故障的稳定裕度和稳定模式,识别那些影响系统稳定性的关键电网元件;再根据当前这些元件运行状态的变化,确定筛选预想故障的新门槛值;最后将本轮预想故障的预估裕度与该门槛值比较,筛选出那些需要重新计算稳定裕度的故障.通过电网在线预警系统的实际工程运行,验证了该方法的有效性和工程实用性.     

交直流电力系统暂态安全稳定在线紧急控制策略并行算法

针对在线策略优化约束和控制措施考虑不足以及计算速度无法满足在线要求等问题,基于参与因子、综合电气距离、无功电压灵敏度及安全稳定裕度,提出了直流系统功率紧急调制、切机、切负荷和局部电网解列的量化控制性能指标和两阶段在线策略优化集群计算方法。在各阶段计算中,依据控制措施性能指标进行措施组合,形成计算任务,按控制代价对计算任务排序形成调度队列,提交集群系统进行并行计算。首先计算暂态功角稳定紧急控制策略,实现直流紧急调制与切机和匹配切负荷的协调;然后,在暂态功角稳定策略的基础上,进行暂态电压和频率安全稳定策略的计算,实现暂态功角稳定控制与暂态电压和频率安全稳定控制的协调。仿真实例验证了算法的有效性。     

基于深度学习的电力系统暂态功角与暂态电压稳定裕度一体化评估

随着面向高比例可再生能源新型电力系统的转型,系统运行特性日趋复杂。暂态功角稳定(transientangle stability,TAS)与暂态电压稳定(transientvoltagestability,TVS)问题相互耦合且频发,为系统安全稳定评估带来严峻挑战。研究首先采用变步长二分法通过调用PSASP从时间维度上构建了暂态电压与暂态功角的稳定边界。研究了不同故障位置、感应电动机占比、负荷率对稳定边界的影响并依托边界确定主导失稳模式。其次提出一种基于注意力机制与一维卷积神经网络融合的电力系统功角稳定及电压稳定裕度评估的新方法。该方法直接面向测量数据,将节点稳态与暂态运行的电压幅值、有功功率、无功功率数据作为输入特征,节省了数据处理时间。通过一维卷积神经网络构建输入特征与极限切除时间的映射,利用注意力机制进一步提高了模型预测效果。通过新英格兰IEEE39节点系统进行分析验证,结果表明该方法可以实现暂态安全裕度的快速评估且具有较高的预测精度。     

基于广域响应的暂态稳定在线预判控制系统

现有的安全稳定控制策略是基于离线计算的预想方式和故障集,难以全面涵盖电网所有的特殊运行方式。在分析比较现有基于广域响应的暂态失稳判据的基础上,利用电力系统发生严重故障后发电机功角和振荡中心电压的同调变化关系,提出了一种计及振荡中心电压轨迹时间积分的暂态稳定判别技术,采用集中式控制结构方案,研发了基于广域响应的暂态稳定在线预判控制系统,实现了不依赖模型的电力系统暂态稳定实用化快速判别,并成功应用于贵州六盘水北部电网,投运至今运行正常,为电网严重故障时的紧急控制提供支持。     

基于响应的电网暂态稳定态势在线量化评估方法

广域测量系统工程化成熟应用为基于响应的电网暂态稳定分析与控制研究提供了新的契机,而暂态稳定态势在线量化评估是关键。以单机无穷大系统为例研究并证明不同观测支路比例段的静态和暂态稳定态势剖分特性,即同趋和同达失稳点特性。该剖分特性表明,可间接利用发电机端口外网络的相量测量装置有效测量信息评估电网暂态稳定态势的可行性。根据发电机转子加速度方程,严格推导电网任意机组对的等效单机系统虚拟功角特性正弦函数表达式,并基于该表达式,提出一种基于响应的电网暂态稳定裕度指标。用IEEE-9节点和新英格兰10机39节点系统进行仿真,验证了所提方法的有效性及工程可操作性,为基于响应的电网暂态稳定在线监控提供了有力的技术支撑。     

面向风电接入暂态功角稳定分析的电网极端运行场景提取

大规模风电接入给电网的规划和运行带来了极大的不确定性,导致系统运行模式更加多变.极端运行场景提取对于分析电网运行的高风险薄弱点具有重要意义,而传统经验场景提取方式难以应对风电和负荷的双重不确定性.面向规划层面的电力系统安全稳定评估问题,提出一种基于数据挖掘和机器学习算法的电网极端运行场景提取方法.首先,通过机器学习识别出对暂态功角稳定影响较大的场景变量并依据重要程度进行排序,同时采用熵权法体现场景变量自身的离散性对极端运行场景的贡献程度.随后,利用加权聚类算法筛选出代表大多数场景暂态功角稳定水平的典型运行场景,进而提取出离群、极端的边缘运行点作为极端场景.最后,采用IEEE 39节点算例进行暂态仿真分析,验证了采用数据挖掘与具体问题相结合的方法进行极端场景提取的有效性和合理性,提升了风电并网规划、稳定分析的水平和效率.     

广东交直流混合电网的运行稳定性研究

建立了包含广东220kV及以上电压等级系统和主要互联省网等值系统的详细机电暂态仿真模型,在BPA平台上对2005年处于多回直流馈入交直流混合运行状态的广东电网的运行稳定性问题进行了全面测算和分析.通过计算广东电网的各逆变站在不同运行方式下的短路比分析了广东电网作为直流受端系统的强度.通过负荷中心附近发生单重和多重故障时的暂态稳定计算,分析了多个逆变站同时发生换相失败的可能性及其对广东电网安全稳定性的影响.通过区内外多重故障后果的对比分析,指出了广东电网的薄弱环节,并提出了相应的控制对策.     

韶关电网安全运行风险评估研究

针对韶关电网的现状和特点,利用暂态风险评估方法和模型对韶关电网进行安全风险评估。采用BPA数字仿真计算程序分析了韶关电网的暂态电压稳定性,以2009年韶关电网220kV主网的3种典型运行方式为评估对象,通过MATLAB编程,对单一故障和严重故障时电网的暂态风险进行评估,并对如何降低韶关电网的运行风险提出了相关的建议。     

计及关键场景的超大规模电网暂态安全风险评估方法

为解决超大规模规划电网暂态安全风险评估时考虑的场景和多重故障不全面的问题，提出一种多重暂态安全预想故障筛选方法，并开发能应用于实际电网的软件。首先，文章建立基于改进K-means聚类的关键场景生成指标和算法；其次，从系统降维的角度提出多重故障筛选思路，建立考虑功角稳定破坏风险、电压稳定破坏风险的多重故障筛选指标和算法；最后，基于PSD-BPA潮流程序，开发超大规模电力系统故障集合平台。以实际规划电网为例验证所提方法的有效性。     

电网安全评价的指标体系与方法

提出了一套较完整的电网安全评价指标体系,包括电网的安全供电能力、静态电压安全性、拓扑结构脆弱性、暂态安全性、风险指标5大类。该指标体系能够科学、全面地反映电网的安全水平,为电网安全应急技术措施的制定提供量化依据。改进了传统安全评价指标和方法,提出了系统N-K故障后失元件个数、最大供电区域指标、基于效用理论的过负荷、低电压、电压崩溃、功角失稳风险指标。该指标系统能够方便地对电网安全进行计算和分析,为电网的规划改造和安全生产运行提供了实用的辅助工具。最后以某电网为例,说明了所提指标体系的合理性和软件的实用性。     

电网在线安全稳定分析和预警系统

针对电网运行安全稳定分析由离线分析向在线化发展的要求，将电力系统的静态安全分析、电压安全分析、暂态安全分析和继电保护定值校核等子问题进行在线综合研究，建立了一套完整的基于能量管理系统和调度员培训模拟系统数据平台的在线综合安全预警及协调预防控制分析系统，并提出了电网在线安全稳定分析和预警安全评估体系，从综合安全预警的角度划分了电网的状态。该系统已在江西电网中得到应用，为运行人员由离线分析向在线分析、由“经验型”调度向“智能型”调度转变提供了良好的平台和辅助工具。     

考虑暂态稳定约束的极限传输容量分布式并行体系结构设计

针对预想故障集下,考虑暂态稳定约束的极限传输容量(total transfer capability,TTC)评估问题,以快速、高效地得到大规模互联电网的稳定极限,实现在线应用为目的,设计了一种分布式并行计算框架。研究了暂稳约束TTC评估的基本计算流程以及系统的整体体系结构。提出了一种优化的工作站群分布式并行计算模式。研究了系统设计中的一些关键子模块。所设计的分布式并行计算平台不仅能够方便地集成到现有的动态安全评估(dynamic security assessment,DSA)系统,同时还可作为离线仿真培训工具,对电力系统的特定情况进行更为详尽地分析。     

特高压同步电网安全性评估

重点研究特高压同步电网是否能满足我国电力系统安全稳定性的标准要求。在总体评估特高压同步电网安全稳定性的基础上，探讨进一步利用新技术提高系统安全稳定水平的可能性及效果。电网安全性分析的内容主要包括：电力系统的潮流及静态安全分析、暂态稳定性、动态稳定性、抵御严重故障能力及稳定控制措施、特高压交、直流输电系统相互影响及送、受端系统安全、无功平衡及调压、短路电流水平、提高系统稳定性及特高压电网输电能力的先进技术措施等。