含多端柔性直流互联的交直流电力系统静态安全分析

含电压源换流器的多端直流系统在工作原理及控制方式上与常规直流系统存在本质区别,现有静态安全分析无法直接对含多端柔性直流的交直流系统分析计算。文中以传统交流电网静态安全分析为基础,首先,提出了多端柔性直流混联系统的交直流静态安全分析计算框架,阐述了功能实现方法及采用的关键技术。然后,在预想故障计算中考虑了交直流电网运行条件变化情况,保证计算结果与实际电网运行状态一致,提高了静态安全分析计算的准确性。最后,通过构建含四端柔性直流的交直流混联系统仿真模型,验证了算法的有效性和实用性。     

大规模交直流混联电网在线静态安全分析

南方电网总调能量管理系统(EMS)采用了先进的分布式建模技术,其在线静态安全分析需要对包括五省区220kV以上的交直流混联电网大模型进行计算,普通的潮流开断或补偿法难以满足南方电网大模型计算的效率要求。文章采用了基于图上作业的稀疏矢量和因子表修正技术来解决这一问题。图上作业法的稀疏矢量将开断计算工作量缩小到点集的路集上。因子表修正则利用递归与递推方法来减少因子表重新分解的工作量,加快计算速度。与EMS全潮流计算和BPA的对比计算表明,所提出的算法是合理的,且已在南方电网总调EMS有效地运行了两年多。     

基于安全距离灵敏度的交直流混联系统安全校正策略

大型交直流混联系统中,直流系统的大容量、灵活可控等特征使得交直流混联电网的动力学特性有了根本变化,运行控制难度急剧增大。直流闭锁后潮流的大范围转移将严重影响系统的稳定运行,迫切需要研究交直流混联系统的安全校正策略。为此,提出一种基于静态安全距离灵敏度的交直流混联系统安全校正方法。在交直流混联系统静态安全域理论的基础上,为了适应电力系统在线计算的要求,对安全域边界面进行线性回归拟合并给出修正安全距离及其灵敏度的计算方法。通过对安全域的伸缩变化以表征不同维度变量的控制代价,并在此基础上求取安全校正指导矢量。根据各控制变量对指导矢量的灵敏度和各控制变量的实际调节能力对其进行排序,并依次将其代入安全校正模型中进行求解,以使得调节过程中的总调整量最小。对改造后的IEEE 39节点交直流混联系统和简化实际电网进行分析计算,结果验证了所提安全校正策略的正确性与有效性。     

基于灵敏度分析的柔性交直流电网可靠性提升方法

柔性交直流电网可以实现有功功率和无功功率独立控制,适用于远距离大容量输电、可再生能源接入、能源互联网等场景,是未来电网的重要发展趋势。针对目前缺少对柔性交直流可靠性定量评估,以及对柔性交直流电网的可靠性提升方法研究不足的问题,提出基于灵敏度分析的柔性交直流电网可靠性提升方法。该方法首先针对柔性交直流电网不同工作模式,计算交直流系统可靠性指标。其次,通过可靠性指标的灵敏度分析,判断系统中的薄弱元件。在此基础上,针对薄弱元件进行可靠度灵敏度分析,结合经济性成本确定提升元件可靠性应改进的构成部件。最后,结合张北柔性交直流电网工程方案说明本文所提方法的应用价值。     

计及TCSC的交直流系统静态电压稳定性分析

基于交直流系统潮流方程雅可比矩阵的特征结构分析法,提出了一种利用可控串联补偿器(thyristor controlled series compensator,TCSC)提高交直流系统静态电压稳定性的方法。该方法研究了交直流系统潮流方程雅可比矩阵的最小模特征值,以节点电压对无功功率变化的灵敏度为指标,结合参与因子,判断全电网中最有可能发生电压不稳定的节点或者区域,从而为系统无功功率补偿装置的配置提供决策依据。对美国西部5机14节点系统进行了仿真计算,验证了TCSC在交直流系统中提高静态电压稳定性的可行性、有效性和正确性。     

基于静态安全域的交直流混联大电网关键线路辨识

特高压直流输电系统的相继投运导致电力系统运行特性改变,交直流混联大电网的薄弱环节将出现变化。为辨识出交直流混联电网中的关键线路,避免大停电事故的发生,提出一种基于静态安全域的交直流混联电网关键线路辨识方法。采用静态安全域分析方法构建交直流混联电力系统的静态安全域,考虑交流线路潮流越限与直流逆变站闭锁判据,结合支路潮流模型,提出适用于交直流混联电力系统的静态安全裕度计算方法。以静态安全裕度为指标,给出交直流混联电力系统的关键线路辨识流程。最后使用江西电网实际电力系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

交直流互联下的大型受端电网静态电压稳定性研究框架与应用

随着负荷快速增长和电网建设受限制,交直流互联运行系统的受端电网面临电压不稳定的风险越来越大。根据静态电压稳定性分析成熟方法及工具,进一步发展交直流互联下大型受端电网静态电压稳定性研究框架,并应用于西电东送受端电网———广州电网,求出大型复杂电网静态电压稳定约束下的负荷裕度和电压裕度,并利用模态分析法判断电网薄弱节点,对电网的安全稳定运行提供有用的建议,同时也为其他交直流系统受端电网开展相关研究提供可选择的分析方法和计算工具。     

基于电压灵敏度的交直流电力系统静态电压安全域评估方法

特高压直流可能导致近区电网潮流分布不合理,造成电压越限。针对这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的交直流混联系统静态电压安全域的快速评估方法。首先结合直流系统准稳态模型得到交直流系统潮流方程,通过对系统功率方程求偏导数得到节点注入功率和支路导纳对电压的灵敏度,进一步给出基于灵敏度的节点电压变化量计算方法。然后设置预想故障集,并将其中的事故等值为节点功率扰动与支路导纳的变化,计算出各种事故后节点电压的变化量。最后基于电压变化量最大值和最小值评估静态电压安全域,给出具体的节点电压安全运行范围。通过对四机两区域的交直流系统及江西500 kV电网的仿真,验证了所提出的评估方法的可行性。     

电网动态无功配置选址的修正轨迹灵敏度分析法

随着特高压交直流混联电网的深化发展,系统对电压及无功调节的要求越来越高,动态无功补偿装置的应用前景趋好,然而目前仍缺少实用的能指导动态无功配置选址的有效方法。为此,提出了一种基于静态灵敏度、时域仿真和轨迹灵敏度的动态分析与静态分析相结合的修正轨迹灵敏度分析方法,该方法可有效反映动态无功补偿装置对系统各节点电压的全局改善程度,为动态无功最优配置选址提供量化指标。最后,通过IEEE39母线系统和特高压交直流混联电网,验证了该方法的正确性与有效性。     

考虑新能源不确定波动的交直流混联电网静态电压稳定裕度区间计算

随着新能源发电技术与直流输电技术在大电网中的广泛应用，需要提出含新能源的交直流混联电网静态电压稳定分析方法。为此，该文针对含常规直流输电和多端柔性直流输电的交直流混联电网，采用区间数描述新能源电站出力的不确定波动，建立了交直流混联电网静态电压稳定裕度(static voltage stability margin,SVSM)区间计算的2个双层最优潮流模型，即计算SVSM区间上界的min-min模型和计算SVSM区间下界的max-min模型。计算区间SVSM上界的min-min双层优化模型可直接合并为单层优化模型求解。计算SVSM区间下界的max-min模型需要先通过二阶锥松弛和凸包络松弛等方法将内层模型转化为凸规划模型，并通过对偶优化理论得到内层凸规划模型的对偶规划模型，进而转化为单层优化模型求解。通过对修改后的IEEE-39节点系统和南方电网2个交直流混联电网算例的计算分析，并与蒙特卡洛抽样法和拉丁超立方抽样法的计算结果比较，验证了所提出方法的正确性与高效性。     

中国南方电网在线分布式建模系统研究与设计

为了满足中国南方电网全局协调控制和在线安全稳定分析的需要，基于IEC 61970标准，提出了南方电网在线分布式建模系统的设计方案。各省调能量管理系统（EMS）通过调度数据网自动向总调EMS远程在线传输各自的电网模型和图形，在总调侧完成模型和图形的自动拼接，在线自动生成包括南方电网500 kV/220 kV交流系统和高压直流输电系统的全局模型和图形。给出了总体方案，详细设计了总调侧和省调侧的软件体系结构。介绍了关键技术，包括:模型边界的确定和维护、设备命名规范和处理技术、公共信息模型（CIM）扩展、CIM拼接、可缩放矢量图形（SVG）拼接和组织、交直流混合全模型在线高级应用、校验和运行维护机制等，设计了主要性能指标。该系统的实施将为建设中的南方电网新EMS、网省协调自动电压控制（AVC）、在线安全预警和预决策系统提供完整的在线模型。     

基于模型拼接与外网等值的南方电网在线模型协调方法

根据南方电网的调度生产实践,给出了基于模型拼接与外网等值的网省在线模型协调方法.通过模型拼接方法,在南网总调侧形成了500 kV/220 kV南方电网全网模型、图形和数据,供能量管理系统(EMS)进行在线计算使用.通过外网等值,由南网总调为五省区中调在线生成外网等值信息.各中调将外网等值数据应用到各自的EMS在线网络分...     

南方电网调度员培训仿真系统关键技术研究与应用

南方电网有两个显著的特点：一是交直流混合运行且规模巨大;二是远程送电有大功率的跨省流动。因此,南方电网总调新一代调度员培训仿真系统（DTS）的关键技术包括分布式建模、自动生成在线教案和制定高效联合演习模式。在分布式建模技术方面,给出了利用边界切割内外网区域进行模型拼接的算法流程;在自动生成在线教案方面,给出了交直流混合状态估计的方法;在演习模式方面,提出了"分散建模、统一仿真"和"统一调度、就地操作"的演习模式。南方电网总调新一代DTS中的建模厂站数已达到879个,DTS软件系统已在南方电网总调稳定有效运行4年以上。现场应用表明,所研发的DTS关键技术是可行的、有效的。     

南方电网交直流系统的简化方法

为了在PSCAD/EMTDC中搭建南方电网交直流系统,研究南方电网交直流动态特性,提出了简化南方电网大规模交直流系统的方法。该方法保留交直流系统中500 kV电压等级的主干网架、直流线路以及直流换流站与主干网架的交流通道,而对交流系统220 kV及以下电压等级的低压网络进行简化等值。具体包括以下步骤:首先对主干网架上的500 kV母线进行无误差的简化;然后对系统中所有500 kV母线进行扫描,确定每个500 kV母线所连的低压网络;最后对每个500 kV母线下的低电压等级网络进行简化,对等值发电机和负荷的动态参数进行聚合。使用文中所述方法对南方电网交直流系统进行简化。动态仿真结果及误差分析验证了该方法的有效性。     

含±800 kV云广直流的南方电网交直流系统 RTDS仿真研究

云广±800 kV特高压直流输电系统投运后（2009年单极投运,2010年双极投运）,南方电网结构将更为复杂,交直流并联运行特点愈发显著。因此,建立了南方电网2010年交直流并联电网全电磁暂态RTDS实时仿真模型,并进行仿真分析。结果表明：云广直流系统在孤岛方式下全功率运行时,南方电网系统可能会出现约0.6 Hz振荡,可以通过降低云广直流传输功率解决该问题;云广直流系统发生双极闭锁故障,将影响南方电网稳定运行,须预先研究合适的安稳策略。     

国家电力调度通信中心调度员培训模拟系统

国家电力调度通信中心(简称国调)承担着特大规模交直流混合运行的全国互联电网的调度管理任务。文章介绍了国调调度员培训模拟系统(dispatcher training simulator,DTS)的技术路线、软硬件结构,详细阐述了其突出的技术特点, 内容包括：220 kV外网准确自动拼接建模、在线精确仿真、多回交直流混合运行电力系统仿真、HVDC详细模型仿真、国调DTS与网调DTS互联协同仿真、基于安全模式下WEB交互操作的跨级调度联合反事故演习等。     

南方电网整定计算数据交换模式研究

随着南方电网规模的不断扩大与分层管理,目前南方电网主网与各省(区)电网间的继电保护整定计算所用数据交换模式已经难于满足越来越强的数据交换需求。分析了当前南网总调与各省区中调进行整定计算用数据交换的模式,研究了中调220 kV厂站等值的变化对南网直调500 kV系统的影响,提出了南方电网数据一体化管理系统方案。该方案的特点是对基础数据进行集中维护管理。