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电网频率校正控制方法在高比例新能源电网的适应性

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电网技术 2024年第4期48卷 1543-1550,I0048页

作者：郄朝辉李威姜涛刘福锁李兆伟现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106

新能源出力由自然禀赋决定,在电力平衡约束下的高比例新能源电网运行方式调整范围逐渐增加,传统固定策略的频率校正控制方法失配风险不断提高。建立典型系统,给出了研究频率校正控制的电网运行场景域描述方法,计算了频率校正控制系统任... 详细信息

新能源出力由自然禀赋决定,在电力平衡约束下的高比例新能源电网运行方式调整范围逐渐增加,传统固定策略的频率校正控制方法失配风险不断提高。建立典型系统,给出了研究频率校正控制的电网运行场景域描述方法,计算了频率校正控制系统任一轮次适应的电网运行场景域。提出将控制量可整定的范围作为评价任一轮次适应性的指标,使用多个轮次的最小可整定范围评价频率校正控制系统的适应性。利用实际电网参数建立分析模型,计算频率校正控制系统适应的极限新能源接入比例。传统频率校正控制方法难以适应新能源比例高的场景,亟需新型控制方法。

关键词：频率校正控制失配风险新能源调频能力极限接入比例

基于多状态量特征的电网安全稳定紧急控制策略制定方法

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电力系统自动化 2024年第3期48卷 103-112页

作者：吕亚洲李威刘福锁薛峰李兆伟南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106

高比例新能源大电网的运行方式呈现强不确定性和强非线性,利用单一状态量作为方式字(如断面功率)制定的紧急控制策略失配风险愈发增加。基于扩展等面积准则量化分析理论,分析了节点功率注入空间变化引起主导模式稳定性变化及紧急控制策... 详细信息

高比例新能源大电网的运行方式呈现强不确定性和强非线性,利用单一状态量作为方式字(如断面功率)制定的紧急控制策略失配风险愈发增加。基于扩展等面积准则量化分析理论,分析了节点功率注入空间变化引起主导模式稳定性变化及紧急控制策略失配的机理,提出了一种从海量节点功率注入空间中获取影响策略失配的主导特征挖掘方法。基于主导特征的暂态稳定参与因子,通过主导特征量的分群聚合,提出基于多状态量特征的紧急控制策略扩展方式字确定方法。通过扩展紧急控制策略方式字,降低离线紧急控制策略失配风险,提高紧急控制策略的适应性。最后,以实际电网的算例验证了所提方法的有效性。

关键词：紧急控制暂态稳定扩展等面积准则策略失配多状态量参与因子

考虑多点并发功率冲击下暂态频率安全的系统惯量分配方法

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电力系统自动化 2024年第12期48卷 68-78页

作者：吴雪莲李兆伟黄锡芳刘福锁赖业宁黄慧南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106

随着新能源发电和区外直流馈入占比的增加,电网暂态频率安全约束下的惯量需求越来越迫切。文中分析了高比例新能源低惯量系统的频率响应特性,理论推导了大规模新能源低电压穿越下系统频率时空分布现象产生的原因与关键影响因素。从降低... 详细信息

随着新能源发电和区外直流馈入占比的增加,电网暂态频率安全约束下的惯量需求越来越迫切。文中分析了高比例新能源低惯量系统的频率响应特性,理论推导了大规模新能源低电压穿越下系统频率时空分布现象产生的原因与关键影响因素。从降低局部电网暂态频率最大偏差、避免局部第三道防线动作的角度,考虑频率时空分布特性,兼顾系统的负荷、新能源和直流的分布情况,提出了惯量在同步电网内不同区域之间的分配方法,指导系统中同步机组的开机与出力安排。基于中国华东实际电网的仿真分析表明,对于新能源发电和直流馈入量较大的电力系统,短路故障引起的多点并发功率冲击下系统频率时空分布差异显著,所提方法能够有效降低频率时空分布差异,降低局部系统暂态频率的最大偏差,验证了所提方法的有效性。

关键词：惯量分配频率时空分布新能源同步机组低电压穿越暂态频率安全

大扰动下计及风电场低穿恢复差异的频率响应估计方法

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电力系统自动化 2024年

作者：程昊吕亚洲李威刘福锁赖业宁张宇栋国电南瑞南京控制系统有限公司国家电网有限公司西南分部

随着风电渗透率的提高，海量风电场同时进入低电压穿越（LVRT）后将给电力系统带来巨大冲击，导致有功输出暂时性下降，电网频率迅速跌落甚至存在触发低频减载的风险，有必要对暂时性功率扰动下电网频率曲线进行快速在线估计，以制定相... 详细信息

随着风电渗透率的提高，海量风电场同时进入低电压穿越（LVRT）后将给电力系统带来巨大冲击，导致有功输出暂时性下降，电网频率迅速跌落甚至存在触发低频减载的风险，有必要对暂时性功率扰动下电网频率曲线进行快速在线估计，以制定相应的控制措施。然而，由于风电场内部存在的功率恢复差异使其LVRT曲线呈现不同形态，若忽略此影响将使频率曲线估计产生较大误差，且传统基于详细模型的时域仿真效率较低。因此，提出一种计及风电场LVRT有功功率恢复差异的扰动功率解析方法，将风电机组LVRT各阶段造成的有功扰动量采用分段函数进行描述，基于能量守恒原理对系统总的暂时性扰动功率进行精确估计。考虑风电的调频特性和虚拟惯量作用提出适用于高比例新能源电网的系统频率响应改进模型，并采用差分进化算法对基于实际数据的系统传递函数参数进行辨识，进而拟合出频率响应轨迹。基于IEEE 39节点系统与实际电网简化系统仿真验证了该方法在不同场景的适用性和可靠性。

关键词：低电压穿越暂时性扰动功率能量守恒参数辨识频率响应估计

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短时功率冲击下受端电网频率特性与对策

电力系统自动化 2024年

作者：黄锡芳朱玲李兆伟吴雪莲刘福锁李建华南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 国家电网有限公司华东分部

随着新能源的接入和直流馈入受端电网规模的增大，频率安全制约故障由直流闭锁等永久性功率冲击故障向短路故障等短时功率冲击故障转变，频率特性及对策适应性不明确。文中基于频率动态响应过程梳理关键要素含义，计及新能源、直流等动... 详细信息

随着新能源的接入和直流馈入受端电网规模的增大，频率安全制约故障由直流闭锁等永久性功率冲击故障向短路故障等短时功率冲击故障转变，频率特性及对策适应性不明确。文中基于频率动态响应过程梳理关键要素含义，计及新能源、直流等动态响应过程分析短时功率冲击下关键要素特性的变化。结合关键要素对频率特性的影响，从最大频率变化率、最大频率偏差及到达时间、准稳态频率偏差和频率时空分布4个方面研究短时功率冲击下的频率特性。最后，探讨受端电网应对短时功率冲击下频率问题的对策。

关键词：短时功率冲击交互作用频率安全频率安全控制

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电化学储能参与电网暂态功角稳定控制研究

电力电容器与无功补偿 2024年第2期45卷 160-168页

作者：王超汤凡常海军梁晓斌刘福锁张宇栋南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 南京211106 国电南瑞科技股份有限公司南京211106 国家电网公司西南分部成都610000

针对电网传统紧急控制资源的日益匮乏,利用电化学储能功率控制的快速性与双向控制能力,研究将其应用于电网暂态功角稳定控制。首先推导了计及电化学储能的双机等值模型,基于扩展等面积定则分析了储能改善电网暂态稳定裕度的原理。其次,... 详细信息

针对电网传统紧急控制资源的日益匮乏,利用电化学储能功率控制的快速性与双向控制能力,研究将其应用于电网暂态功角稳定控制。首先推导了计及电化学储能的双机等值模型,基于扩展等面积定则分析了储能改善电网暂态稳定裕度的原理。其次,提出了一种考虑设备保护与系统保护动作时序差异的储能电站有效工作时长计算方法,改善了紧急控制储能的工作效率。提出了计及储能的基于性能代价比多类措施协调控制策略制定方法,兼顾紧急控制的安全性与经济性,为电网暂态紧急控制提供在线辅助决策支撑。进一步提出了储能电站全景监控系统架构,为实现储能电站与电网紧急控制系统的交互提供了技术实践思路。最后西北电网实际算例验证了所提方法的有效性与合理性。研究结论可为规模化储能与高比例新能源电网第二道防线的扩展与建设提供理论参考。

关键词：电化学储能暂态功角稳定有效工作时长系统架构协调控制

考虑新能源短时波动的大电网在线暂态安全稳定控制方法

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电力系统自动化 2023年第20期47卷 166-173页

作者：张红丽刘福锁李威南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106

随着新能源的大规模并网,运行方式的时变特性增强,对在线紧急控制策略提出了新的要求。首先,基于扩展等面积准则,分析了惯量比、新能源故障穿越特性对新能源短时波动后等值发电机轨迹的影响,给出了新能源短时波动对控制影响的最恶劣场... 详细信息

随着新能源的大规模并网,运行方式的时变特性增强,对在线紧急控制策略提出了新的要求。首先,基于扩展等面积准则,分析了惯量比、新能源故障穿越特性对新能源短时波动后等值发电机轨迹的影响,给出了新能源短时波动对控制影响的最恶劣场景。然后,推导了最恶劣场景下紧急控制时刻等值发电机电磁功率突变量计算公式,进而快速得到紧急控制临界量。最后,制定了故障发生后根据实际运行方式字匹配相应控制策略的方法。仿真结果验证了所提方法的准确性和有效性,减少了在线紧急控制在新能源短时波动场景下的欠控风险。

关键词：短时波动新能源暂态稳定在线紧急控制

考虑解列后孤网暂态稳定性的解列时刻实时决策方法

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电力系统自动化 2022年第22期46卷 83-89页

作者：刘福锁方勇杰吴雪莲华北电力大学电气与电子工程学院北京市102206 智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏省南京市211006 国电南瑞科技股份有限公司江苏省南京市211006

失步解列时刻是影响解列后孤网能否保持同步稳定运行的关键参量,考虑孤网暂态稳定约束的解列时刻实时决策是需要持续开展研究的难题。文中分析了在解列时刻实时精准判断解列后孤网暂态稳定性面临的问题,梳理了解列时刻实时决策中需考虑... 详细信息

失步解列时刻是影响解列后孤网能否保持同步稳定运行的关键参量,考虑孤网暂态稳定约束的解列时刻实时决策是需要持续开展研究的难题。文中分析了在解列时刻实时精准判断解列后孤网暂态稳定性面临的问题,梳理了解列时刻实时决策中需考虑的关键因素,将决策问题分解为失步振荡的允许持续时间判断、解列后暂态稳定裕度最小的孤网识别和解列后孤网暂态稳定裕度局部极大值出现时刻判别等3个子问题。在假设可以无延时地获得系统运动轨迹的前提下,提出了一种解列时刻实时决策的方法。所提方法利用原系统失稳或失步作为启动判据,以电网对失步振荡持续时间的可接受性和解列后孤网暂态稳定裕度满足设定阈值为约束条件,根据估算的解列后孤网暂态稳定裕度随解列时刻的变化趋势指标,识别孤网暂态稳定裕度极大值的出现时刻,触发解列控制的执行。算例分析验证了所提决策方法的可行性和有效性。

关键词：电网解列暂态稳定暂态能量稳定裕度扩展等面积准则

考虑新能源不确定性的暂态稳定预防控制结构优化方法

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电力自动化设备 2023年

作者：郄朝辉李威姜涛刘福锁东北电力大学电气工程学院南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司)

新能源不确定性对电网在线预防控制的影响已逐渐由量变向质变转变，预防控制寻优的复杂度和计算量大幅提高。为满足在线预防控制求解质量和求解效率的需求，将机器学习、结构优化方法和时域仿真方法相结合。为降低在线计算量，分析典型... 详细信息

新能源不确定性对电网在线预防控制的影响已逐渐由量变向质变转变，预防控制寻优的复杂度和计算量大幅提高。为满足在线预防控制求解质量和求解效率的需求，将机器学习、结构优化方法和时域仿真方法相结合。为降低在线计算量，分析典型系统的电网稳定性函数结构，基于稳定性函数结构利用机器学习方法离线构建稳定域。为解决控制措施冲突的问题，引入结构优化方法，构建预防控制的二次约束规划模型，实现预防控制措施的协调以及模型的快速求解。为保证控制措施的可靠性，基于可信性评价指标筛选高风险算例，迭代计算使所有高风险场景时域校核的结果均稳定。在实际电网中验证了所提方法的可行性与有效性。

关键词：不确定性预防控制暂态稳定稳定域算例筛选