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多直流馈入背景下江苏电网的直流换相失败问题评估及动态无功协调控制方法

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电力建设 2024年

作者：许凌张君黎张梦瑶王国腾徐政浙江大学电气工程学院国家电网有限公司华东分部

在以新能源和直流馈入为主的新型受端电网中，常规直流换相失败问题常威胁着系统的安全运行。为此，本文归纳和提出了三项用于评估直流换相失败问题严重程度的指标，并以江苏电网为例分析了直流换相失败严重程度。然后，针对严重换相失... 详细信息

在以新能源和直流馈入为主的新型受端电网中，常规直流换相失败问题常威胁着系统的安全运行。为此，本文归纳和提出了三项用于评估直流换相失败问题严重程度的指标，并以江苏电网为例分析了直流换相失败严重程度。然后，针对严重换相失败问题，提出了一种用于加强直流恢复能力的动态无功协调控制方法。该方法先根据潮流控制目标确定系统运行边界和柔直换流站等设备出力，再基于电压交互因子筛选出与目标直流强相关的动态无功源，进而通过动态无功协调控制策略，以加强目标直流换相失败后的恢复能力。最后，在江苏电网实际算例中进行了测试，验证了所提动态无功协调控制方法的有效性。

关键词：换相失败受端电网模块化多电平换流器统一潮流控制器混合级联直流系统

频率偏差与电压刚度约束下多馈入直流优化调度方法

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中国电力 2024年

作者：沈舒仪王国腾但扬清孙飞飞黄莹徐政国网浙江省电力有限公司经济技术研究院浙江大学电气工程学院

基于电网换相换流器(line commutation converter， LCC)的特高压直流输电系统(ultra-high voltage Direct current， UHVDC)是远距离大容量输电的主要技术手段。为尽可能避免系统稳定裕度不足带来的直流降功率事件，提出一种频率偏差... 详细信息

基于电网换相换流器(line commutation converter， LCC)的特高压直流输电系统(ultra-high voltage Direct current， UHVDC)是远距离大容量输电的主要技术手段。为尽可能避免系统稳定裕度不足带来的直流降功率事件，提出一种频率偏差与电压刚度约束下的多直流馈入受端电网优化调度方法。首先，基于一次调频模型，推导出频率稳定性对系统中最大直流输送功率的约束条件；其次，提出评价多直流同时换相失败恢复特性的电压刚度指标，并基于该指标建立多直流馈入受端电网的电压稳定约束；然后，综合考虑频率和电压稳定约束以及多种运行约束的情况下，建立多直流馈入受端电网优化调度模型；最后，在一个修改的IEEE 39节点中进行测试，结果表明利用所提方法能够通过改变开机方式和直流功率，保证系统频率和电压稳定性满足要求，避免强直弱交带来的安全稳定风险。

关键词：多直流馈入受端电网频率稳定约束电压稳定约束优化调度电网换相换流器

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新型电力系统的全能型静止同步机优化配置

电力系统及其自动化学报 2024年第5期36卷 141-149页

作者：李玲芳王国腾陈义宣游广增黄莹徐政云南电网责任有限公司电网规划研究中心昆明650011 浙江大学电气工程学院杭州310027

提出一种用于提升频率和静态电压稳定性的全能型静止同步机优化配置方法。首先,推导出频率稳定的约束解析表达式,并基于奇异值理论建立系统静态电压稳定约束,建立考虑频率和静态电压稳定约束的全能型静止同步机优化配置模型;然后,将全... 详细信息

提出一种用于提升频率和静态电压稳定性的全能型静止同步机优化配置方法。首先,推导出频率稳定的约束解析表达式,并基于奇异值理论建立系统静态电压稳定约束,建立考虑频率和静态电压稳定约束的全能型静止同步机优化配置模型;然后,将全能型静止同步机优化配置模型分解为选址定容主问题和稳定裕度计算子问题,通过主问题和子问题的交替求解实现最优解的近似逼近;最后,在一个修改的IEEE 39节点系统中进行测试,验证了所提方法的有效性。

关键词：新型电力系统全能型静止同步机频率稳定性电压稳定性优化配置

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多直流馈入受端电网的最大受电能力估计方法

电力系统及其自动化学报 2024年第4期36卷 150-158页

作者：李建华王国腾陆建宇张怡静黄莹徐政国家电网有限公司华东分部上海200120 浙江大学电气工程学院杭州310027

为保证多直流馈入受端电网稳定运行,提出一种静态稳定约束下多直流馈入受端电网的最大受电能力估计方法。首先,基于奇异值理论推导出多直流馈入受端电网静态电压稳定约束;然后,在考虑静态电压稳定性约束的情况下,建立多直流馈入受端电... 详细信息

为保证多直流馈入受端电网稳定运行,提出一种静态稳定约束下多直流馈入受端电网的最大受电能力估计方法。首先,基于奇异值理论推导出多直流馈入受端电网静态电压稳定约束;然后,在考虑静态电压稳定性约束的情况下,建立多直流馈入受端电网优化调度模型;接着,给出一种计及静态电压稳定约束的优化调度模型分段线性求解方法,并基于该方法给出最大受电能力估计方法;最后,通过修改的IEEE39节点系统验证本文所提方法的有效性。

关键词：多直流馈入电网静态电压稳定性最大受电能力电网换相换流器分段线性

基于RDMA和持久内存的多副本复制协议设计与实现

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基于RDMA和持久内存的多副本复制协议设计与实现

作者：王国腾华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着低传输延迟的远端直接内存访问(Remote Direct Memory Access,RDMA)技术和低持久化存储开销的新型持久性内存(Persistent Memory,PM)技术逐渐成熟,其被广泛用于加速分布式副本的数据复制过程。然而,现有复制协议为了保证强... 详细信息

近年来,随着低传输延迟的远端直接内存访问(Remote Direct Memory Access,RDMA)技术和低持久化存储开销的新型持久性内存(Persistent Memory,PM)技术逐渐成熟,其被广泛用于加速分布式副本的数据复制过程。然而,现有复制协议为了保证强一致性的本地读取往往要求在更新提交之前完成所有副本的数据拷贝,这增加了关键路径上的复制开销同时限制了扩展性。此外,随着持久化硬件技术的成熟,少量的关键数据副本即可提供足够的故障恢复冗余。如何利用新硬件实现性能,可靠性和强一致性保证之间的平衡成为当下复制协议设计的一个核心挑战。为了解决现有复制协议上述的不足,提出了一种基于RDMA和PM的元数据和数据解耦的异步数据复制协议,该复制协议包含两部分关键内容。首先,该协议将复制协议中的成员划分为主节点对和副本节点链,主节点对利用PM的低开销持久化特性进行快速同步复制并提供故障恢复保证;从节点链以链式拓扑组织,接收主节点对的元数据广播,同时通过上下游内存感知的数据放置策略使用单边RDMA通信进行低延迟且低CPU消耗的异步数据复制,以提供额外的数据冗余以及负载均衡的本地读取。其次,为了满足该复制协议高吞吐、低延迟的设计要求,提出了一种基于RDMA和PM的高性能多线程数据复制框架。该复制框架首先提供了高效的大页持久内存管理策略;其次实现了高性能的多线程RDMA复制框架,并应用了RDMA批处理消息确认优化;最后设计了共享数据访问和分区数据访问的并发控制机制,引入了缓存友好的多线程消息队列,保证了多线程复制的效率。实验结果表明,这种解耦的异步数据复制协议在高性能多线程复制框架的实现下,比现有的最先进的链拓扑和星形拓扑复制协议的在特定负载的写延迟最高可降低83%,平均写延迟降低71%;在16 KB大粒度复制负载下吞吐最高提升3.5倍,平均吞吐提高89%。同时具有良好的节点间和多线程可扩展性。源自实验结果的结论也可以为数据复制应用如何选择复制协议提供指导意义。

关键词：复制协议一致性模型远端直接内存访问持久性存储器

MMC-HVDC接入对同步发电机阻尼转矩的影响机理分析

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电力系统自动化 2022年第9期46卷 99-108页

作者：薛翼程王国腾张哲任徐政浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

模块化多电平换流器型柔性直流输电(MMC-HVDC)接入可能引起同步发电机之间发生低频振荡失稳。为此,研究了采用功率同步控制和电流矢量控制的MMC-HVDC对同步发电机阻尼转矩的影响机理。首先,建立考虑模块化多电平换流器(MMC)影响的同步... 详细信息

模块化多电平换流器型柔性直流输电(MMC-HVDC)接入可能引起同步发电机之间发生低频振荡失稳。为此,研究了采用功率同步控制和电流矢量控制的MMC-HVDC对同步发电机阻尼转矩的影响机理。首先,建立考虑模块化多电平换流器(MMC)影响的同步发电机改进Heffron-Philips动力学模型。随后,采用复转矩分析法,研究MMC通过网络动态耦合导致发电机出现负阻尼转矩的机理。进而,采用参数灵敏度分析,讨论和对比了两种典型控制策略下,导致同步发电机发生振荡失稳的MMC关键控制环节。最后,对采用功率同步控制的MMC提出了一种辅助控制策略,能够消除由其接入引起的同步发电机负阻尼转矩。基于PSCAD/EMTDC下搭建的多机系统电磁暂态仿真模型,验证了所提辅助控制策略的有效性和鲁棒性。

关键词：模块化多电平换流器阻尼转矩小干扰功角稳定性低频振荡功率同步控制

白鹤滩-江苏特高压混合级联直流系统运行特性分析方法

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电力自动化设备 2022年第6期42卷 118-125页

作者：董芷函王国腾徐政李建华丁浩寅浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 国家电网华东电力调控中心上海200120

白鹤滩—江苏特高压混合级联直流系统逆变侧由电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)串联组成。为保证混合级联直流系统投运后安全稳定运行,从混合级联直流系统稳态响应特性、逆变侧LCC换流母线电压稳定性、MMC暂时过电压估算... 详细信息

白鹤滩—江苏特高压混合级联直流系统逆变侧由电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)串联组成。为保证混合级联直流系统投运后安全稳定运行,从混合级联直流系统稳态响应特性、逆变侧LCC换流母线电压稳定性、MMC暂时过电压估算以及逆变站出线热稳裕度计算4个方面出发,提出了一种混合级联直流系统运行特性分析方法。仿真结果表明,所提方法可以快速、准确分析混合级联直流系统运行特性,定位系统运行薄弱环节。根据分析结果:部分工况下白鹤滩—江苏特高压混合级联直流系统的稳态响应特性较差,功率传输能力降低;交流短路故障下,MMC存在暂时过电压问题,从而影响白鹤滩—江苏特高压混合级联直流系统的正常运行。

关键词：电网换相换流器模块化多电平换流器混合级联直流系统响应特性暂时过电压

计及安全稳定约束的多直流送出电网新能源极限渗透率估计方法

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电力自动化设备 2023年第9期43卷 236-242页

作者：陈义宣王国腾李玲芳游广增孙鹏黄莹徐政云南电网有限责任公司电网规划研究中心云南昆明650011 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

基于电网换相换流器的高压直流系统是大型能源基地电力外送的重要技术手段,然而新能源渗透率的提高会降低送端电网的安全稳定性.为保证多直流送出电网的安全稳定运行,提出一种计及安全稳定约束的多直流送出电网可承受新能源极限渗透率... 详细信息

基于电网换相换流器的高压直流系统是大型能源基地电力外送的重要技术手段,然而新能源渗透率的提高会降低送端电网的安全稳定性.为保证多直流送出电网的安全稳定运行,提出一种计及安全稳定约束的多直流送出电网可承受新能源极限渗透率估计方法.推导各类安全稳定约束的表达式,包括短路电流约束、多直流短路比约束以及频率稳定约束;在考虑安全稳定约束的情况下建立多直流送出电网优化调度模型;给出优化调度模型分段线性求解方法,并基于该方法提出新能源极限渗透率估计方法.修改的IEEE 39节点系统仿真结果验证了所提方法的有效性.

关键词：多直流送出电网安全稳定约束新能源极限渗透率电网换相换流器分段线性

含混合级联直流系统的多馈入直流系统换相失败恢复协调控制策略

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南方电网技术 2022年第2期16卷 41-49页

作者：陈倩王国腾徐政缪源诚李建华浙江大学电气工程学院杭州310027 国家电网华东电力调控中心上海200120

在江苏电网中,多直流同时换相失败将严重威胁电网的安全稳定运行。提出了一种考虑了混合级联直流系统的多直流换相失败恢复协调控制策略。首先,通过分析多馈入短路比指标的局限性,提出了多馈入运行短路比指标,并归纳出多馈入直流系统换... 详细信息

在江苏电网中,多直流同时换相失败将严重威胁电网的安全稳定运行。提出了一种考虑了混合级联直流系统的多直流换相失败恢复协调控制策略。首先,通过分析多馈入短路比指标的局限性,提出了多馈入运行短路比指标,并归纳出多馈入直流系统换相失败恢复应当遵循的时序配合原则。然后,针对多馈入直流系统换相失败恢复过程中出现多次换相失败的问题,基于多馈入运行短路比,提出一种考虑了混合级联直流系统的两段式多直流换相失败恢复协调控制策略,以减少直流换相失败次数,提高交直流系统的安全稳定性。最后,在PSS/E中,以江苏电网为例进行仿真研究。根据仿真结果,所提控制策略可有效减少直流换相失败次数、缩短系统故障恢复时间。

关键词：多馈入直流系统混合级联直流系统换相失败协调控制策略