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巴西电网失步解列情况分析及启示

电网技术 2019年第4期43卷 1111-1121页

作者：刘云国家电网巴西控股公司巴西里约热内卢20071004

失步解列是防止电网事故扩大而导致电网崩溃及大面积停电的最后一道防线,在大电网中广泛应用。2018年3月21日,巴西电网解列事件中,北部、东北部电网先后与主电网解列,巴西电网瓦解为3片。由于同步电网网架复杂、故障性质复杂、全局实测... 详细信息

失步解列是防止电网事故扩大而导致电网崩溃及大面积停电的最后一道防线,在大电网中广泛应用。2018年3月21日,巴西电网解列事件中,北部、东北部电网先后与主电网解列,巴西电网瓦解为3片。由于同步电网网架复杂、故障性质复杂、全局实测信息不足,失步保护的策略制定、实时判断和实时配合面临挑战。本次电网故障过程中系统解列的发生和发展过程体现了巴西区域电网联网架构、系统解列设备配置和参数整定、运行和管理等方面的自身特点。与中国电网实践相比,巴西电网发展具有自身理念,一是,电网管理方面,私有化特许经营体制对电网规划严格执行和电网系统保护参数适应性提出挑战;二是,输电网方面,电压等级密,若干主干网电压等级偏低,全国同步电网分层分区结构不明显,广泛应用各电压等级电磁环网。此次停电中电网解列过程,对巴西境内在建、在运的我国输电资产的管理提升具有重要参考价值。

关键词：同步电网失步解列断面电压等级电磁环网

基于支路势能函数失步判据的华中电网失步解列策略

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高电压技术 2017年第7期43卷 2410-2416页

作者：邵德军徐友平奚江惠张志强张顺孙海顺国家电网公司华中分部武汉430077 中国电力科学研究院北京100192 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 武汉430074

现有的失步解列装置缺乏信息共享,失步断面各支路常常不能同时解列,进而导致振荡中心迁移,无法正确解列。为了保证失步解列装置能准确解列失步断面,按照省间调度分区和省内同调分群的思路,提出首先通过离线数字仿真确定系统断面解列方... 详细信息

现有的失步解列装置缺乏信息共享,失步断面各支路常常不能同时解列,进而导致振荡中心迁移,无法正确解列。为了保证失步解列装置能准确解列失步断面,按照省间调度分区和省内同调分群的思路,提出首先通过离线数字仿真确定系统断面解列方案策略表,然后以支路暂态势能指标作为断面两端系统失步的实时判据,在线查询系统断面解列方案策略表,从而确定系统解列方案,并对华中电网典型解列算例进行了仿真分析。仿真结果表明:支路势能函数作为解列判据能够有效识别系统失步断面,利用所提出的失步解列策略能够有效避免同一断面不同回路就地解列判据动作不一致造成的振荡中心迁移问题,也能保证振荡中心落在省内时解列装置正确动作。研究结果可为电网失步解列提供参考。

关键词：华中电网支路势能函数失步解列离线仿真解列断面在线决策

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考虑振荡中心漂移的解列新方案

电网技术 2015年第4期39卷 1082-1087页

作者：冯康恒张艳霞刘志雄李婷马桦岩智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市南开区300072

研究了系统失步时两侧电势幅值不相等及系统运行方式变化对振荡中心和失步中心的影响,构造了振荡中心位置函数,提出一种新的解列方案。该方案利用ucos?配合振荡中心位置函数的变化率启动解列装置,综合振荡中心的漂移特点、失步中心的位... 详细信息

研究了系统失步时两侧电势幅值不相等及系统运行方式变化对振荡中心和失步中心的影响,构造了振荡中心位置函数,提出一种新的解列方案。该方案利用ucos?配合振荡中心位置函数的变化率启动解列装置,综合振荡中心的漂移特点、失步中心的位置和解列后孤岛不平衡度来搜索解列断面,能有效区分同步振荡和失步振荡,捕捉振荡中心的变化轨迹和失步中心的位置,不受系统运行方式变化和结构改变的影响。MATLAB仿真验证了所提方案的有效性。

关键词：失步振荡振荡中心失步中心不平衡度解列断面

应用临界失稳模式预测判断电力系统解列面的新方法

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电网技术 2006年第5期30卷 44-48页

作者：李颖晖张保会于广亮谢欢西安交通大学陕西省西安市710049

为故障后临界失稳的电力系统确定解列断面以平息系统振荡可以防止系统完全崩溃。文章首先在基于流形变换的方法预测电力系统临界失稳模式的基础上,用预测到的临界失稳模式对系统中的发电机进行分群;然后将系统接线图转化为节点带权的无... 详细信息

为故障后临界失稳的电力系统确定解列断面以平息系统振荡可以防止系统完全崩溃。文章首先在基于流形变换的方法预测电力系统临界失稳模式的基础上,用预测到的临界失稳模式对系统中的发电机进行分群;然后将系统接线图转化为节点带权的无向图,用图论的方法寻找应切除的支路集合,使得每个机群的不平衡功率最小,从而构成系统的解列面:最后采用新英格兰10机39节点系统作为算例,用预测到的临界失稳模式搜索、判断系统故障后的解列面。后续仿真表明,按上述方案解列系统能够尽快平息各机群的振荡。

关键词：电力系统临界失稳模式解列断面

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基于PMU的电力系统失步解列研究

基于PMU的电力系统失步解列研究

作者：田雨华北电力大学

学位级别：硕士

随着电网互联程度的加深和电网规模的扩大,电力系统中扰动引发的暂态失稳有可能会导致大面积的停电事故,从而造成严重的社会与经济损失。PMU的出现为电力系统暂态稳定问题的分析提供了新的思路,使得从整个系统的角度研究失步解列问题成... 详细信息

随着电网互联程度的加深和电网规模的扩大,电力系统中扰动引发的暂态失稳有可能会导致大面积的停电事故,从而造成严重的社会与经济损失。PMU的出现为电力系统暂态稳定问题的分析提供了新的思路,使得从整个系统的角度研究失步解列问题成为可能。当电力系统遭受大的扰动或故障失去同步时,利用PMU提供的实时暂态信息可以快速并准确地识别系统中的失稳区域,然后选择在合适的解列断面和解列时机进行解列,从而可以平息系统的振荡,确保电力系统安全稳定运行。本文首先针对当前失步解列问题的研究现状,比较总结了各类传统方法的特点,并分析了人工智能算法在失步解列问题上的应用。为提高了支持向量分类机和回归机算法的准确度和计算速度,采用留一交叉验证法对该算法进行了改进,并通过MATLAB验证了改进算法的有效性,可满足在线分析PMU信息的要求。其次提出了一种基于PMU实时数据信息,结合改进的支持向量分类机算法的电力系统在线分区新方法。该在线分区方法可以根据功角情况将电力系统分区,再结合基于在线分区的解列割集搜索算法,可以迅速确定故障下电力系统的解列断面。通过对甘肃电网实例进行仿真,验证了该解列断面确定方案的可行性。再次提出了一种基于PMU实时数据信息,结合改进支持向量回归机算法的自适应解列时机确定新方案。该方案基于改进支持向量回归机算法对故障后发电机组的频率偏差?f进行预测,再结合实时功角情况自适应确定解列的时机,避免解列得过早或过晚,保证电力系统的安全运行。应用该自适应解列时机确定方案对甘肃电网实例进行了仿真分析,验证了方案的有效性。

关键词：同步相量测量单元改进支持向量机失步解列解列断面解列时机

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电力系统主动解列控制方案研究

电力系统主动解列控制方案研究

作者：卞仁杰南京师范大学

学位级别：硕士

随着特高压输电技术的发展,在带来巨大经济效益的同时,电力系统的安全稳定问题也日渐受到关注。如何阻隔故障在电网中的传播,避免发生大停电事故值得重点思考。主动解列控制是一种在系统失去同步之前主动将电网解列为若干孤网,以避免系... 详细信息

随着特高压输电技术的发展,在带来巨大经济效益的同时,电力系统的安全稳定问题也日渐受到关注。如何阻隔故障在电网中的传播,避免发生大停电事故值得重点思考。主动解列控制是一种在系统失去同步之前主动将电网解列为若干孤网,以避免系统崩溃的有效手段。本文主要针对解列断面及解列时刻两个方面进行研究,提出一整套控制方案,主要工作内容如下:基于EEAC(Extended equal-area criterion扩展等面积准则)理论量化评估电力系统暂态稳定性的基本思想,分析了系统暂态稳定性评估的判据以及轨迹稳定裕度的计算方法;从机理上分析了失步振荡产生的原因,并结合算例从动作时刻的角度就失步解列与主动解列控制对解列后孤网稳定性的影响进行比较,为后续章节提供研究前提及理论基础。针对解列断面选择的问题,提出一种“发电机同调分群+分区割集搜索+断面优化”的主动解列断面选择方案。该方案首先基于EEAC理论将发电机受扰轨迹分为互补的两群;再根据领前群群内轨迹的非同调程度,聚类得到系统所有潜在的同调分群;然后基于广度优先搜索算法分别得到系统每种失稳模式对应的初始解列断面;最后考虑孤网网架结构的破坏程度及功率不平衡程度,基于启发式变邻域搜索算法进一步优化解列断面,并结合一个39节点系统的算例验证了方案的有效性。针对解列时刻的问题,提出一种基于故障触发的主动解列控制方案。该方案首先基于在线方式计算与代价分析,在预先配置了解列装置的断面中匹配主动解列断面及搜索对应的紧急控制措施,筛选出预想故障集中需要采用主动解列控制的故障,从而制定出对应的决策表;再根据实时故障信息在线匹配周期性刷新的决策表;一旦匹配成功,则立即触发主动解列控制与对应的孤网紧急控制措施。最后结合前文的研究成果,基于多代理技术给出主动解列控制系统的架构,并通过实际电网算例仿真验证了本文所提主动解列控制方案的有效性。

关键词：主动解列扩展等面积准则解列断面故障解列

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极端条件下的电网主动解列控制策略研究

极端条件下的电网主动解列控制策略研究

作者：汪昭辰华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

目前,我国的电力系统已经进入了高度互联化的时代。电力系统的高度互联解决了我国能源格局的不平衡问题,但也对电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战。极端事件往往会对输电系统中的电气元件造成大规模的破坏,电力系统可能因此发生严... 详细信息

目前,我国的电力系统已经进入了高度互联化的时代。电力系统的高度互联解决了我国能源格局的不平衡问题,但也对电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战。极端事件往往会对输电系统中的电气元件造成大规模的破坏,电力系统可能因此发生严重的连锁故障,造成大面积的停电事故,对社会经济的发展造成重创。因此,迫切需要一种应对极端事件的电力系统预防性控制策略,以减少极端事件来临时对电力供应造成的影响。本文提出了一种极端条件下的电力系统主动解列策略,以实现电力系统在应对极端事件时的预防性控制。本文的主要研究内容和成果如下:基于电力系统的图论模型,提出了主动解列断面搜索问题的数学模型。该数学模型将主动解列断面的搜索问题转化为基于有功功率平衡的节点组合问题,该模型还提出了连通性约束、平衡节点出力约束和孤岛个数约束等通用约束以及适应各种极端条件的特定约束。这些约束保证了模型求解出的解列断面的合理性以及应对各类极端条件的适用性。遗传算法被用来对极端条件下的电力系统主动解列断面搜索模型进行优化求解。针对极端台风对于电力系统的破坏问题,提出了一种分阶段的极端台风条件下的电力系统主动解列策略,防止连锁故障的发生和传播。首先,基于Batts台风模型和脆弱性曲线建立了系统内各输电支路的停运概率模型,并基于潮流计算提出了极端台风条件下的主动解列判据,以评估台风对于电力系统的破坏程度并决定是否执行主动解列;然后,对主动解列断面搜索问题的数学模型设置了特定约束——必选解列支路约束,将脆弱支路设置为必选的解列支路,以适应台风对于电力系统的破坏较为分散的特性。同时,提出了一个考虑节点电压偏移的最优负荷削减模型,该模型通过优化孤岛内部各发电机的无功输出和各节点的负荷削减量使解列后的孤岛内各节点的电压偏移最小化。最后,系统性地阐述了分阶段的极端台风条件下的电力系统主动解列策略。仿真结果验证了所提策略的可行性和优越性。针对极端地震对于电力系统的破坏问题,提出了一种适用于极端地震条件下的电力系统主动解列策略,防止连锁故障的发生和传播。首先,基于椭圆形地震烈度衰减模型和脆弱性曲线建立了系统内各输电支路的停运概率模型,并基于潮流计算提出了极端地震条件下的主动解列判据,以评估地震对于电力系统的破坏程度并决定是否执行主动解列;然后,对主动解列断面搜索问题的数学模型设置了特定约束——隔离脆弱支路约束,将地震造成的脆弱支路隔离在同一个孤岛内部,以适应地震对于电力系统的破坏较为集中的特性。最后,系统性地阐述了极端地震条件下的电力系统主动解列策略。仿真结果验证了所提策略的可行性和优越性。

关键词：连锁故障极端条件预防性控制解列断面脆弱支路遗传算法

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电力系统主动解列控制策略研究

电力系统主动解列控制策略研究

作者：程敏浙江大学

学位级别：硕士

随着电力系统的快速发展和跨区域互联电网的形成,电力系统的安全性问题再次受到广泛的关注。如何阻隔系统故障的传播,避免连锁故障的发生是需要重点考虑的问题。主动解列是一种基于电力系统实时动态信息的紧急控制手段。及时而恰当的主... 详细信息

随着电力系统的快速发展和跨区域互联电网的形成,电力系统的安全性问题再次受到广泛的关注。如何阻隔系统故障的传播,避免连锁故障的发生是需要重点考虑的问题。主动解列是一种基于电力系统实时动态信息的紧急控制手段。及时而恰当的主动解列可以阻隔故障传播,避免保护连锁动作可能导致的系统崩溃,有利于大扰动后电力系统的快速恢复。目前关于主动解列方面的研究主要集中在三方面:什么时候解列、在哪里解列以及解列后如何控制。本文针对主动解列这三方面的关键问题,提出了一套完整的主动解列控制策略,并通过算例验证所提策略的有效性。主要工作如下:针对解列时机问题,从发电机组功角和运行频率两方面出发,提出一种基于广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)和组合线性预测算法的主动解列时机确定方案。该方案利用WAMS实时监测和采集机组功角和运行频.率信息,并结合预测算法对机组的受扰轨迹进行预测,能在机组运行频率越限前执行主动解列,从而避免了机组紧急停机,保证解列后系统的安全性。同时,针对传统预测算法的不足,结合自回归滑动平均算法和卡尔曼滤波算法提出了一种组合线性预测算法,以提高算法的预测性能。最后,通过对IEEE 39节点系统进行仿真计算,验证了所提方法的有效性。针对解列位置问题,提出一种基于约束谱聚类算法的快速主动解列断面搜索方法。首先,对在机器学习领域发展起来的谱聚类算法进行改进,提出含约束谱聚类算法,以计及发电机组的同调约束,从而将解列断面搜索问题转化为广义特征值求解问题。为克服在含约束谱聚类算法中采用传统k-medoids算法存在的对初始中心点敏感,搜索效率低的缺点,提出改进k-medoids算法并将其与约束谱聚类算法相结合,以求取最优解列断面。最后,以IEEE 118节点系统和实际电网为例,说明所提方法的可行性和有效性。针对解列后的控制问题,基于就近原则和重要程度原则,提出一种节点调整域与潮流追踪算法相结合的孤岛节点优化调整策略。首先,基于节点度理论定义节点调整域,并利用广度优先搜索算法计算孤岛节点与解列点的相对距离,确定调整范围;其次,对于节点调整域内的节点,采用潮流追踪算法计算其对解列断面的利用系数,确定调整对象和先后调整顺序;然后,对主动解列断面进行双向潮流追踪,确定节点调整量;最后,运用IEEE 118节点系统算例和实际电网系统算例验证本章所提方法的有效性。最后对本论文中所做的研究工作进行了总结,并指出该领域有待进一步深入研究的地方。

关键词：主动解列解列时机解列断面孤岛调整广域测量系统聚类算法潮流追踪

基于多源信息的电网失步特征识别及主动解列技术研究

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基于多源信息的电网失步特征识别及主动解列技术研究

作者：蔡明明东南大学

学位级别：硕士

作为电力系统发展的必然趋势,区域电网互联虽有众多运行益处,但随着我国电网互联程度的加深和“源-网-荷”电力环境的日趋复杂,给传统安全稳定控制带来了新的挑战。大扰动导致局部故障后,若未能及时采取措施或处理不当,则可能引发系统崩... 详细信息

作为电力系统发展的必然趋势,区域电网互联虽有众多运行益处,但随着我国电网互联程度的加深和“源-网-荷”电力环境的日趋复杂,给传统安全稳定控制带来了新的挑战。大扰动导致局部故障后,若未能及时采取措施或处理不当,则可能引发系统崩溃,引发大停电事故。失步解列,作为三道防线的最后一道屏障,能够有效防止系统崩溃。广域量测系统和通信技术的发展,使得失步解列研究展开了新的篇章。如何利用包括广域信息在内的多源信息识别电网失步状态,确定解列断面等成为主动解列控制的关键问题。本文针对失步识别、解列断面搜索等主动解列关键问题开展研究,提出了一套完整的电网主动解列策略,主要工作如下:在电网失步识别方面,提出了一种基于功角、转速差、不平衡功率三者预测轨迹的超实时失步识别方法。对故障清除后的电气量和物理量受扰轨迹进行短期预测,包括对功角进行自记忆预测,对不平衡功率、转速差进行三角函数拟合预测。获取预测轨迹后,对功角空间进行降维映射,根据映射平面轨迹的几何特征对电网的失步状态进行判别。该方法基于失步前的响应数据,不依赖于系统模型,适用于不同的运行方式,且相比于传统功角差门槛值等方法,失步识别时间大为提前。在电网解列断面搜索方面,提出了一种基于图论及粒子群优化算法的解列断面搜索方法。基于机群分群信息,利用图论的方法对电力网络进行更新,保证同调性约束,缩减断面搜索空间。在此基础上,将最优断面的搜索问题转化为对最优分区的搜索,以孤岛不平衡功率之和最小为目标,考虑分区合理性改进适应度函数,结合社团结构理论,利用粒子群算法搜索最佳解列断面。该方法对不同的失稳模式具有较强的适应性,能最大程度上减小丢失最优解的可能性,为智能优化算法在解列断面搜索上的应用提供了思路。在电网主动解列策略上:为规避预测误差的不良影响、提升基于实测轨迹的识别速度,提出了一种综合考虑实测和预测轨迹的基于受扰轨迹的失步解列复合判据;为进一步提高多源信息的利用率和失步识别的速度,提出了一种基于机器学习的失步解列判据;最后,设计了一种包含失步识别、解列断面搜索等在内基于多源信息的电网在线主动策略制定方法。通过新英格兰39节点系统的仿真算例,验证了本文所提基于的主动解列策略的有效性。

关键词：受扰轨迹失步识别解列断面主动解列