一种能够同时协调关键机组、直流联络线与线路恢复的网架重构策略

时间:2024-03-27来源:佚名

在多馈入系统发生大停电后,选择合适的时机接入直流联络线可以有效推进受端电网的恢复进程。与此同时,交直流之间及多个逆变站间的交互影响,为合理安排直流启动时机及运行出力带来了新的挑战。基于上述背景,华北电力大学电力系统安全防御与恢复控制团队提出了一种能够同时协调关键机组、直流联络线与输电线路恢复的网架重构策略。

研究背景

随着大规模的多馈入直流输电系统在我国相继形成,电力系统呈现出愈发复杂的结构形态,安全稳定运行面临新的挑战。近年来,国内外大停电事故频发。其中,巴西“3•21”大停电是典型的以直流系统故障为诱因的连锁事故。这表明,交直流间的互联将会加剧故障产生的影响,使大停电风险进一步增加。此时,传统的恢复控制理论无法适应新形态下电力系统的恢复要求。因此,研究面向多馈入系统的网架重构策略对于完善电力系统的安全防御体系至关重要。


论文所解决的问题及意义

当前关于直流馈入受端系统的网架重构研究思路大多仍沿袭传统的“恢复目标驱动”策略,以机组和HVDC启动顺序的优化为核心,期望以机组并网驱动逆变侧电网强度的提升。在此过程中,交流网架仅起到了送电路径的作用,调控潜力没有得到充分的挖掘和利用。

求解采用的最短路径类算法所形成的网架结构不够坚强,不利于HVDC最大限度地发挥其功率支援作用。本文提出了一种同时协调关键机组、直流联络线与输电线路恢复的网架重构决策方法,能够为多馈入系统恢复过程中直流启动时机的安排及运行出力的调控提供有效的手段。


论文方法及创新点

1) 基于“n 1”网络的多直流安全运行约束线性化建模

已知短路容量与多馈入短路比约束是确保恢复期间受端系统安全性必不可少的条件,而两者的解析表达式均与节点阻抗元素密切相关。本文基于节点阻抗元素的物理意义,通过构建与原网架拓扑相似、支路状态随动的“n 1”网络,有效实现了直流启动和运行约束关于恢复决策变量的一体化线性建模,用于保证恢复过程的安全、有序进行。

一种能够同时协调关键机组、直流联络线与线路恢复的网架重构策略

图1 启动层网络与运行层网络的“n 1”构建法

2)基于滚动窗口机制的网架重构优化模型

本文的恢复模型采用一种滚动窗口优化机制,通过将重构过程分解为多个包含固定时步数的小窗口,以本窗口全局最优为目标制定恢复方案。然后仅保留窗口内第一个时步的结果作为边界条件,传递给下一个窗口,通过不断向前滚动优化,依次得到各时步的决策方案,直到网架重构的终点。该机制可以有效应对系统出现的突发状况,及时调整决策方案。

一种能够同时协调关键机组、直流联络线与线路恢复的网架重构策略

图2 滚动窗口恢复机制示意图

3)含待恢复支路动态预筛选的源网协调优化模型两阶段求解策略

由于大规模的决策变量限制了模型的求解速度,本文提出了两种有效的支路预筛选方法。通过从网架重构的大模型中提取部分约束条件集合,构成支路预筛选小模型。经由小模型筛选出的支路被视为关键支路,剩余未被选中的支路则从决策空间中筛除。如此一来,决策变量的数目得到削减,求解效率即可进一步提高。

一种能够同时协调关键机组、直流联络线与线路恢复的网架重构策略

图3 两阶段优化算法流程图

4)算例分析

为验证所提方法的有效性,本节以经修改的新英格兰10机39节点系统为例进行分析。基于GAMS平台搭建模型,并利用CPLEX求解器求解。结果表明,基于混合整数线性规划的网架重构模型求得的目标网架通常为含环网架,结构更坚强,更有利于直流传输功率的提升。此外,数学规划方法相比于智能算法在稳定性和全局最优性方面表现更好。

一种能够同时协调关键机组、直流联络线与线路恢复的网架重构策略

图4 经修改的IEEE39节点系统图


结论

针对传统恢复策略无法充分发挥大停电后LCC-HVDC系统功率支援作用的问题,本文提出了一种适用于多馈入受端系统的源网协调恢复方法。通过构建“n 1”网络实现了直流恢复安全约束的一体化线性建模,并采用一种分时步的滚动窗口优化机制,建立了基于混合整数线性规划的源网协调恢复动态序贯决策优化模型。此外,还提出了两种面向恢复过程的支路预筛选策略,结合使用可以有效提高模型的求解效率。修改的新英格兰10机39节点系统算例验证了所提方法的可行性。


团队介绍

一种能够同时协调关键机组、直流联络线与线路恢复的网架重构策略


本团队隶属华北电力大学电气与电子工程学院电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室,由博士生导师顾雪平教授创建。主要研究方向为电力系统安全防御与恢复控制、电力系统故障诊断与处理、智能技术在电力系统中的应用等,取得了一系列创新性成果。开发了国内第一个省级电网黑启动决策支持系统、国内第一个跨区电网故障诊断和恢复处理专家系统、地区电网在线故障诊断与恢复处理系统等电网运行与监控系统。


本工作成果发表在2023年第21期《电工技术学报》,论文标题为“多直流馈入受端系统与直流联络线协调恢复的一体化建模与求解”。本课题得到国家自然科学基金、河北省自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。

    相关阅读

    城市亮化工程如何设计才能具有层次感?

    城市亮化工程 的主要目地是为夜间带来一体化照明,考虑基础的视觉识别规定,自然环境照明的光层级与光线总数的多少相关,假如空间中的自然环境照明比工作照明低许多 ,在工作...
    2022-10-11
    城市亮化工程如何设计才能具有层次感?

    居民、工业、大工业用户的电费组成及计算实例 阶梯与峰谷电价、单一制与两部制电价 功率因数调整电费表系数对照表

    居民、普通工业用户和大工业用户的电费组成有所不同,主要体现在计费方式和附加费用上,这些不同的计费方式和组成部分反映了电力市场化和精细化管理的趋势,旨在更合理地分配电力...
    2024-10-08
    居民、工业、大工业用户的电费组成及计算实例 阶梯与峰谷电价、单一制与两部制电价 功率因数调整电费表系数对照表

    【标准分享】GB19517-2023 国家电气设备安全技术规范

    ...
    2024-08-30
    【标准分享】GB19517-2023 国家电气设备安全技术规范

    城市道路照明工程主要有哪些?

    在城市建设中,道路照明 是必不可少的基础设施,也是城市夜景的重要组成部分。在某种程度上,它还反映了城市的经济实力,社会进步和现代化的标志。它为夜间在城市中的车辆和行...
    2022-07-12
    城市道路照明工程主要有哪些?

    我国的电力业务大型央企名录 南方电网和国家电网公司主要组织架构 地方独立电网企业名录

    电力业务国有大型企业,根据国务院国资委2023年6月27日公布的《央企名录》,我国较大规模的涉及电力业务的中央企业共有16家左右,其中:发电9家、电网2家、电力建设2家、装备制造3...
    2024-08-21
    我国的电力业务大型央企名录 南方电网和国家电网公司主要组织架构 地方独立电网企业名录

    热销商品

    新品日本EIGHT百利内六角扳手进口八牌球头六角匙螺丝刀TLN-S9 S7

    新品日本EIGHT百利内六角扳手TLN-S9S7,采用高品质进口合金钢制造,硬度高、耐磨损,确保长久使用寿命。其独特的球头设计,可在多角度灵活操作,尤其适用于狭窄空间作业,提...
    47.08

    L型扳手 7字型扳手烟斗双头套筒弯头穿孔扳手内外六角板手6-24mm

    L型扳手,又称7字型扳手或烟斗扳手,是一种多功能手动工具,广泛应用于机械装配与维修。其独特的L形设计结合双头套筒结构,一端为外六角,另一端为内六角,适用于6-24mm多种...
    1.6

    厂家直销萝卜头黑色手柄5.0十字螺丝刀五金工具起子改锥短螺丝批

    厂家直销萝卜头黑色手柄5.0十字螺丝刀,采用优质合金钢材质,刀头经精密淬火处理,硬度高、耐磨性强,不易滑牙。十字头设计精准匹配螺丝槽,确保扭力传递稳定,适用于家电维...
    0.25

    包塑电镀锌铁丝扎丝扎线0.45 0.55 0.75 0.9 1.2 1.5电缆绑带扎带

    包塑电镀锌铁丝扎丝(又称扎线、电缆绑带)是一种广泛应用于电气安装、通信布线、园艺固定及工业捆扎的紧固件。其内芯采用优质低碳钢丝,经电镀锌处理,具备优异的防锈和...
    3.3

    安全帽工地男国标abs 加厚透气夏施工玻璃钢头盔领导工程定制印字

    这款安全帽专为工地男性设计,符合国家标准(GB 2811-2019),采用高强度ABS工程塑料与玻璃钢材质复合结构,兼具轻便与抗冲击性能。加厚壳体有效抵御高空坠物,顶部设有透气...
    3.96

    网站栏目