中睿照明网

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：电气新科技

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

来源: m.gdzrlj.com

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。

声明：本文转载自网络，不代表本平台立场，仅供读者参考，著作权属归原创者所有。我们分享此文出于传播更多资讯之目的。如有侵权，请联系我们进行删除，谢谢！

推荐阅读

一文学会这几种滤波器

2022-03-11

LED射灯防水检查应该这样做才正确

2022-03-11

照明工程对现代城市建设有什么意义？

2022-07-11

亮化设计和灯光照明之间的关系是什么？你知道吗？

2022-08-09

一起看看这两种三极管的区别

2022-03-12

扩展阅读

兰州交大李欣教授团队：高铁长大坡道混合储能系统容量优化配置

2024-03-27

江苏如东海上换流站交直流系统的关键试验方法

2024-03-27

推动轨道交通与新能源融合发展的关键技术

2024-03-27

沈阳工大学者提出一种高速永磁屏蔽电机的摩擦损耗分析与计算方法

2024-03-27

一种考虑碳排权供求关系的多区域综合能源系统联合优化运行方法

2024-03-27