《大电网随机动态安全理论、技术与应用》

“大电网随机动态安全理论、技术与应用”项目由国网河南省电力公司与河海大学共同完成,属于大电网安全稳定分析与控制领域。

日益加剧的随机扰动危及大电网安全运行。随着新能源发电、新负荷和直流输电的比例不断增加,大电网中随机扰动日益加剧。导致联络线功率随机振荡频发和安全越限,成为制约输送功率提升的主要瓶颈,甚至导致新能源电场脱网、大电网解列,严重威胁大电网的安全运行。

大电网随机动态安全是一个领域性难题。大电网确定性动态安全问题采用微分-代数方程组(DAE)描述,其研究已经很困难。考虑随机扰动后,大电网动态安全问题采用随机微分-代数方程组(SDAE)描述,变得难上加难,成为大电网的领域性难题。

项目团队依托国家973项目、国家自然科学基金项目和国网河南省电力公司重点科技项目等,建立了大电网随机动态安全分析与控制体系,并开展工程应用实践。

(1)构建了大电网随机扰动源频域模型和拟哈密顿系统模型,探明了随机动态响应计算方法的收敛性。提出了新能源和新负荷的随机扰动频域模型,构建了大电网在随机扰动下的拟哈密顿系统模型,为大电网随机动态安全分析与控制奠定基础;通过分析获得合适的随机动态响应计算方法,证明了只要时间步长选取合适,就能够保证该计算方法的收敛性。

(2)发现了大电网在随机扰动下动态振荡的新现象及其机理,揭示了动态振荡的起振条件和幅值估算公式。首次发现了大电网在随机扰动下发生广义半频共振、广义倍频共振和广义强迫振荡的现象与机理,突破了传统理论严格要求半频、倍频和等频的起振条件限制,为不明原因的振荡提供了新机理;推导了小随机扰动下振荡幅值的解析公式,可以快速有效地估算随机扰动引发的振荡幅值。

(3)推导了大电网在随机扰动下动态安全概率的解析公式,证明了大电网随机稳定定理和稳定概率计算公式。推导了在随机扰动下的安全概率解析解,可以有效评价大电网的动态安全水平,实现大电网在随机扰动之下安全性的定量评价和机制分析;证明了如果大电网特征根实部为负,在小随机扰动下是均值稳定和均方稳定的,在大随机扰动下是有条件随机渐近稳定的。

(4)提出了大电网在随机扰动下的预防控制和随机最优控制策略,研发了大电网随机动态安全监控系统。基于源-网-荷综合措施,提出了广义强迫振荡的预防控制策略;基于励磁调节和有功功率调节,提出了大电网的随机最优控制策略;研发了随机动态安全监控系统,提升了大电网的随机动态安全水平。

出版了这一领域首部专著《Stochastic Dynamics of Power Systems》,发表SCI/EI收录论文23篇,获得发明专利13项。应邀在IET和IEEE国际会议做大会报告2次、专题报告4次。项目成果成功应用于省级电网和新能源发电系统的运行分析与控制,显著降低了联络线功率振荡次数,保障了电网动态安全,取得了重大的社会和经济效益。

成果说明

项目研发了大电网异常波动监测与抑制决策系统,已在河南电网投入运行,在随机扰动建模、随机振荡分析、随机动态安全评估和随机优化控制等方面,取得了一系列创新成果。项目成果广泛应用于河南电网和主要发电厂,在推进大电网随机动态安全技术进步、保障大电网安全稳定运行等方面发挥了重要作用。 项目将理论研究的成果应用于河南电网日常方式计算,特别是将广义强迫振荡理论和随机动态安全评估方法应用于河南电网日常安全分析,对河南电网典型方式随机扰动下的动态安全情况做了详细分析。采用项目成果使得2016年-2018年豫北外送断面实际

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。