大规模时滞电力系统振荡分析与控制关键技术及应用
发布时间:2021年10月05日 12:37    作者:    点击:[]

我国电网发展迅速,随着大规模风力和光伏发电并网,远距离交直流输电工程的不断投运,区域电网由同步向异步联网方式的改变,电力信息系统与物理系统耦合程度的不断加深,电力系统振荡的特性、影响因素和控制方式等变化显著,近年来电网出现了与时滞强相关的多类型振荡,给系统安全运行带来巨大危害。电网设备信息通信和控制器执行机构中普遍存在的时滞效应,对振荡的发生、发展及抑制振荡的控制器设计等影响十分显著。传统的时滞近似处理方法导致系统模型不精细、振荡分析不准确、抑制振荡的控制器性能差,难以满足电网安全稳定运行需求,亟需大规模时滞电力系统振荡分析和控制技术。

在国家863计划、自然科学基金、国家电网公司科技项目支持下,团队突破了时滞电力系统高精度建模、关键特征值高效计算和多类型振荡协调控制关键技术,建立了大规模时滞电力系统振荡分析和控制技术体系,实现了推广应用。主要技术创新如下:

(1)首创了时滞电力系统谱离散化高精度建模理论,消除了时滞系统建模中的无穷维问题,将时滞电力系统特征值精确计算由不可行转化为可行求解问题。基于该建模理论得到的特征值具有谱精度,误差小于1e-10,时滞适应范围宽,涵盖ms级到10s级大时滞情况,为基于特征值的多类型振荡分析和协调控制奠定模型基础。

(2)提出了快速求取系统关键特征值的矩阵分解和谱变换技术,突破了大规模时滞电力系统特征值计算效率低和收敛难瓶颈,将特征值计算由线性收敛提升为二次收敛,实现了关键特征值的高效求取,开发了国际首套适用于万节点级时滞电力系统特征值高效计算商用软件,成功应用于我国区域交直流互联电网的振荡分析。

(3)提出了控制器交互影响量化评估方法,提出了基于经验模态理论的振荡源自适应定位与类型判别技术,定位准确不误判,时间比传统方法缩短2倍以上;突破基于特征值优化的多运行方式、多设备控制器参数协调设计难题,研发了基于广域信息的多类型振荡分析与协调控制装置,实现了多类型振荡的有效抑制与工程应用。

近5年,获授权发明专利21项、软著2项,申请PCT国际专利1项;发表SCI论文12篇、EI论文20余篇,其中电力顶级期刊IEEE Transactions on Power Systems论文10篇;出版专著1部。以IEEE Fellow、中科院程时杰院士为主任委员的鉴定委员会认为:“项目在大规模时滞电力系统特征值计算的理论与技术方面取得了原创性成果,总体处于国际领先水平”。相关成果以第一完成人和完成单位获2021年山东省科技进步二等奖。

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