大型互联电网阻尼特性在线分析与控制技术及应用

发布日期: 2017- 12- 19 文章来源:

获奖项目:大型互联电网阻尼特性在线分析与控制技术及应用

主要完成人:闵勇(清华大学),陆超(清华大学),陈磊(清华大学),韩英铎(清华大学),徐飞(清华大学)

推荐单位:专家推荐

获奖等级:国家技术发明奖二等奖

项目简介:

电力系统是关系国计民生的重要基础性设施,保障其安全稳定运行至关重要。良好的阻尼特性是电力系统安全运行的必要条件,阻尼不足时系统将发生持续甚至发散的振荡,导致系统无法正常运行甚至崩溃。近十多年来国内外电力系统因阻尼不足引发的振荡事故时有发生,给系统安全运行带来巨大危害。由于系统结构复杂、元件种类繁多、运行方式多变,使得系统阻尼特性的表现形式和变化规律越来越复杂,传统的阻尼特性分析控制方法的效果受系统模型和参数准确性的制约,并且对系统运行方式变化的适应能力差,难以在线实时应用。

该项目基于“即测-即辨-即控”的思路,建立了完全基于量测的复杂电力系统阻尼特性在线分析与自适应控制技术体系,克服了传统方法对模型、参数和运行方式的依赖性,为电力系统阻尼特性分析、预警和控制提供了新的完整的解决方案,并在实际系统中成功应用。主要技术发明点如下:

1)针对正常运行状态下的阻尼特性辨识需求,发明了基于系统准稳态波动信号(类噪声)的阻尼特性及其灵敏度在线辨识方法,攻克了实际系统中类噪声信号信噪比低(≤5dB)、数据量大(>100MB/s)等难题,实现了对系统阻尼特性的全时段在线监测和实时预警,并在实际电网推广应用。

2)针对电网振荡状态下的阻尼特性辨识需求,发明了基于振荡能量的阻尼特性分析与振荡源在线判别技术,实现了振荡源快速准确定位、机组阻尼特性在线评估和振荡类型实时辨别,填补了振荡起因判别和紧急控制辅助决策方面的技术空白,成功应用于多个电网的在线安全评估及事故分析,振荡源定位时间不大于10s,国外第三方测试定位准确率100%。

3)发明了基于响应的电力系统全工况在线自适应阻尼控制技术,提出了广域阻尼控制中随机时滞系统的期望建模与稳定性分析方法,解决了传统本地阻尼控制方法无法兼顾局部和全局振荡模式的难题,避免了系统模型和参数不准确带来的控制效果劣化的问题,于2008年成功投运了国际上首个广域阻尼控制系统,提高系统主导模式阻尼比2~3倍,提高西电东送功率极限500MW以上。

该项目获授权发明专利12项;发表SCI收录论文23篇,SCI累计引用219次;EI收录论文64篇,共计在CNKI 中被引用971次;出版专著1部。

该项目部分研究成果获中国电力科学技术一等奖、教育部技术发明一等奖。项目成果已成功应用于国内电网和发电企业,相关产品市场占有率超过60%,累计销售额过10 亿元,产生了显著的社会和经济效益。相关验收意见指出:“在国际上首次发现了电力系统广域闭环控制中通道延时引起高频振荡、进而限制控制器增益的问题”;“在国际上首次成功实现了广域控制系统在实际电网中的闭环运行”;相关鉴定意见指出:“首次提出了利用振荡能量流分析电力系统振荡的技术方向”,“处于国际领先水平”。

南方电网广域阻尼控制的效果


能量流法在美国新英格兰电网的应用情况


云广直流广域阻尼控制装置现场图


完成人合照





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