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大规模电力外送通道重合闸所致重大风险分析与规避控制策略研究

批准号:
52077120
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
李振兴
依托单位:
学科分类:
电力系统与综合能源
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李振兴

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
在当前不断涌现的大规模电力外送通道上,因重合闸失败或不合理动作所致后果将可能波及区域电网,甚至危及系统全局。本项目拟从系统级安全层面出发,分析重合闸盲目重合加剧系统失稳及发电机群纵序脱机、自适应单相重合闸诱发发电机负序保护动作切机、短路电流超标ARSIP技术危及系统失稳等现有重合闸技术对电力系统非正常运行期间所造成的重大风险。并以此为着眼点,寻求规避上述风险的控制策略:提出建立系统层面的能量再平衡协调优化模型,研究重合于永久性故障下的基于直流功率快速调制的大规模送端系统首摆稳定性附加控制理论;探索非全相运行期间全网负序电流分布规律,并在发电机极限耐受时间约束下,提出基于负序电流有效弱化的保护核心判据;依托大数据和人工智能辅助决策基本理论,研究应对短路电流超标N-x主动故障隔离的智能型广义重合闸。本项目研究成果将为有效规避重合闸相关问题所致电网重大安全隐患的基本理论和关键技术奠定坚实基础。
英文摘要
Followed by the rapidly emerging large-scale channels for power delivery, the consequences of reclosing failure or its unreasonable operation may threaten the regional power grid or even the overall system. This project intends to analyze the major risks caused by the existing reclosing technology during the abnormal operation of power system from the system-level security. Major risks are mainly characterized by: blind operation of reclosing increases instability of system and vertical sequence off-line of generator group; long exposure to large negative-sequence currents during adaptive single-phase reclosing causing synchronous generators off grid; ARSIP technology causes system instability under short-circuit-current exceeds standard. Focus on this and seek control strategies to avoid the above risks: 1) establish a system-level energy rebalance coordination and optimization model, and study the additional control theory of the stability of the first swing of the large-scale transmission system based on rapid modulation of DC power under permanent faults. 2) explores the distribution law of negative-sequence current in the whole network during the open-phase operation, and puts forward the core criterion of protection based on the effective weakening of negative-sequence current, under the constraints of the limit of generator tolerance time. 3) study the intelligent generalized reclosing to deal with the N-x active fault isolation in short-circuit-current excessive scenarios, based on big data and artificial intelligence-assisted decision-making theory. The research of this project will lay a foundation for constructing the basic theory and key technology of effectively mitigating the major potential safety risks of reclosing.
本项目针对现有重合闸技术应用于大规模电力外送场景下的重大安全风险,开展三个方面研究内容:应对传统重合闸盲目重合于永久性故障的系统安稳补救策略、应对自适应重合闸期间系统非全相运行的全局安稳应急对策、应对短路电流超标N-x主动故障隔离的广义重合控制决策。(1)针对传统重合闸场景下可能出现的首摆失稳工况,提出基于电压-转速响应特征的首摆稳定性动态评估方法,实现系统稳定性的超前预判;为避免传统重合闸盲目重合于永久性故障时导致系统失稳,结合稳定性评估结果,提出基于紧急功率支援的传统重合闸附加稳定控制策略;着眼于振荡中心侵入送端系统机群内部并长时间滞留发电机失步保护动作区的问题,提出基于能量再平衡的振荡中心柔性外推策略,以此保障大规模电力外送系统的安全稳定运行。(2)针对自适应重合闸过程不平衡电流可能造成的发电机保护动作问题,结合新能源集中外送特点和负序电流快速补偿的需求,提出考虑新能源自身容量的无PLL环节负序电流补偿优化策略,有效弱化侵入发电机的负序电流;提出负序电流突变下基于动态热能模型的反时限保护曲线修正方案,实现保护动作时间的精确预测;面向非预期大扰动下出现的系统首摆失稳问题,提出紧急功率支援下的自适应重合闸附加稳定控制策略,保障非全相运行期间的系统和机组安全。(3)针对短路电流超标场景下ARSIP技术导致的系统失稳问题,提出基于CUSUM与LSTM的故障超前感知与超标判别方法;面向短路电流超标场景的马尔可夫决策刻画问题,建立基于深度强化学习的紧急限流决策模型;着眼于电力系统紧急限流后形成N-x场景下的多线路重合时序优选问题,提出基于深度强化学习的广义重合闸时序优选模型,确保系统的快速恢复。本项目深挖电网新时代背景下与重合闸密切相关的安全隐患,独辟继电保护和安稳控制作用域,提出能消弭重合闸技术不足或缺失所致电网重大安全隐患的系统解决方案及相应的理论、算法、关键技术,为系统安稳补救策略和系统级保护控制手段提供理论基础。
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