智慧型電網電能質量系統分析方法和關鍵技術研究

《智慧型電網電能質量系統分析方法和關鍵技術研究》是依託武漢大學，由林濤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：智慧型電網電能質量系統分析方法和關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：林濤
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

本項目深入研究智慧型電網電能質量系統分析和評估領域的新方法和關鍵技術。通過構建分析電網電能質量連鎖擾動模式的元胞自動機模型，定性分析不同類型電能質量事件通過元胞相互作用在電網中傳播和轉換的演化過程。研究諧振模態不確定性分析方法，分析電網中諸多不確定因素導致諧波諧振特徵量的變化及範圍，進而獲取隱含的諧振模式並求取對應的穩定域和安全域邊界。基於狀態空間分析技術研究振盪瞬變的弱阻尼機理，分析參與振盪模式的元件及影響較大的參數；進而研究通過線上辨識獲得振盪增量分布指標並據此確定振盪源位置。基於時頻原子變換提取和分析不同起因的電壓暫降特徵；研究基於改進型自組織映射神經網路實現其起因分析的方法；進而研究建立和求解相應的電壓暫降源定位最佳化模型的方法，確定暫降源的具體位置。研究電能質量及風險線上綜合評估方法，建立並求解計及電能質量約束的智慧型電網自愈恢復最佳化模型，避免因電能質量問題導致恢復失敗且提高負荷恢復量

結題摘要

本項目針對智慧型電網電能質量系統分析方法和關鍵技術從多個方面進行了深入分析研究。具體包括： 第一，對於電壓暫降問題，通過引入時頻原子變換算法提取不同原因引起的電壓暫降的特徵信息，根據其差異建立辨識規則並採用粗糙集化簡，基於範例推理進行電壓暫降成因線上辨識，可正確識別傳統暫降源、新能源併網和衝擊性負荷引起的暫降。進而，對於電氣故障引起的暫降，首先基於序功率方向確定暫降源候選分布區域；然後，在此區域內，基於反演思想，建立尋找最鄰近母線和準確故障位置的分步最佳化模型並求解，所提方法可準確定位暫降源，適應於新能源接入的智慧型配電網，且定位效果不受過渡電阻影響、計算量小。 第二，對於振盪瞬變擾動源定位問題，依託電能質量（PQ）有限觀測點的擾動前後高頻分量和穩態功率變化信息，判斷擾動是否由電容器投切引起、擾動源個數和候選分布區域；然後，在相應區域內，建立基於潮流反演匹配的定位最佳化模型並求解，所提方法既可實現對一個/多個電容器投切擾動的準確定位，也可準確估計投切量。 第三，提出一種計及電能質量不確定性的自愈恢復策略，對於電網故障後經連通性校驗劃分的每個供電孤島，考慮負荷優先權、開關動作次數、網損，建立切負荷和網路重構雙層最佳化模型，減少了計算量。通過考慮分散式電源（DG）的調頻特性並計及頻率允許偏移約束，提高了總恢復量；基於點估計法建立諧波、負序不確定性約束，避免因PQ不確定性導致恢復失敗。 第四，研究了DG接入和運行方式多變帶來的諧波傳播和諧波諧振的不確定性。一方面，基於2m+1點法研究諧波注入不確定性引起的諧波傳播規律。進而，基於基尼係數提出一種全網諧波裕度均衡度指標，並作為目標建立並求解滿足諧波畸變率約束的DG最大準入功率接入最佳化模型，得到最優出力組合。另一方面，基於2m+1點法和全機率公式分析了DG內阻抗、網路結構和電網元件變化導致的諧波諧振模式的不確定性問題，並基於聚類方法找出隱含的危險模式；進一步，研究探索了諧波諧振安全域邊界。 最後，針對電能質量連鎖擾動分析，通過構建元胞自動機模型定量分析了交直流系統中諧波通過元胞相互作用在電網中傳播和轉換的演化過程。進而，進行面向非特徵次諧波影響的濾波器參數協調最佳化。特別地，針對諧波擾動下交直流斷面輸送功率下降的問題，考慮可控串補值對基波潮流、諧波傳播的綜合影響，建立以斷面輸送功率降低量最小為目標的協調最佳化模型並求解，以斷面輸送功率穩定。