我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展迅速,隨著大規(guī)模風(fēng)力和光伏發(fā)電并網(wǎng),遠(yuǎn)距離交直流輸電工程的不斷投運(yùn),區(qū)域電網(wǎng)由同步向異步聯(lián)網(wǎng)方式的改變,電力信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)耦合程度的不斷加深,電力系統(tǒng)振蕩的特性、影響因素和控制方式等變化顯著,近年來(lái)電網(wǎng)出現(xiàn)了與時(shí)滯強(qiáng)相關(guān)的多類型振蕩,給系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)巨大危害。電網(wǎng)設(shè)備信息通信和控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)中普遍存在的時(shí)滯效應(yīng),對(duì)振蕩的發(fā)生、發(fā)展及抑制振蕩的控制器設(shè)計(jì)等影響十分顯著。傳統(tǒng)的時(shí)滯近似處理方法導(dǎo)致系統(tǒng)模型不精細(xì)、振蕩分析不準(zhǔn)確、抑制振蕩的控制器性能差,難以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行需求,亟需大規(guī)模時(shí)滯電力系統(tǒng)振蕩分析和控制技術(shù)。
在國(guó)家863計(jì)劃、自然科學(xué)基金、國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目支持下,團(tuán)隊(duì)突破了時(shí)滯電力系統(tǒng)高精度建模、關(guān)鍵特征值高效計(jì)算和多類型振蕩協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù),建立了大規(guī)模時(shí)滯電力系統(tǒng)振蕩分析和控制技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)了推廣應(yīng)用。主要技術(shù)創(chuàng)新如下:
(1)首創(chuàng)了時(shí)滯電力系統(tǒng)譜離散化高精度建模理論,消除了時(shí)滯系統(tǒng)建模中的無(wú)窮維問(wèn)題,將時(shí)滯電力系統(tǒng)特征值精確計(jì)算由不可行轉(zhuǎn)化為可行求解問(wèn)題。基于該建模理論得到的特征值具有譜精度,誤差小于1e-10,時(shí)滯適應(yīng)范圍寬,涵蓋ms級(jí)到10s級(jí)大時(shí)滯情況,為基于特征值的多類型振蕩分析和協(xié)調(diào)控制奠定模型基礎(chǔ)。
(2)提出了快速求取系統(tǒng)關(guān)鍵特征值的矩陣分解和譜變換技術(shù),突破了大規(guī)模時(shí)滯電力系統(tǒng)特征值計(jì)算效率低和收斂難瓶頸,將特征值計(jì)算由線性收斂提升為二次收斂,實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵特征值的高效求取,開發(fā)了國(guó)際首套適用于萬(wàn)節(jié)點(diǎn)級(jí)時(shí)滯電力系統(tǒng)特征值高效計(jì)算商用軟件,成功應(yīng)用于我國(guó)區(qū)域交直流互聯(lián)電網(wǎng)的振蕩分析。
(3)提出了控制器交互影響量化評(píng)估方法,提出了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)理論的振蕩源自適應(yīng)定位與類型判別技術(shù),定位準(zhǔn)確不誤判,時(shí)間比傳統(tǒng)方法縮短2倍以上;突破基于特征值優(yōu)化的多運(yùn)行方式、多設(shè)備控制器參數(shù)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)難題,研發(fā)了基于廣域信息的多類型振蕩分析與協(xié)調(diào)控制裝置,實(shí)現(xiàn)了多類型振蕩的有效抑制與工程應(yīng)用。
近5年,獲授權(quán)發(fā)明專利21項(xiàng)、軟著2項(xiàng),申請(qǐng)PCT國(guó)際專利1項(xiàng);發(fā)表SCI論文12篇、EI論文20余篇,其中電力頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Power Systems論文10篇;出版專著1部。以IEEE Fellow、中科院程時(shí)杰院士為主任委員的鑒定委員會(huì)認(rèn)為:“項(xiàng)目在大規(guī)模時(shí)滯電力系統(tǒng)特征值計(jì)算的理論與技術(shù)方面取得了原創(chuàng)性成果,總體處于國(guó)際領(lǐng)先水平”。相關(guān)成果以第一完成人和完成單位獲2021年山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。