现代交直流混合电网安全稳定智能协调控制系统框架探讨

李柏青1,2,秦晓辉1,2  

1.中国电力科学研究院有限公司,北京市 海淀区 100192;2. 电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司),北京市 海淀区 100192

摘要

随着中国现代交直流混合电网的不断发展,如何整合协调已有的各种控制子系统,构建现代电网的安全稳定智能协调控制系统越来越受到关注。首先总结了直流输电对交直流混合电网安全稳定性的显著影响,分析了电网中控制系统的现状,进而指出当前各种控制子系统都是为了解决电力系统发展过程中的各个问题而自然出现的,并非有计划性的统筹设计,缺乏来自系统全局角度的主动协调和趋优控制,“二次”控制系统需要向深度融合的物理信息系统演化。从系统论、控制论及协同论的观点入手, 提出了构建分散—集中型现代电网智能协调控制系统的若干原则和总体框架,并举例阐述了体现这些原则的工程实例。

关键词 : 现代电网;协调控制;分散—集中型;协同论

国家电网公司科技项目“电网发展规模及承载能力与平衡结构演化规律研究”。

0 引言

世界范围内工业的发展历经了从工业1.0到工业4.0这四个阶段,其特征可以这样大致概括为:工业1.0实现了“大规模机械化生产”,工业2.0实现了“电气化生产”,工业3.0实现了“自动化生产”,而工业4.0实现了“定制化生产”。对照工业1.0~工业4.0,纵观世界范围内电网的发展历程[1],大体上也可分为三个阶段,即“电气化”、“自动化”与“智能化”阶段。这三个阶段的主要特征分别是:第一阶段侧重一次设备的建设(发电厂及电力系统),第二阶段侧重电力系统自动化的发展(电力系统及其自动化),第三阶段则侧重于构建一个具有智能、协调、融合、互动、可持续发展等特征的综合能源网(智能电网与能源互联网)。

中国电网目前总体上处于第二阶段,并正在向第三阶段发展。回顾中国电网的发展历程可以发现,以大型水电基地的开发外送为契机,中国逐渐形成了交直流混合电网的格局;未来随着特高压交直流输电工程的建设,中国还将进一步形成特高压交直流混合电网[2-5],并与周边国家互联形成更大范围内的能源互联网。以特高压交流构建骨干网架,满足晋陕蒙川等地区大型能源基地开发外送需要,并充分发挥特高压交流输送容量大、联网能力强、运行灵活的特点;以特高压直流远距离送电[6-9],特别在解决疆电外送、川电外送和藏电外送以及跨国输电等问题中发挥重要作用。

从信息物理系统(cyber physical system,CPS)的角度来看,电力系统大体上可以分为三层:第一层是“一次”本体物理系统,主要由各种发输变电一次设备构成;第二层是“二次”控制保护系统,主要由各种附属于一次设备的控制保护装置构成,主要用于实现物理系统本体的自身控制功能,是信息物理系统的初级体现形式;第三层可认为是深度融合的信息物理系统,主要由各种广域的信息通信与测控系统构成,定位于信息系统与物理系统的深度融合,强调信息的全局获取、互联与共享,强调系统的状态感知和灵活可控,强调数据挖掘与知识发现,从而极大地提升系统的全局可观性与可控性。

可以看出,电力系统的三个发展阶段与上述三个层次存在着较强的对应关系,即第一阶段“电气化”阶段主要侧重于“一次”物理系统的发展,第二阶段“自动化”阶段主要侧重于“二次”控制装置的发展,第三阶段“智能化”阶段主要侧重于信息物理系统的深度融合。

在中国电网智能化发展技术方面,许多学者提出了研究思路和解决措施[10-16],分别从发展趋势、电网结构、防御体系、调度系统、运行能力等方面进行了阐述。而现代交直流混合电网是一个复杂的广域巨型系统,呈现出高电压、大电流、高维度、非线性、复杂性等诸多特性,需要站在历史发展角度,应用现代系统科学等新理论对目前电力系统中已有的各种控制系统进行梳理反思、协调优化和顶层设计,目前这方面的研究还很少。

从电网控制系统的角度来看,与设备的功能控制相比,电网的系统安全稳定控制有其特殊性,主要表现在:系统在线运行方式的识别与匹配要求高,对系统的全局运行信息需要进行一定程度上的状态感知;控制的快速性要求高,控制策略的在线和实时生成难度大,需要大量知识和经验的前馈投入;故障识别的快速性和精准度要求高,需要多种判据综合使用;控制策略和定值的适应性和鲁棒性要求高,要能一定程度上覆盖系统运行的不确定性和仿真误差。因此,系统的安全稳定控制是电力系统中对智能化要求程度极高的一种控制,在电网第三阶段“智能化”的发展过程中大有可为。针对上述需求,可采用先进的信息通信技术和数据挖掘技术,实现信息的多层共享和系统的全局可观,实现高度智能的策略生成,实现分层分散的协调控制,目的是从系统全局角度出发,构建多层级主动相互协调的智能控制系统。

本文分析了现代电网中各种控制系统的现状,指出当前各种控制系统都是为了解决电力系统发展过程中的各个问题而自然出现的,并非有计划性的统筹设计,缺乏来自系统全局角度的主动协调和趋优控制。本文从系统论、控制论及协同论[17]方法入手,提出了构建分散—集中型现代电网智能协调控制系统的若干原则和总体框架,并结合若干工程示例进行了阐述。

1 现代电网控制系统现状及对电网安全稳定影响的分析

1.1 电力系统中各种控制保护的发展、特点和层级

目前,电力系统中广泛存在各种各样的控制保护设备,如发电机的励磁控制、电力系统稳定器(power system stabilizer, PSS)和各种保护、直流输电的控制保护系统、电网安全稳定控制系统以及各种常规继电保护等。

电力系统控制保护设备为电力系统的安全稳定运行发挥了重要的作用,但纵观这些控制保护设备的发展历史,可以看出,它们都是为了有针对性的解决电力系统发展过程中的各个问题而自然地、陆续地出现的,并非有计划性的统筹设计,从而在整体上呈现出无序、杂散的特点。比如为了维持和调节发电机的机端电压,出现了励磁系统控制器;而为了进一步提高发电机的调压性能和响应速度,同时提高电力系统的静态和暂态稳定性,由此进一步发展出了高倍数的快速励磁控制器;但又一定程度上导致了电力系统阻尼特性的减弱和动态稳定问题的显现,于是又进一步发展出了PSS,作为励磁附加控制。

对照电力系统自身一次设备固有的分层结构,其各种控制系统一定程度上也呈现出分层分级的特点,根据其功能定位,大体上也可分为元件级、设备级、区域级和全系统级,如图1所示。

图1 现代电网控制系统分级特点示意图
Fig. 1 Scheme of the hierarchical characteristic of control systems in modern power system

其中,元件级控制器主要包括发、输、变、用电各环节中关键单一元件的控制器,包括发电机、变压器、晶闸管、负荷等的控制器,其主要目的和定位是实现关键元件自身某方面的单一或综合控制功能。设备级控制器则主要指由若干元件集成的较复杂的设备的高级控制器,如FACTS设备、HVDC工程、智能变电站的上层控制器等。

现有的元件级和设备级控制系统的功能定位是实现元件或集成设备自身的单一控制目标和功能,各种元件和设备通过交流电网这一介质来实现彼此之间的被动适应和自洽,缺乏来自系统全局角度的主动协调和趋优控制。

1.2 电力系统的控制系统从“二次”向全局智能协调的演化

以上所述这些用于实现本体设备自身功能的控制系统一般称之为“二次”系统。以区别于“一次”本体设备。但值得指出的是,虽然这些“二次”系统是针对各个设备所独立设计的,但是接入电网后一般都能够平稳运行,具有较好的适应性。分析其原因主要有如下两个方面:

(1)“二次”系统设计时一般把本体设备与交流电网接口处的电压等电气量作为边界接口变量,接口变量较为明确和单一,设备对电网的适应性较好。

(2)这些“二次”控制系统通过接入交流电网这一较为“柔性”的介质来实现天然的、被动的协调自洽。交流电网的“柔性”体现在同步电机的惯性、网络方程的线性等方面。

但是,被动协调的“二次”系统不是主动协调的趋优系统,会存在如下问题:

(1)设备控制对系统强度的依赖和支撑问题。

新能源发电一般通过电力电子设备接入电网,与同步机工作机制不同,它不是有效的独立电压源,而是一个受控电流源,对外部电网系统的依赖度很高,但支撑性很弱。具体来说,新能源电源需要外部电网提供较强的并网电压,新能源电源对此电压进行锁相并对电网产生一个受控的注入电流,以达到输出指定功率的控制目标。而传统的同步发电机则是一个具有不可突变内电势的独立电压源,且其电角速度具有很大的惯性,其输出电流则由外部网络决定,所以传统同步机对外部电网的电压支撑性很强,同时其抗扰性也很强,其内电势可以在扰动前后保持不变,外部网络的扰动都体现在输出电流的变化上。因此,随着电力电子并网电源占比上升和旋转同步电机占比下降,同步电网的强度和支撑性都在逐渐减弱,对新能源发电接入的承载能力也在逐渐下降。

(2)元件和设备级控制与系统级控制的协调问题。

现代电网的电力电子设备日趋增多,电力电子设备本质上是基于波形瞬时值控制的装置,但是为了较好地接入交流电网,往往需要将设备的外特性表现为工频相量有效值(滤波器除外),即底层瞬时值控制需要与上层有效值目标之间进行协调。如果协调不好,往往带来谐波超标、锁相环时滞、超同步及次同步谐振以及其他更严重的问题,当电力电子设备的容量和数量达到一定规模时,这些问题将更加突出。

(3)设备控制目标与系统安全的协调问题。

设备的“二次”系统一般倾向于保持本体设备的功能特性要求,这可能会对系统带来正反馈不稳定的负面影响。如具有自调节能力的现代负荷的恒功率控制器在边界母线电压下降时,为了保持负荷的恒功率会试图按电压的平方减小负荷的等值阻抗,而这反过来将会引起负荷母线电压的进一步下降。与之相比,传统的白炽灯、电阻丝等恒阻抗负荷则像交流电网一样具备较好的“柔性”,即负荷功率随着母线电压下降而下降。

(4)设备功率控制目标与系统供给和消纳能力的协调问题。

新能源发电的功率控制目标是追踪最大出力(maximum power point tracking,MPPT),具有间歇性、随机性的特点;电动汽车负荷的功率控制也具备时空随机性和间歇性的特点。对这些设备来说,所接入的电网就是一个无穷大系统,它们只需要把目标功率注入和抽取即可,而其实由此带来的功率不平衡都需要靠网内其他机组的调峰和备用来解决,随着新能源以及电动汽车的飞速发展,这一协调问题越来越突出。

针对以上问题,随着先进信息通信技术的发展,以及系统理论研究的不断深入,对网内各种已有控制系统进行主动的协调优化显得越来越重要,即传统的“二次”控制系统需要向智能协调控制系统演化。该系统的特征是基于先进的信息通信和数据挖掘技术,实现全局可观、分层分散协调控制,目的是从系统全局角度出发,构建多层级主动相互协调的自趋优智能控制系统。

鉴于现代电网中高压(特高压)直流输电的比重逐渐增加[2-5],传输的功率越来越大,电压等级也越来越高,而且高压直流输电的控制保护系统非常复杂,因此高压直流输电在现代电网的智能协调控制体系中占有重要地位,下面以高压直流输电为例,分析说明直流设备级“二次”控制系统对电网安全稳定的影响,以及直流“二次”控制系统主动参与系统级的智能协调控制对电网安全稳定性的提升作用。

1.3 高压直流输电系统将在未来电网控制体系中发挥重要作用

高压直流输电因其调控范围广(距离远)、调控力度大(容量大),将在未来智能电网控制体系中发挥重要作用,本节以高压直流输电系统为例,阐述设备控制对电网安全稳定性正反两方面的影响。

高压直流输电为大型能源基地的大容量、远距离送出提供了有效的技术手段,但也给交直流混合电网的安全稳定性带来了如下挑战:

(1) 为保护换流阀等关键设备,直流线路故障和换流阀故障都有可能导致直流闭锁。现有的特高压直流输送容量一般为8000~12000 MW,因此在交直流混联电网中,直流闭锁会给交流电网带来较大的有功功率盈缺冲击,将会引起送受端系统内的潮流重新分布以及频率、电压等问题,严重时将引起系统稳定破坏;在交直流并联系统中,直流闭锁会给并联的交流电网带来较大的有功潮流转移冲击,可能引起并联交流系统的稳定破坏,影响范围大,一般需要采取相应的安全稳定控制措施。

(2) 基于LLC(电流源型换流器)的高压直流输电技术,需要受端交流电网提供足够的换相电压,因此需要从两侧交流系统吸收大量的无功,而且在换相失败后的功率恢复过程中从交流系统吸收的无功功率将更多,从而引发电压稳定问题。多馈入直流之间的电气距离短、相互影响大,因此多馈入直流系统的电压稳定问题将更加突出。

(3) 在直流换流站附近的交流系统短路故障,可能会导致直流系统换相失败,从而导致直流输送功率受阻。与直流闭锁不同的是,如果直流换相失败持续的时间不够长,将不会导致直流闭锁。但在直流换相失败期间,直流的输送功率已经受阻,相应的潮流转移和功率盈余已经发生,将会导致送受端系统电压、潮流和频率的波动,严重时可能带来进一步的连锁反应。

但从系统全局控制的角度来看,直流输电也是可以充分利用的优质控制资源,可参与到系统级的智能协调控制中,具体如下:

(1) 直流输电的紧急功率调制、频率调制、附加阻尼控制、附加次同步振荡阻尼控制等控制功能可用来充分提高系统的暂态稳定性、动态稳定性和频率稳定性等性能。

(2) 直流输电的紧急功率调制功能可以在一定程度上替代切负荷等安控措施。对于非交直流并列系统,在交流系统内速降外送直流的输送功率,即等效于在此交流系统内采取切负荷措施,既可以达到切负荷措施的效果,又可以避免真正的负荷损失,是高效有力的有功控制资源。对于交直流并列系统,速升直流系统的输送功率,即相当于减轻并列交流通道的潮流压力,有利于提高交直流并联系统的暂态稳定性,一定程度上可以达到送端切机、受端切负荷的控制效果。

与直流系统类似,现代电网中其他设备或元件的控制系统在完成自身控制功能的同时,也可为系统全局特性提供控制资源。因此,有必要研究构建现代交直流混合电网的安全稳定智能协调控制体系框架,以充分协调整合系统内的各种控制资源,为全系统安全稳定服务。

2 现代电网安全稳定智能协调控制系统的理论基础与构建原则

2.1 技术需求

现代交直流混合电网是一个典型的复杂巨系统,仅针对局部功能需求而完成的各分散控制子系统并不能满足系统全局优化控制的要求,而需要将现代系统理论的方法和观点应用到现代电网的系统控制领域中,加强顶层设计,构建现代电网的智能协调控制系统。

2.2 理论基础

按照系统科学的观点,任何系统都是一个有机的整体,它不是各个部分的机械组合或简单相加,系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的性质。研究系统的目的在于调整系统结构,协调各要素关系,使系统达到优化目标。

根据协同论的观点,在每个等级上,系统都是其下层组成部分的整体,同时又是上层系统的参加者。大系统中的许多小系统既相互作用,又相互制约,它们的平衡结构,以及由旧的结构转变为新的结构,具有一定的规律。

协同论还指出,有序结构的出现不一定非要远离系统平衡态(此处的平衡态指无序结构状态、对应沙堆模型的坍塌态),系统内部要素之间的协同动作也能够导致系统演化至另一个新结构。

通过以上理论可以得出:

(1)系统由若干层级和子系统构成,且各层级和子系统之间都具备相对独立性,相对独立是进行相互协调的前提,各要素相互协调可使系统优化。

(2)系统在其内部各要素之间的协同作用下,由一个有序结构演化至另一个新的有序结构,且这一协同作用具有规律可循。

这将成为构建现代电网智能协调控制系统框架的理论基础。

2.3 构建原则

根据以上理论基础,结合各控制系统现状,提出现代电网智能协调控制系统的构建原则如下:

(1)应当充分利用现有各种控制资源,构建分散—集中型智能协调控制系统。

1)高度集中的智能控制系统很脆弱,分散—集中型的智能控制系统与之相比可靠性更高,抗打击能力也更强,包括抵御外界信息攻击和物理冲击的能力。

2)分散—集中型的智能协调控制系统并不破坏下层控制系统的原有功能和结构,只是通过引入协调(约束)变量的方式来从更高一层实现原有多个控制系统之间的协调控制。

3)分散—集中型的智能协调控制系统是建立在原有的下层控制系统基础之上的,而且通过电网物理系统实现大闭环,因此分散—集中型的智能控制系统更易获取全局可行解。

(2)应注意保持各层子系统的智能化和相对独立性,构建上层控制系统时,不应将下层控制系统简单退化为执行单元。

(3)电力系统中的各当地电气量也一定程度上蕴含了系统的全局信息,应注意充分利用电力系统的自然时空分布特性实现多层级控制之间的自然解耦与协调。多层级控制之间需要引入协调(约束)变量时,应注意简化、高效的优化原则。

(4)协调控制层定位于提供增值服务和全局优化,通过“协调”实现“协同”。

(5)在一些基本功能上,下层控制系统一定程度上具有上层控制系统的就地后备作用。

上述原则在一些电力系统工程实现与研究的案例中已有不同程度的体现和应用,详见第3节所述,分别体现了跨不同层级之间的协调控制。

3 体现电力系统跨层级协调控制原则的案例分析

3.1 区域级与全系统级之间的协调控制

3.1.1 交直流协调控制

图2 交直流协调控制示意图
Fig. 2 The scheme of AC-DC coordinated control

如图2所示的区域互联电网,若发生直流C-B双极闭锁故障,区域A-B之间的交流联络线上会涌过大量潮流来补足区域B的功率缺额,为保持区域A对B的暂态稳定,需要切除区域B负荷5800 MW,而速降区域B送D直流功率5500 MW也可保持暂态稳定,可替代切负荷措施,减小了控制代价。该案例体现了上述原则(1)和(3),即充分利用直流控制资源和电力系统的时空分布特性,将暂态稳定问题转化为更大范围内的功率缺额问题。

3.1.2 广域自适应解列控制

图3 广域自适应解列示意图
Fig. 3 The scheme of wide-area adaptive islanding control

如图3所示的区域互联电网,区域B和C之间若发生三个双回线联络通道同时跳闸,则区域C与外部电网的剩余4个双回线联络通道将于2.5 s内陆续振荡解列(顺序如图3中所示),解列后区域C内还需切除大量负荷才能恢复区域内系统稳定。但如果采用基于系统全局功角信息的广域自适应解列控制,则可根据发电机功角的全局动态特征,尽早判别系统失稳,并结合机组分群失稳模式,在1.5 s时就将区域B与区域A、C之间的剩余四个通道同时解列,解列后区域C内的低频减载量显著减少,区域内系统更快恢复稳定。该案例体现了上述原则(1)~(5),上层的集中式广域自适应解列控制利用全局功角信息作为协调变量,致力于提供控制速度更快和控制效果更优的全局优化增值控制,下层已有的分散式传统解列装置作为就地后备,充分利用当地电气量信息作为协调变量来推测系统全局状态,并充分利用系统的自然时空分布特性实现被动的就地触发式序贯控制,当上层的集中广域控制失效时仍可分散就地独立动作。

3.2 区域级与元件级之间的协调控制

3.2.1 基于直流SSDC的SSO控制

图4 基于直流SSDC的SSO控制示意图
Fig. 4 The scheme of SSO control based on HVDC SSDC

在火电机组就近通过直流送出,且与送端交流电网联系较弱时,可能出现SSO(次同步振荡)现象,可以通过采用直流SSDC(附加次同步阻尼控制)的附加控制功能实现SSO的阻尼控制。该案例在如图4所示的控制系统框图设计中,体现了上述原则(2)~(4),将换流站交流母线电压作为协调(约束)变量引入,从中提取次同步信号分量,在直流自身主控制功能的基础上,通过SSDC附加控制功能,可实现SSO的抑制[18]

3.2.2 AVC与SVC、CSR协调控制

随着电力电子技术的发展,在电网中出现了一系列动态无功补偿装置,如SVC(静止无功补偿器)、STATCOM (静止无功发生器)、CSR(可控高抗)等。这些设备一般都具有独立的系统控制功能,能够根据接入点的电压或无功进行自主就地控制,输出动态无功。而随着电网全局自动电压控制系统(AVC)的发展,AVC与这些无功补偿设备之间的协调问题就越来越突出了。关于AVC与动态无功补偿设备之间的协调控制目前有两种思路,一种是将这些已有动态无功补偿设备的控制功能退化,使其成为简单的执行单元,由AVC统一发出无功指令,动态无功补偿设备只是根据指令执行,这种思路实际上是统一控制;另一种思路是保留已有动态无功补偿设备的就地控制功能,而将控制目标与响应范围与AVC相协调,比如SVC或CSR一般都具有一个设定的电压控制范围,即控制目标的上下限(当系统电压低于下限时则发出容性无功,当系统电压高于上限时则发出感性无功,直至系统电压进入控制目标的上下限之间,此时动态无功补偿设备停止动作)。

该案例中,根据上文提出的协调控制原则(1)~(5),笔者更倾向于后一种协调控制思路,即将SVC或CSR的带状电压控制范围的上下限定值作为与AVC的协调(约束)变量引入,该电压控制范围的上下限定值可由AVC根据系统全局情况在线设定和调整,而动态无功补偿设备的具体动作行为则由其根据自身的控制功能完成。在该思路设计中,上层AVC为下层的设备控制提供优化后的控制目标和边界范围,下层设备在合理的边界范围内进行独立控制,同时作为上层AVC的后备,各司其职,彼此协同,从而实现真正意义上的协调控制。

4 现代电网安全稳定智能协调控制系统总体框架

根据原则和应用案例,可提出现代电网智能协调控制系统框架如图5所示。

图5 现代电网智能协调控制系统框架示意图
Fig. 5 The scheme of framework of smart coordinated control system in hybrid AC-DC power system

现代电网智能协调控制系统框架具有如下宏观演进特征:从“功能达标”控制模式向“主动趋优”控制模式转变,从孤立控制模式向协调控制模式转变,从孤岛信息支撑向广域信息共享转变,从单纯物理系统向物理信息系统转变。

在多层级、分散—集中型的现代电网智能协调控制系统框架中,各层级控制系统的功能定位如下所述:

(1) 全系统级智能协调控制主要实现全系统的协调控制功能,包括区域间解列,跨区域的交直流协调控制,区域间联络线潮流控制,跨区域AGC等。

(2)区域级控制主要实现区域电网层面的控制功能,包括区域电网安全稳定控制、区域电网AVC、区域电网AGC等。

(3) 设备(元件)级控制主要实现设备(元件)自身的控制功能。

在现代电网智能协调控制系统框架中,各不同层级控制系统在保持下一层级控制系统相对独立的前提下,通过引入协调(约束)变量来实现各层级之间的协调控制。对于区域级控制系统,如果实现起来比较简单,也可以只通过引入同一层级间的协调(约束)变量,而不经过上一级控制系统来实现区域层级之间的协调控制。各层级控制系统常用的协调(约束)变量如表1所示。

表1 现代电网智能协调控制系统框架中各层级控制系统的常用协调(约束)变量
Table 1 The coordination/constraint variables of each layer system in the framework of smart coordinated control system in modern grid

本文提出方法和原则,应当在系统安全稳定控制的框架设计和实际案例中予以注意和反思,并结合具体案例具体分析,以指导工程实际应用。

5 结论

本文应用系统科学中协同论等观点,对目前电力系统中已有的各种控制系统的功能目标、发展历史和协调特性进行梳理,在总结和反思的基础上,提出电网安全稳定智能协调控制系统的顶层设计理念、框架和若干原则,主要结论如下:

(1)电力系统现有多种控制系统的简单叠加并不能构成真正意义上的现代电网智能控制系统。

(2)电力系统现有的各种设备的“二次”控制系统大都是为了实现设备的自身功能,通过接入交流电网来实现各设备之间的被动协调,缺乏来自系统全局角度的主动协调和趋优控制。

(3)应从系统论、控制论、协同论等方法入手,以整个电网为控制对象,从系统全局角度出发,构建多层级、分散—集中型、主动相互协调的智能控制系统,以取得更大的增值效益。

(4)在现代电网智能协调控制系统中,构建上层控制系统时,应注意保持各层子系统的智能化和相对独立性,不应将其简单退化为执行单元。

(5)分散—集中型的智能控制系统比高度集中的智能控制系统具备更强的鲁棒性。

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Discussion on the Framework of Smart and Coordinated Control System for Security and Stability of Modern AC/DC Hybrid Power Grid

LI Bai-qing1,2, QIN Xiao-hui1,2
(1. China Electric Power Research Institute Co., Ltd., Haidian District, Beijing 100192, China;2. China State Key Laboratory of Power Grid Safety and Energy Conservation(China Electric Power Research Institute Co., Ltd.), Haidian District, Beijing 100192, China)

Abstract: With the development of modern AC/DC hybrid grid,it attracts more attention that how to coordinate and integrate the different kinds of control subsystems in grid, and how to build the smart coordinated control system for security and stability of modern power grids. In this paper, the impact of HVDC on the stability of hybrid AC-DC power grid is summarized and the status of control systems is analyzed. It points out that the current control systems are built to solve individual problems in the development of power systems, therefore the control systems are not designed and planned as a whole. And there’s lack of active coordination and optimization among the control systems, therefore, the control systems should evolve from secondary times to the deeply integrated cyber physical system.Based on the viewpoints of system theory and synergetic theory,the construction principles and general framework of smart coordinated control system in modern grid are proposed, and some engineering examples are illustrated.

Keywords: AC/DC grid; smart grid; coordinated control;distributed-centralized; synergism theory文章编号:2096-5125 (2018) S1-0275-08


Project Supported by Science and Technology Foundation of SGCC ‘Study on the Development Scale, Bearing Capability and Evolutionary Principle of Balanced Structure for Power Grids’.


作者简介:

李柏青

李柏青(1963),男,中国电科院副总工程师,系统所所长,教授级高级工程师,长期从事电力系统分析与控制研究工作。

秦晓辉(1979),男,博士,教授级高级工程师,主要从事电力系统分析与控制研究工作,E-mail: qinxh@ epri.sgcc.com.cn。

(责任编辑 夏雪)

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