守护特高压电网！华北电力大学新方法可抵御地磁暴对电网电压冲击
守护特高压电网！华北电力大学新方法可抵御地磁暴对电网电压冲击
地磁暴期间，电网中的变压器受到地磁感应电流（GIC）影响而导致无功损耗会显著增大，这种不确定的、突发群发的无功扰动会引发电网电压波动。超高压、特高压电网由于其特殊的电气特性更容易受到地磁暴的侵害，造成电压跌落至不合格区间甚至引发电压崩溃而导致大规模停电。
为了应对地磁暴的威胁，华北电力大学辛文凯、王泽忠等，提出一种基于MHD模型预测控制的优化调度方法，平抑地磁暴期间超、特高压电网的电压波动。相较传统方法，该方法无需新增设备，更加安全经济。
图1 MHD模型预测控制优化调度架构
首先基于地球三维磁流体力学MHD模型预测地磁暴期间目标电网GMD并计算电网各节点的无功扰动；然后由模型预测控制方法中反馈校正和滚动优化思想对无功扰动预测值进行修正；最后再对电网进行优化调度，通过对可控主导节点的注入功率进行调整，有效平抑地磁暴期间电网的电压波动，避免地磁暴造成电压崩溃等次生灾害。
图2 基于MHD模型的地磁暴期间平抑超、特高压电网电压波动优化调度流程
研究者对华东超、特高压电网的仿真分析与验证表明，通过优化调度统筹协调超、特高压电网内的有功无功资源，能有效平抑地磁暴期间的电压波动，减小电压波动的剧烈程度和平缓电压波动趋势。
他们发现，在地磁暴SSC时刻，突发、群发的无功扰动易超过变电站无功裕度造成无功失衡和电压跌落，通过减小有功注入功率的方式，可以提高系统电压稳定性，防止发生电压崩溃等地磁暴次生灾害。电网拓扑拐角或末端的节点是无功失衡的“薄弱点”，在电网规划设计阶段应适当提高这些站点的无功储备，以增强电网抵御地磁暴的能力。
图3 优化调度前后华东超、特高压电网电压波动平抑效果
研究者通过仿真实验，对比了特大地磁暴发生期间电网实施优化调度前后的电压波动，并提出了波动率指标验证了所提方法的有效性，为保证地磁暴期间的电压稳定性和合格率提供了指导。
本工作成果发表在2024年第13期《电工技术学报》，论文标题为“基于磁流体力学模型与模型预测控制的地磁暴期间超高压、特高压电网电压波动平抑优化调度”。本课题得到国家自然科学基金的支持。