一种计及有载调压变压器动态调节影响的中长期电压稳定评估指标

运用随机优化理论,研究在已知实时供电计划基础上供电公司对于可中断负荷的最优决策模型,并给出模型的解析解。有载调压变压器作为一种重要的电压调节手段,在电力系统中被广泛应用,然而,其分接头调整对系统的动态响应影响显著。研究有载调压变压器动态调节对电压稳定性的影响,基于有载调压变压器分接头动作前后一次侧电压和电流变化量,给出一种中长期电压稳定性评估指标,该指标计算快速简单,能给出系统的戴维南等值阻抗。3机10节点测试系统和实际电网的仿真结果表明,该指标可以准确判断有载调压变压器的稳定性,结合WAMS可以实现电力系统的中长期电压在线监测及控制,具有较强的工程实用价值。

高压直流三极输电系统的建模与仿真

高压直流三极输电作为一种新的输电方式可以有效提高交流输出线路的容量。文中首先介绍了高压直流三极输电的工作原理,设计了功率平衡控制器使功率保持恒定。基于PSCAD/EMTDC软件平台,建立了高压直流三极输电系统仿真模型,针对系统的稳态运行特性进行了分析,详细阐述了由暂态故障引起的单个换流站紧急停运以及直流线路发生瞬时性和永久性接地故障时的控制保护策略,当发生故障时,将系统切换为双极直流输电,可以保证系统继续稳定运行。仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性,表明高压直流三极输电是一种适用于交流线路增容改造的可行方案。

基于功率指令切换的双级式构网型光伏故障穿越控制策略

在新型电力系统构建中,构网型光伏将发挥巨大作用。但受限于电力电子器件过流能力,目前针对构网型光伏的故障穿越控制策略还需进一步完善。综合考虑逆变器稳态和暂态过流抑制,提出了一种基于功率指令切换和虚拟阻抗的双级式构网型光伏发电故障穿越控制策略,该策略计及光伏直流侧动态响应,能够实现满足电流限幅约束的前提下向并网电压提供无功支撑,同时保持故障期间构网型光伏对系统惯性的支撑特性,提升大扰动下光伏换流器暂态功角稳定性。仿真结果表明,在电网发生严重电压跌落的情况下,所提控制策略可在保持逆变器直流侧电压稳定的同时实现故障穿越功能。

柔直异步互联后送端区域电网动态特性变化及稳定控制

为减小直流故障对交流电网的冲击影响,降低稳定控制措施的复杂程度,交直流混联区域电网与区外电网间的同步互联格局可转化为纯直流异步互联格局。随互联格局变化,电网动态特性将发生深刻改变。分析了区域电网结构特征;构建了区域电网交直流外送系统模型,从动态行为约束方程和时域受扰响应对比两个方面,研究了区域电网动态特性的变化,并梳理了主要影响因素。在此基础上,针对渝鄂背靠背柔性直流工程投运后的西南区域异步互联电网,提出了改善电网受扰特性的稳定控制措施,大扰动暂态仿真验证了措施的有效性。

构网型STATCOM/BESS仿真建模及受扰特性

带蓄电池的静止同步补偿器(STATCOM/BESS)作为一种新型电力电子装备既可以参与系统频率调节,又可以提供动态无功电压支撑。首先介绍了构网型STATCOM/BESS(GFM-S/B)的电路结构和工作原理,设计了基于虚拟同步控制的稳态控制策略和短路故障下的暂态控制策略,当发生故障时,将设备切换为限电流模式,可以在保证设备安全的前提下尽可能向系统提供无功支撑。在PSCAD/EMTDC环境下,建立了GFM-S/B并网系统仿真模型,并对系统的受扰特性进行分析,仿真结果表明GFM-S/B可以在电网电压波动时起到无功补偿的作用,增强对电网的弹性支撑能力。

基于全过程动态仿真的受端电网中长期稳定轨迹特征及防控策略研究

发电机过励磁限制器和有载调压变压器等慢速动态元件的动态特性是受端电网中长期动态稳定水平的关键影响因素。以环状分区运行的特大型城市电网为研究对象,分析了中长期过程中慢动态元件动作对系统运行点在系统动态PV曲线上的迁移特征及主要电气量的影响。揭示了过励磁限制和有载调压动作引起系统中长期电压失稳机理,并在此基础上定义了中长期动态稳定控制判据及裕度计算方法,提出了网源配合改善中长期稳定水平的控制策略。最后通过对北京电网的全过程动态仿真分析验证了稳定判据及控制策略的有效性。

并网光伏低电压穿越对低频振荡阻尼影响及抑制

大扰动冲击后,光伏输出功率动态变化过程与传统同步发电机存在的显著差异,将影响系统功角振荡特性。该文首先针对光伏并网功角稳定分析的典型系统,解析了网络节点电压幅值与相位的时空分布规律;揭示了功角振荡引起电压波动导致光伏周期性触发启动低电压穿越LVRT控制,及其弱化系统功角振荡阻尼的机制;为抑制光伏并网对低频振荡的威胁,提出了调整LVRT触发启动电压门槛值、有功恢复速率等参数的设备级优化控制措施,以及基于广域支路响应的系统级紧急控制措施。面向典型系统和新疆南疆水光并网外送系统,验证了优化控制以及紧急控制的有效性。

大规模构网型储能集中接入对短路电流的影响分析

随着技术性能提升和成本降低,构网型储能集中并网规模不断扩大,其对系统短路电流的影响不容忽视。基于构网型储能的机电暂态仿真模型,分析不同限幅策略下设备的短路电流幅相特性,并通过算例仿真不同储能接入规模、过流能力、并网电压等级及运行工况下近区母线短路电流的变化情况,从多个角度揭示储能并网对近区母线短路电流的影响规律,量化构网型储能对并网母线短路电流的贡献幅值,并针对考虑短路电流提升效果的构网型储能容量配置及布点提出相关建议。

孤岛电网频率电压耦合机理及控制措施

地区电网与主网发生解列故障时,将转为孤岛电网运行状态,由于孤岛电网转动惯量较小,大容量不平衡功率冲击下孤网频率和电压交互作用显著。首先,揭示了孤岛电网频率和电压之间耦合作用的机理,通过构建单机单负荷模型,分析了线路传输有功、负荷频率因子和线路高抗补偿度对孤网频率和电压动态过程的影响。结合西藏电网实际运行情况,从稳定控制措施方面给出了应对孤网频率和电压越限的建议,并通过仿真验证其有效性,研究结论可以为藏中联网工程投运后西藏电网稳定运行提供技术支撑。

柔性直流接入对弱受端电网恢复特性的影响及优化措施

随着柔性直流输电系统电压等级和输电容量不断提升,采用电压源型换流器的柔性直流输电技术在我国得到了大量应用,同时其对电网的影响也进一步增强。文中基于PSD-BPA机电暂态仿真软件中新开发的计及故障穿越策略的柔性直流控制系统,比较了不同直流接入方案下弱受端电网受扰恢复特性的差异。在此基础上,分析了柔性直流控制方式、直流传输功率大小以及故障穿越控制策略等因素对换流站动态有功和无功功率特性的影响。最后针对西藏弱受端电网电压稳定问题提出了优化方案,仿真结果表明优化柔性直流故障穿越控制关键参数可以改善弱受端电网故障后的恢复性能。

振荡中心ucosφ定位校正及广域失步解列控制

受新能源装机规模持续增长、交直流混联结构新特征日益凸显等因素影响,大电网受扰行为愈趋复杂,保障电网安全对第三道防线失步解列控制的动作可靠性、精准性和有序性提出了更高要求。文章首先分析了基于就地量测信息的ucosφ失步解列控制的原理及其应用局限性;研究了ucosφ与振荡中心之间的关系并定义了振荡中心定位系数ζ。在此基础上,提出了“分散就地判别、集中协同决策”的广域失步解列控制策略。交直流混联大电网仿真结果表明,所提策略能够适应多机群相继失步的复杂大电网动态行为,能够准确识别与失步机群相对应的网间割集,并实现割集中各支路统一有序解列。

VSC-HVDC与弱交流电网混联系统大扰动行为机理及稳定控制

基于电压源换流器的柔性直流输电(voltagesourceconverterHVDC,VSC-HVDC),其与弱交流电网构成的混联系统的稳定问题,是当前工程界关注的重点和学术界研究的热点。该文首先建立计及限幅环节、故障穿越策略,以及保护闭锁逻辑的VSC-HVDC机电暂态仿真模型;提出VSC换流器非线性功率特性的大扰动测辨方法,分析和识别影响VSC功率特性的关键因素。在此基础上,揭示大扰动冲击下混联系统存在的不同形式的失稳现象及其行为机理,并提出稳定控制策略。VSC-HVDC与弱交流电网混联系统的大扰动时域仿真结果验证了机理分析的正确性以及控制策略的有效性。

计及LVRT的光伏高渗透电网动态频率特性及优化措施

光伏高渗透电网故障冲击下的频率特性及其优化措施,是当前电力电子化发展趋势下电力系统关注的重点和热点。建立了计及低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)功能的光伏发电机电暂态仿真模型,构建了规模化光伏并网测试系统;利用大扰动激励法,研究了故障期间及恢复过程中光伏发电功率特性,并分析了控制模式、控制参数等强相关因素对其影响。针对光伏高渗透的西藏中部电网,仿真评估了受电联络线经短路故障冲击开断后,光伏发电LVRT对电网频率特性的影响,针对存在的威胁稳定运行的低频问题,提出了光伏发电的优化控制策略,并仿真验证了有效性。

基于ADPSS的宁夏电网多直流系统机电-电磁混合仿真对比研究

灵绍和昭沂特高压直流输电工程投运后,宁夏电网将成为我国又一高比例风火打捆外送直流送端电网。为了准确分析交直流间相互作用以及直流受端扰动对送端的影响,在ADPSS软件中建立了宁夏电网多直流系统的机电-电磁混合仿真模型,包括西北电网机电暂态仿真模型和宁夏电网三回直流的详细电磁暂态模型。针对送受端电网不同故障类型,评估了混合仿真和纯机电暂态仿真方法下电网受扰响应行为的差异,研究结论对于电网分析计算和制定安全稳定控制措施时选择适用的工具具有参考意义。

光伏高渗透电网动态频率特性及应对措施

光伏高渗透电网是电力电子化电力系统的典型场景之一。大规模光伏并网后,将显著影响电网动态频率特性。首先研究了不平衡功率冲击下电网频率变化规律,并分阶段解析了其典型响应轨迹的特征;其次,基于光伏发电系统模型,指明其区别于水电和火电等常规电源的主要差异特征,以及其在电网频率变化各阶段所起到的不同作用;再次,提出了改善频率响应特性的应对措施。最后,针对光伏高渗透交直流混联实际电网,仿真验证了频率动态特性分析的正确性以及应对措施的有效性。

基于实际工程控制系统的直流受扰特性分析—电压快速波动下整流端特性及其优化

为降低直流扰动引发的电压波动、提升风机并网安全，基于PSD—BPA电力系统机电暂态仿真软件中新近开发的面向实际工程的直流控制系统，分析了送端整流侧交流电压快速波动下直流系统主要电气量的动态响应特性；揭示了整流站动态无功盈余及其引发交流过电压威胁的机制；评估了交流电压扰动特征、直流控制器参数配置对响应特性的影响；提出了直流控制参数优化措施。对于新能源规模化并网特高压直流汇集送出系统，降低整流器最小触发角限制器动作幅度、增大定电流控制总增益以及减小低压限流启动门槛值，均可改善交直流电网受扰特性，降低风电脱网威胁。

基于广域支路响应的功角与电压主导稳定模式判别及紧急控制

功角稳定与电压稳定是交直流混联电网机电暂态尺度内两种不同稳定模式,快速准确判别主导模式是实施有效控制的前提和基础。该文首先针对两种典型系统,分析不同主导稳定模式下节点电压的幅值与相位时空变化规律,以及不同交流支路段的响应特征差异;其次,利用基于响应信息的定量评价指数——简化支路暂态输电能力sBTTC指数实现不同模式下关键支路的统一识别;在此基础上,结合关键支路垂足电压位置、功率与相位变化率以及相位差大小等特征,提出主导稳定模式判别方法和降低系统失稳风险的紧急控制策略。面向交直流混联大电网的仿真结果,验证判别方法和紧急控制策略的有效性。

柔性直流贡献短路电流影响因素及工程算法误差分析

目前,柔性直流输电技术已在国内外具有日趋广泛的工程应用,但对于近区交流故障时,柔性直流贡献短路电流的关键影响因素及计算方法的研究尚不深入。针对这一问题,本文通过电磁暂态仿真,研究了交流侧短路时柔性直流贡献短路电流的暂态特性及短路电流各分量间的矢量关系,分析了柔性直流容量、限流方式、控制方式/定值等因素对短路电流幅值、相位的影响过程和机理。最后以国内某柔性直流系统为例,对比分析了几种工程常用短路电流算法在柔性直流不同运行、控制方式下的计算结果及误差来源,得出正确处理短路电流各分量间的相角差异是提高计算精度的关键。

次暂态电势固有响应延迟对电压恢复性能影响及应对策略

电力电子化发展的电力系统,电压恢复性能恶化甚至电压失稳的风险日趋加剧。该文面向支撑电压恢复的重要无功源—同步发电机,首先建立以传递函数描述的机组详细动态模型,揭示了d轴暂态开路时间常数引起的次暂态电势响应延迟特性,及其影响机组与电容组合无功源无功输出的机制;其次,定义基于受扰响应信息的无功源暂态无功支撑能力和交流电网电压恢复性能的定量评价指数;再次,提出缓解次暂态电势延迟影响,充分发挥组合无功源支撑能力提升电压恢复性能的应对策略;最后,针对即将投运的雅中特高压直流馈入的江西电网,通过大扰动时域仿真,验证了次暂态电势响应延迟对组合无功源输出特性影响机制分析的正确性,以及评价指数和应对策略的有效性。

稳定性约束的电网输电能力及其提升措施

输电能力是电网重要性能指标,评估和提升输电能力是电网规划和运行阶段共同关注的重点。约束输电能力的因素众多,针对其中的稳定性约束,提出了输电能力的定义,梳理了约束输电能力的稳定形态及其典型场景,指出了考核标准及适用评估方法并分析了主要影响因素,厘清了规划与运行两个阶段输电能力评估结论产生差异的原因;从改善电网固有属性以及提升电网特性认知水平两个方面,提出了提升电网输电能力的措施。