考虑VSC控制策略的交直流混合电网潮流计算

鉴于电压源换流器(voltage source converter,VSC)的控制策略会对含VSC交直流混合电网潮流产生直接影响,该文构建考虑多种VSC控制策略的交直流混合电网潮流计算模型。该模型通过构造等效电路建立换流站内VSC控制参数与交流电网输出功率的直接联系,以实现完整VSC电路模型下潮流方程的统一;并通过引入VSC自适应下垂控制系数作为潮流计算变量,以弥补现有方法无法适用于VSC自适应下垂控制策略电网的不足;此外,该模型将VSC调制度作为求解变量,并考虑调制度的约束问题,有效限制了调制度越限情形,还可实现调制度不同设定值下的潮流计算。基于上述模型,采用统一迭代法最终实现考虑各种VSC控制策略的交直流混合电网潮流计算,并通过算例验证模型的有效性与计算方法的快速收敛性。

含分布式能源直流-交流混合电网故障定位研究

含分布式能源的直流-交流混合电网中,直流电网的数字故障录波器通常难以监测交流部分的故障,造成故障难以被识别及定位。为此,文中提出一种用于分布式能源的交直流混合复杂输电网的故障定位方法,无需放置虚拟总线即可准确快速地识别故障线路段。其次,研究一种新型的最佳数字故障录波器布局工艺,在安装最小数量的数字故障录波器的情况下,实现最短传播时间下监控故障;同时利用K-means聚类方法选取的故障录波器子集准确定位故障位置。最后,采用仿真软件对改进的IEEE 39总线传输系统与CIGRE B4直流电网测试系统合并形成的交直流复杂输电网进行测试。结果表明,所提方法具有较高的故障识别准确率。

长链式交直流混合电网振荡特性及优化措施研究

山区环境因素复杂、气候恶劣使得电网极端故障发生的几率远高于其他地区,长链式交直流混合电网承受极端故障的能力面临极大考验。极端故障容易诱发长链式电网发生失步振荡,而交直流混合电网在故障过程中及故障清除后的交直流耦合稳定特性则会进一步导致失步振荡的特性变化,常规的第三道防线措施难以适应,无法准确隔离故障保持电网稳定。分析一个典型的长链式交直流混合电网发生极端故障后主要断面的振荡特性,识别极端故障导致长链式交直流混合电网整体与主网解列后的电气量特征,提出基于失稳特征的第三道防线优化措施建议。经过仿真验证,该优化措施能有效根据功角、频率等特征,实时选择最优的控制措施,最大程度地保证电网安全稳定运行。

含有多馈入直流的交直流混合电网高压直流建模研究

讨论了目前研究交、直流混合电网时在直流建模方面存在的模型过度简化及模型选用不恰当问题;分析了稳定性研究中直流建模的一般方法,指出了简单模型、响应模型和详细模型的基本特征;基于NETOMAC环境,以中国南方电网为原型对改进的直流响应模型和直流详细模型进行了建模和仿真对比研究,分析了两种模型的优、缺点和适应性;对含有多馈入直流且直流落点邻近的南方电网,探讨了现有HVDC建模方法在研究大扰动下交直流相互影响及直流换相失败对邻近交直流系统的影响方面存在的明显不足。从基于动态相量法计及电压畸变的新直流相量模型研究和基于机电/电磁暂态模型的交直流混合仿真算法研究两个截然不同的角度提出了可行的直流建模研究思路。研究成果为含有多馈入直流的交直流混合电网的安全稳定分析提供了建模依据和参考,也为仿真分析多直流逆变站的连锁换相失败问题提供了新的解决思路。

南方交直流混合电网区域振荡的协调控制策略

针对南方电网弱阻尼区域振荡模式的抑制问题,在分析了电力系统稳定器(PSS)、直流阻尼调制的控制机理及其控制效果的基础上,考虑到南方电网近距离直流多落点的特点,提出了一种PSS和直流阻尼调制的协调控制策略。在该策略中,结合模式可控性指标首先进行相关控制点的PSS参数优化以抑制直流调制不敏感的模式,在前一层优化的前提下再进行直流阻尼调制控制器的参数优化。这样既能保证二者的协调控制,又能有效地控制优化进程和降低计算量。最后通过仿真计算验证了协调控制策略的合理性和有效性。此工作可为研究近距离直流多落点交直流混合电网的低频振荡抑制问题提供新思路。

基于交直流解耦的超大规模交直流混合电网潮流计算可行解获取方法的研究

目前的交直流交替迭代潮流算法应用于超大规模交直流系统时经常面临收敛性差甚至不收敛的问题,无法有效获取可行解。文中提出基于交直流完全解耦从而获取潮流计算的可行解的方法,可提高超大规模交直流系统潮流计算收敛性,并避免交直流交换功率在交替迭代中发散的问题,文中方法的主要观点是交流换流母线电压在正常运行范围内并且直流运行于正常工况时,直流系统可与交流系统完全实现功率解耦,从而可将直流系统等效为恒定功率注入交流系统;待交流系统潮流计算迭代收敛后再求解直流系统换流变的有关变量。若换流变压器分接头越限,则表明交流换流母线电压不能维持在正常运行范围内,可为交流系统调整提供有效的信息,并能正确反映系统运行状态的突出问题。文中所提方法同样适用于未来含级联直流及多端直流的系统。通过我国多个大规模交直流系统算例,表明算法具有极佳的收敛性和鲁棒性。

含VSC-MTDC的交直流混合电网潮流计算模型及稀疏性处理技术

介绍了电压源换流器的稳态等效模型及常见控制模式,给出了多端柔性直流与交流混合电网的潮流计算模型。针对电压源换流器模型导致的潮流雅可比矩阵非结构对称及零对角元问题,将少数非对角零元素处理为非零元素恢复了雅可比矩阵结构对称性,将控制量作为常量代入方程并对变量编号进行优先排序处理克服了零对角元问题,以极低的稀疏性代价解决了含电压源换流器的交直流混合电网潮流计算问题。对含舟山五端柔性直流的浙江电网某运行方式进行仿真,验证了所提模型的正确性及稀疏矩阵处理技术的有效性。

南方交直流混合电网稳定若干问题及其控制措施

介绍了南方交直流混合电网存在的四类稳定问题:动态稳定问题已成为影响南方电网系统安全和制约系统送电的主要因素;严重故障下,暂态稳定问题依然严重;电网局部无功补偿不足,负荷中心区域存在电压崩溃的风险;部分输变电设备长期接近热稳定极限运行。为提高驾驭现代化大电网的能力,近年来南方电网各级调度部门积极开展了电网稳定特性分析、PSS装置管理、设备维护、安全稳定系统建设、电压运行控制和机网协调等方面的工作,确保了南方电网的安全稳定运行。

广东交直流混合电网的运行稳定性研究

建立了包含广东220kV及以上电压等级系统和主要互联省网等值系统的详细机电暂态仿真模型,在BPA平台上对2005年处于多回直流馈入交直流混合运行状态的广东电网的运行稳定性问题进行了全面测算和分析。通过计算广东电网的各逆变站在不同运行方式下的短路比分析了广东电网作为直流受端系统的强度。通过负荷中心附近发生单重和多重故障时的暂态稳定计算,分析了多个逆变站同时发生换相失败的可能性及其对广东电网安全稳定性的影响。通过区内外多重故障后果的对比分析,指出了广东电网的薄弱环节,并提出了相应的控制对策。

交直流混合电网仿真初始化方法

为了提高大规模交直流混合电网的初始化稳定收敛速度,采用人工神经网络拟合复杂的阻抗、谐波、控制特性,然后将其嵌套进基于改进节点法的三相基波潮流计算框架中进行迭代修正。为了提高大规模交直流混合电网的初始化效率,提出了基于多端口等值的并行初始化计算方法。分别采用含光伏电站的IEEE 33节点和330节点交直流混合电网算例进行仿真,验证了所提方法的有效性。

交直流混合电网HV DC运行控制特性初探

在南方电网正在形成含有多馈入直流输电系统的交直流混合电网的背景下,对换流器模型的建模方法和适应 性进行了讨论。本文介绍实际直流工程的控制方式和功率调节方法,并介绍稳定分析中实际直流系统的建模方法,同时分 析交直流系统相互作用特性及其复杂性及提出若干亟待解决的重要问题。

南方交直流混合电网调度初探

分析了南方交直流混合电网的调度特点和亟待解决的技术问题,介绍了电网调度机构工作中所采取的策略,对调度部门需进一步开展的工作提出了几点设想.

大型混合电网的集成调度系统

以关联预估多级算法为核心，结合对电网负荷的预测和对系统参数的检验，建立了一个完整的大型混合电网经济调度系统，解决了多种关联和约束问题，提高了电网经济调度的效率和电网运行的经济效益．

交直流混合电网电磁暂态仿真模型构建与分析

交直流混合输电为电网运营在技术上的更新与管理上的模式带来新的挑战。文章分析交直流混合输电模式,对其电磁暂态仿真模型进行构建与分析,首先进行交流系统电磁暂态仿真模型分析,包括数据的转换与录入以及电磁暂态仿真模型的搭建,然后对直流系统电磁暂态仿真模型进行分析。

含电力电子变压器的交直流混合电网最优潮流

电力电子技术的发展以及直流电源和直流负荷的应用,促使交流电网向交直流混合电网转变。传统交流电网最优潮流(OPF)问题可以确定电网的安全经济运行状态,非线性潮流方程的存在使得OPF问题属于非线性非凸优化问题的范畴。在融合电力电子变压器(PET)的交直流混合电网中,PET的运行约束进一步增加了交直流混合电网OPF问题的非凸性。将重点解决交直流混合电网OPF问题的非凸性。交直流混合电网OPF问题的目标函数为最小化发电成本以及线路和电力电子变压器的损耗,约束条件包括交直流电网中各节点功率平衡约束,电压幅值约束,各支路功率约束以及和电力电子变压器相关的运行约束。使用凸松弛技术将OPF问题转化为半定规划(SDP)问题,并推导得出零松弛间隙的充分条件,以获得全局最优解。在含PET的扩展IEEE 33测试系统上进行仿真,证明了零松弛间隙的充分条件适用于实际交直流混合电网,并且可以获得全局最优解。

含电压源换流器的交直流混合电网潮流统一表达与可行解求取

通常计算含电压源换流器(voltage source converter,VSC)的并联型直流电网与交流电网共同组成的交直流混合电力系统的潮流,按照VSC换流站的控制方式列写对应的电网潮流方程,将有多种表达形式,不便于控制方式切换时潮流的统一求解。该文建立任意控制方式下VSC换流站交、直流两侧变量关系的3个统一表达式,控制方式切换仅改变表达式中的某些系数值,使得混合电网的统一潮流表达模型不变,仅其对应的雅克比元素值改变。提出了基于牛拉法的潮流求解算法,发生电源、负荷方式变化后,首先通过调度计划切换换流站控制方式自动获得可行解。若切换后仍无可行解,则采用约束潮流方法修正指令值,最终自动求取可行解。在交直流混合电网进行诸如N-1安全校验潮流计算、连续潮流计算需要控制方式切换时,该文表达和方法将大大提升计算效率。以含7端VSC直流电网的交直流混合电网为算例,验证了表达与求解的高效性和有效性。

交直流混合电网故障耦合特性分析与继电保护研究

随着交直流混合程度加深,电网运行难度明显增加,保障交直流混合电网安全运行已成为我国电网重大而紧迫的需求。换流站是交直流混合电网的枢纽,区别于传统同步机电源,故障耦合特性呈现复杂性。从换流站对扰动的响应与传递特性出发,阐述了其耦合特性及产生机理,为交直流混合电网的故障分析与保护研究提供了理论基础。在此基础上评估了交直流线路保护适应性,并研究了不同故障时段的继电保护新原理。最后提出了控制与保护协同作用的建议与设想,探讨了进一步的研究方向。

交直流混合电网中直流50Hz和100Hz保护研究

对于远距离、大容量、交直流并联运行电网,交直流控制保护的配合对电网的安全稳定有着重要的影响。直流基频和2次谐波保护是交直流系统间相互配合的基本保护功能。利用EMTDC仿真软件和实时数字仿真(RTDS)对交直流混合运行电网中直流系统50Hz和100Hz保护整定原则进行了深入研究,提出了与交流系统故障清除时间和直流主设备承受能力相配合的100Hz保护整定原则,并给出了基于EMTDC仿真的定量计算方法。该整定原则已应用于南方电网的天广、高肇和兴安直流输电系统,解决了南方电网中存在的交直流保护不配合的关键问题。

混合电网的交直流解耦潮流算法

潮流计算是电力系统分析的基础,基于交替迭代的混合潮流计算,便于灵活处理换流器的各种控制方式,而且对交流子系统的计算,可以直接利用成熟的交流潮流计算方法。但是,该类算法需要分别迭代求解交、直流潮流,并且需要交替进行多次。文中分析了该类算法的迭代过程需要多次交替进行的原因,提出一种适用于电压源换流器(voltage source converter,VSC)型混合电网的交、直流解耦潮流算法,该算法通过调整交、直流子系统的划分界限以及VSC的有功控制参量,避免了迭代的多次交替,从而使混合潮流的计算量大为减少。通过算例验证了新算法的有效性,以及在处理直流电压控制方式上的优势。

计及多种分布式能源的交直流混合电网建模与仿真

交直流混合配用电技术能够妥善解决分布式新能源和储能系统接入以后的系统稳定问题,是国际配用电研究领域的重要发展方向。本文为了分析交直流混合电网的特性,首先分析总结光伏发电、风力发电、储能电池、燃料电池和微型燃机的工作原理;在此基础上,在PSCAD中分别建立相应的仿真模型;最后构建交直流混合电网的仿真模型进行仿真分析。通过仿真分析,验证模型的正确性,进而获得交直流混合电网的稳态特性和故障特性,为交直流混合电网的深入研究奠定理论基础。