内蒙古电网水电黑启动试验仿真分析

基于PSCAD搭建了内蒙古电网水电黑启动试验系统模型,对黑启动试验的发电机空充线路、长线路空充主变压器、火电厂大功率辅机启动、火电机组并网等过程进行了潮流和动态仿真,基于仿真结果对发电机自励磁、空充线路合闸过电压、空充主变压器铁磁谐振过电压、启动负荷引起的系统电压和频率波动等情况进行了分析。认为万家寨水电站3号机组以孤网模式运行,在低负荷工况下能够维持试验系统频率稳定,并具有较强的进相能力,可作为内蒙古电网黑启动电源;黑启动过程中机组未出现自励磁现象,各厂站母线电压未超过规定限值,建议火电机组取消初负荷,以免并网后造成系统频率大幅波动。

同步调相机应用于内蒙古电网的仿真分析

以上海庙特高压直流输电工程海力素新能源汇集站及锡林郭勒电网灰腾梁500 kV变电站为算例,在灰腾梁变电站加装一部同步调相机,从系统短路容量、暂态过电压、稳态过电压及风电波动方面对调相机应用效果进行仿真分析,仿真结果表明,同步调相机可以有效抑制新能源汇集站过电压,大幅降低电压波动,可将系统电压控制在合理范围内,适合在电压支撑能力弱的大规模新能源汇集地区使用。

基于PSD-FDS的内蒙古电网中长期动态仿真分析

基于全过程动态仿真软件PSD-FDS,在内蒙古电网仿真数据中加入典型中长期模型,即火电厂锅炉及其调速器模型、发电机过励磁限制器(OEL)和有载调压变压器(OLTC)模型,分析其对系统稳定性的影响。仿真结果显示,加入锅炉及其调速器模型后,机组的机械输出功率跟随系统需求的能力减弱,更好地模拟了火力发电机组的出力特性;OEL正确动作虽达到了保护发电机的目的,但却使相关节点电压明显跌落;加入OLTC后,负荷侧端电压得到提高,但在无功功率储备较不充裕的区域,分接头动作会加重系统无功缺额。对此提出提高过励恢复系数及锅炉汽包存储时间常数、合理设置有载调压变压器参考电压、加装无功补偿装置等提高电网中长期电压稳定性的措施。

特高压网架背景下内蒙古电网限制短路电流措施研究

结合内蒙古电网的现状及特高压网架背景下内蒙古电网短路电流的发展情况,分析了目前限制短路电流的主要技术路线及措施,并对各种措施对于内蒙古电网的适用性进行了初步判断。在此基础上,选取优化网架结构作为限制内蒙古电网短路电流的主要措施,对特高压变电站接入方案及网架结构进行优化和局部加强后,最终形成以包头特高压、鄂尔多斯特高压、清水—乌兰察布特高压为中心的供电区域,构建以特高压变电站为支撑的1000 kV环网结构,为内蒙古电网短路电流限制措施的实施奠定基础。

新型电力系统惯量支撑和调频响应特性典型建模综述

大力发展以光伏、风电为主的新能源是实现“双碳目标”、解决我国能源战略安全问题以及推动生态文明建设的重要途径。新能源电源出力具有随机性、波动性、间歇性的特点,且大多为非同步机电源,不具备传统电源对电网的惯量支撑特性。随着新能源电源渗透率的逐渐增高,传统电源容量占比逐渐降低,电力系统所面临的频率暂态稳定性问题变得愈发严重。新型电力系统暂态频率响应特性主要由惯量支撑和调频特性决定,因此,对系统惯量支撑和调频的建模以及特性分析成为新型电力系统频率稳定性研究以及解决方案设计的关键。本文旨在综述新型电力系统惯量支撑和调频特性研究过程中所需的模型,总结仿真建模过程中的典型模型和关键参数,以期为同领域的研究者在新型电力系统惯量支撑和调频研究过程中提供有益的参考。

内蒙古电网短路电流水平分析及限制措施研究

内蒙古电网整体短路电流水平逐年升高,且因地区发展不平衡,部分地区短路电流超标问题严重,已成为限制电网发展和制约运行方式的重要因素,严重影响电网的安全稳定运行。以2016—2020年内蒙古电网短路电流变化结果为依据,分析短路电流分布特性和变化规律,采用二端口等值电路分析造成短路电流超标的主要影响因素,并总结近年来已采取的短路电流限制措施,研究分析基于故障电流限制器(FCL)的短路电流控制措施,最后得出故障电流限制器不仅能够针对性地解决短路电流超标问题,而且不会对系统安全稳定产生影响,但其在内蒙古电网中应用的必要性及可行性需进一步研究。

大规模风电接入对内蒙古电网动态稳定特性影响分析

以中国电力科学研究院下发的2~3年滚动校核数据为基础,采用2023年预测丰平大数据,分别通过小干扰和大扰动稳定分析方法对不同比例风电接入影响下内蒙古电网动态稳定特性进行分析。分析结果表明,内蒙古风电不出力时,内蒙古电网动态稳定性最差;随着风电出力水平的不断提高,内蒙古电网动态稳定水平有所提升;大规模风电机组接入内蒙古电网,可有效提升电网动态稳定水平。并提出加装电子系统稳定器或静止无功补偿器、建设内蒙古电网与华北电网的异步联网工程等改善动态稳定特性的措施。

内蒙古—京津冀直流工程投运后系统稳定特性影响分析

内蒙古电网首个网对网直流工程内蒙古—京津冀2回±660kV直流及其配套工程投运后,对内蒙古电网特性产生影响,从短路电流、短路比、暂态稳定特性等方面进行了仿真分析,仿真结果表明,该直流工程接入后,电网短路电流水平整体上升,直流送端电网为强交流系统,直流短路比较高,有利于内蒙古电网大规模新能源外送,但在网汇方式发生直流双极闭锁后,存在电压稳定问题,需合理切除配套电源,进一步加强网架结构建设。

策略参数对内蒙古电网高周切机方案影响研究

内蒙古电网与华北电网解列后,内部系统频率将快速升高,高周问题突出,而现有切机方案无法有效解决高周问题。基于当前内蒙古电网高周切机方案中涉及的切机容量、切机延时参数,从稳态与暂态出发,利用PSD-BPA仿真工具分别研究了切机方案中各参数对频率偏差的影响,通过对比不同切机轮次策略参数变化对频率偏差产生的影响,最终确定了适应内蒙古电网的高周切机方案。

内蒙古电网输电线路绝缘子防污闪治理问题分析

绝缘子表面沉积的污秽能显著降低其绝缘性能,尤其在湿润天气条件下容易引起局部放电甚至是闪络。污闪事故一旦发生影响范围广、停电时间长,严重威胁着电网的安全稳定运行。文章从多个角度分析内蒙古电网输电线路绝缘子防污闪治理存在的问题,并提出了解决措施。同时结合一起绝缘子污闪故障实例进行了分析,进而提出了运维建议。

基于PSModel的电网背靠背直流输电系统建模及仿真

针对目前电力系统稳定分析所采用的机电暂态仿真软件PSD-BPA无法准确反映直流系统的动态过程,电磁暂态软件PSCAD/EMTDC等无法对大电网详细建模的问题,采用中国电力科学研究院自主研发的电磁暂态软件PSModel(Power System Model)与PSD-BPA程序进行交直流系统混合仿真。本文对PSModel仿真程序的算法和混合仿真原理进行了介绍,对搭建的内蒙古电网异步联网工程模型进行混合仿真分析,验证了搭建的混合仿真模型的正确性。

新能源接入地区电网联合仿真平台构建研究

介绍了电力系统仿真主要应用的RTDS、HYPERSIM、RT-LAB、FPGA、ADPSS等仿真平台,从步长和应用场景对比分析了不同仿真方法的优缺点。立足地区电网对新能源电力系统仿真平台规划建设的需求,提出了RT-LAB和HYPERSIM的数模混合联合仿真平台构建思路、硬件架构和功能,既可进行新能源关键设备并网的精确模拟,也可满足大规模含新能源的交流电网的分析计算,为大规模新能源并网的安全稳定运行提供了技术支撑。

1.5 MW永磁直驱式风电机组控制系统仿真分析

以某1.5 MW永磁直驱式风电机组为研究对象,分析机组的动力学特性,考虑动态入流效应,建立机组气动、传动链、发电机、变桨距执行器数学模型;结合机组的实际参数和运行特性,设计转矩控制器、发电机功率控制器和变桨距控制器,得到该直驱机组整机控制系统模型。针对传统变桨距控制器的不足,提出权值系数分配和转矩信号补偿的PI控制方法,通过MATLAB/Simulink仿真,验证了搭建的机组模型的正确性,且控制器的性能良好。

220kV变电站智能化改造技术要点及方案实施

杜尔伯特220 kV数字化变电站升级改造为智能变电站。一次设备中,将原电子互感器改造为新型电子互感器配合合并单元的模式。二次设备中,将原有监控系统更换为一体化监控系统;保护及安全自动装置利用了近年新扩建的两套线路,同时将对侧装置软硬件升级为与本侧同版本的保护,利用软件保护定值或算法完成补偿;其余线路保护、主变压器保护、母线保护、母联保护均进行了更换;对电量计费系统的通信规约进行了升级改造,非关口计量表采用SV网络采样,关口计量表采用点对点采样。改造完成后,实现了优化资源配置、提升运行指标的目的,为数字化变电站升级改造为智能变电站提供了借鉴。

考虑优化调度的微电网频率恢复分布式预测控制策略

为了解决快速频率恢复和缓慢实际功率调度之间的时间尺度分离问题,提出一种考虑优化调度的微电网频率恢复分布式预测控制策略。引入的一致性策略能够在同一时间尺度上处理优化调度和频率恢复,另外提出的实际功率调度方案分布式模型预测控制解决了通信延迟、通信中断和即插即用情景,并且将下垂、实际功率传输和相位角方程作为等式约束,从而预测每个微电网的行为。此外,终端值和不等式约束有助于确定可行解空间的界,从而减少优化时间。在4种测试情景下对控制器的动态性能进行实验评估,结果证明该控制器对负载变化和通信问题具有较强的鲁棒性,并且保证了频率快速回复与高效功率调度。

基于RT-LAB的SVG电网适应性仿真评估

静止无功发生器(SVG)因具有响应速度快、可连续调节无功的优点,被广泛应用于新能源场站,但其容量一般较大,导致并网性能检测无法通过现场测试的方式进行评估。本文基于RT-LAB平台,利用现场SVG控制器搭建完整的硬件在环仿真系统,借助光电转换工具和桥臂模块数量简化方法,实现SVG的硬件在环仿真,并开展了电网适应性仿真测试评估。通过电压与频率扰动测试,验证了RT-LAB能够完成SVG并网性能测试仿真。

风光储联合发电系统数模混合仿真分析

针对储能参与风光联合发电的实际情况,提出一种风光储联合发电系统数模混合仿真方法。以实际风光储场站为依据,结合场站实际控制系统,建立风光储联合发电数模混合仿真平台,提出风光储指令跟踪及功率平滑控制策略,并开展仿真验证。仿真结果表明,储能参与风光联合发电能够有效提升消纳能力和指令响应范围,显著降低功率波动,数模混合仿真方法能够有效验证策略的有效性和正确性。

大容量STATCOM接入新能源汇集地区电网的仿真分析

STATCOM是灵活柔性交流输电系统的重要组成部分,兼具感性和容性无功功率补偿功能。以内蒙古某新能源汇集地区电网为例,针对电网结构特点及存在的电压越限风险,仿真分析了在风电功率波动及电网N-1故障下,接入大容量STATCOM对该地区电网电压的影响情况。仿真结果表明,在新能源汇集站配置大容量STATCOM,可有效降低风电功率波动及电网故障造成的地区电网电压越限风险;在电网侧配置大容量STATCOM,可弥补因风电场侧动态无功补偿装置投运率不足造成的系统电压调节灵活性低等问题。

计及复杂非线性因素的发电机模型对电网输电能力影响仿真分析

建立了考虑发电机动态过程中磁场饱和、畸变及集肤效应等非线性因素影响的场-路-网耦合时步有限元模型,将时步有限元计算结果作为参数辨识的目标曲线,辨识了实用模型中的稳态、瞬态及超瞬态参数。结合某电网实际算例对相关地区断面送出能力与主网架的稳定特性进行了仿真分析,认为仿真得出的发电机准确模型可以提升电网自身的输电能力,验证了以时步有限元模型作为标准响应的参数辨识模型的正确性与有效性。

基于MMC的多端柔性直流配电网控制与保护

为提高多端柔直配电网系统的稳定运行能力,本文首先对分割的城市中压配电网进行互联设计了多端柔性直流混合配电网,对主要换流设备选型进行实例设计;基于下垂控制策略并结合功率参考值平移的曲线特性,将考虑电压限值的直流电压斜率控制方法应用于多端柔直配网,并制定本文设计案例的换流器保护配置策略。在PSCAD/EMTDC中完成10 kV多端柔直配网应用案例的搭建,最后仿真验证直流电压斜率控制策略及保护配置方案的有效性。