适用于同步宽频测量的通信规约研究

针对新能源并网、高压直流输电存在的宽频振荡问题,以同步相量测量装置(PMU)为基础,将宽频测量结果纳入广域同步测量系统(WAMS)势在必行。为实现宽频测量结果的实时传输,分析了现行的主子站同步相量通信规约,并在此基础上提出两种不同的宽频测量规约扩展方案,并从数据传输带宽、工程改造和可扩展性等方面对两种方案进行了分析,旨为PMU装置宽频测量传输规约的制定和完善提供基础支撑。

含常规直流和柔性直流的交直流混合系统次同步振荡抑制研究

针对背靠背直流异步联网工程中存在的次同步振荡(SSO)现象,对基于常规直流(LCC_HVDC)的次同步阻尼控制器(LCC_SSDC)和基于柔性直流(VSC_HVDC)的次同步阻尼控制器(VSC_SSDC)的协同抑制问题进行了研究。首先针对待研究输电系统,从电磁转矩矢量合成方面分析了SSDC抑制次同步振荡的机理。然后分别设计了LCC_SSDC和VSC_SSDC的结构并整定了其参数。最后在PSCAD/EMTDC上搭建电磁暂态仿真模型,仿真结果验证了结论的正确性和所设计SSDC的有效性。

并联电容投切对孤立系统低频减载设计的影响

进行系统低频减载方案设计时 ,简单的频率响应模型由于未考虑系统电压对频率过程的影响而导致不少情况下无法适用。文中针对孤立小受端系统 ,通过仿真表明在大有功缺额扰动下此类系统极易出现低电压问题 ,从而很大程度上影响了频率行为 ,并影响了低频减载装置的动作。通过比较不同的并联电容投切模式对频率过程的影响 ,提出了合理抑制电压升高基础上的更为合理的减载方案 ,以更有效地恢复系统频率和电压。

柔性直流输电的孤网频率稳定协调控制

采用柔性直流输电作为电磁环网的解环方案,能有效解决电磁环网诸如正常运行时潮流分配不灵活、短路电流过大、故障后潮流转移导致电压及功角失稳等问题,但当主变高压侧发生N-2故障后仍然存在孤网运行频率失稳的风险。对于故障后导致有功不平衡量较大的孤网,由于其旋转惯量较小,单一负荷及机组占总体容量比例较高,传统稳定控制策略难以维持孤网稳定运行。该文提出一种柔性直流应用于电磁环网的故障孤网稳定控制方法,该方法设计柔性直流调节与稳定控制二、三道防线的动作配合时序,并进一步提出一种自适应高频切机/低频切负荷与柔性直流调节的协调控制策略。结合时域仿真分析,验证所提出的协调控制方法能实现二、三道防线之间的协调配合,且有效维持故障后孤网的频率稳定。

基于全过程故障电流的多端柔直配电网直流故障保护策略

直流侧故障的可靠识别与准确定位是多端柔性直流配电网亟需解决的问题。小电流接地方式下,系统极地电压均发生偏置且稳态故障电流幅值较小,无法直接依靠稳态差动电流判据识别故障位置。鉴于此,提出了一种以工程应用为目标的直流侧故障识别与定位方法。针对单极故障,采用基于全故障电流的识别方法:首先利用基于暂态方向电流差动保护识别故障位置;进一步针对因系统运行方式改变或过渡电阻较大而导致故障无法准确识别的情况,利用基于小电阻投切的稳态电流差动保护判断故障位置。针对极间故障,采用基于直流断路器快速重合闸的故障隔离恢复策略。当快速保护检测到故障后立即闭锁换流器、跳开直流断路器以快速隔离故障;同时,控制装置获取故障定位信息后,重合非故障区域内已经跳开的直流断路器并解锁换流器,在新拓扑结构下实现故障快速恢复。最后,在PSCAD中搭建三端模块化多电平换流器直流配电网,仿真结果证明该方案可辨识100?以上过渡电阻的单极故障,实现极间故障毫秒级隔离、秒级恢复,且期间不会发生过压过流现象。

基于快速重合闸的多端直流配电网极间故障隔离恢复策略

为快速识别并隔离直流极间故障、实现多端直流配电网的极间故障快速恢复,提出了一种基于直流断路器快速重合闸的故障隔离恢复策略。研究了由半桥式模块化多电平换流器组成的环形多端直流配电网极间故障暂态特性,并结合目前典型的保护配置、故障选线及控制方法,形成一种基于直流断路器重合闸的控制保护一体化协调配合策略。各保护区内的快速保护检测到故障后立即闭锁换流器、跳开直流断路器以快速隔离故障;控制保护一体化装置获取故障定位信息后,重合非故障区域内已经跳开的直流断路器、解锁已经闭锁的换流器,在新拓扑结构下实现直流极间故障的快速恢复。最后在PSCAD/EMTDC软件下搭建了六端柔性直流配电网仿真模型并测试了极间故障隔离及恢复特性,验证了所提方案的可行性。

柔性直流配电网保护方案研究及实现

本文结合深圳多端柔性直流配电示范工程,研究了柔性直流配电网的保护方案及故障定位方法。根据实际工程的电路拓扑结构,明确了保护区域的划分方法。同时结合MMC换流器及直流配网的故障特性,提出了各保护区域的保护配置方案。着重介绍了直流线路单极故障、双极故障的保护配置方法,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了保护配置策略的正确性和直流线路故障定位的可行性。最后介绍了保护装置的实现形式,并通过保护与控制之间的相互配合,形成了自适应的柔直配网保护系统。

交流不对称故障下的LCC-MMC混合直流系统输送功率提升策略研究

将常规两端直流输电系统逆变站的电网换相换流器(LCC)替换为模块化多电平换流器(MMC)所构成的混合直流输电系统,可结合两种换流器的优点而具有广阔的应用前景。在研究其基本稳态控制特性的基础上,重点分析了交流电网不对称故障引起的直流输送功率下降及中断问题。通过分析混合直流系统的交流故障特征,发现交流不对称故障发生在整流侧时易引起直流电压下降甚至输送功率的中断,发生在逆变侧时易引起直流系统电压异常。鉴于此,提出了基于MMC典型控制的附加直流电压控制策略,在其调制范围内通过降低故障时逆变侧的参考直流电压以提高直流系统的输送能力。若检测到本站直流电压的交流分量大小超过限定值,则附加控制策略自动投入,无需依靠换流站间的通信。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提控制策略的可行性。

LCC-MMC三端混合直流输电系统整流站交流故障穿越协调控制策略

针对整流站采用电网换相型换流器(LCC)、逆变站采用并联两端模块化多电平换流器(MMC)的三端混合直流输电系统,重点研究了整流站交流侧故障导致直流输送功率减小或中断的问题,并提出了一种整流站交流故障穿越协调控制策略。首先,建立了混合直流系统中不同类型换流器的数学模型并分析了其交流故障特征;其次,针对不同的系统运行方式及故障时直流电压降低、直流侧含有二倍频分量的故障特征,提出了整流站最小触发角控制与逆变站最大调制比控制的站间协调策略;再次,通过改进原有100 Hz保护定值,实现了控制模式可自主切换;最后,在PSCAD/EM TDC中建立了混合直流输电系统的模型,对该系统在不同工况下的控制特性进行了仿真分析。结果表明:所提控制策略在整流站交流故障情况下可相应提高直流系统的输送功率,降低整流侧发生交流短路故障时引起功率输送中断的概率。

重要小受端系统的低频减载设计

典型停电事故表明人们对电力系统的频率稳定问题并没有引起足够重视，同时也说明还需要对防止发生频率崩溃的低频减载（ＵＦＬＳ）措施进一步研究。目前在电网中出现的了比较的重要小受端系统（ＳＶＲＴＳ），因此需要对传统的低频减载设计原则进行相应调整。文中在考察低频减载基本设计原则的基础上，进一步提出了重要小受端系统的低频减载设计原则，具有很强的实用意义。同时给出了一个实例。

广域控制系统通信环节影响分析研究

随着智能电网技术的不断发展和电网互联规模的不断扩大,电力系统安全稳定控制系统向着广域化、复杂化的趋势逐步演变.为了支持实时广域安全稳定控制系统,迫切需要建设与安全稳定系统紧密耦合的通信基础设施.首先介绍了当前广域安全稳定控制系统配套通信系统的现状以及所面临的挑战.接着分析了通信系统故障对广域控制系统的影响,并结合实际电网的广域直流闭锁故障紧急控制和广域低频振荡阻尼控制等功能实现论证了对高性能通信环节的需求.最后介绍了目前正在研究的安全稳定控制专用网络的系统结构,对未来复杂互联大电网安全稳定控制研究方向进行了初步探索.

基于MMC的柔性直流配电网故障定位及保护配置研究

结合深圳多端柔性直流配电示范工程,研究了柔性直流配电网的保护配置和直流线路故障定位方法。首先根据实际工程的电路拓扑结构,明确了柔性直流配电网保护区域的划分方法。其次结合MMC换流器及直流配电网的故障特性,提出了各保护区域的保护配置方案。最后针对直流线路"T"接负荷与微电网的特点,重点介绍了直流线路单极故障、双极故障及断线故障的保护配置和故障定位方法。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下搭建了基于MMC的直流配电网仿真模型,通过仿真验证了保护配置策略的正确性和直流线路故障定位的可行性。

柔性直流配网极间故障控制保护策略与主设备参数配合研究

直流配电网在改善供电可靠性和电能质量、实现分布式电源无扰并网以及城市直流负荷接入等方面,相比交流配网有较大优势。然而直流线路具有故障电流上升速度快、峰值大的特点,极易损坏换流器件及设备绝缘,因此,对直流线路的故障处理提出了较高的要求。基于MMC的柔性直流配电网可以通过接地方式的设计实现直流线路单极故障穿越,而危害更大的极间短路故障尚无很好的处理方法。以背靠背典型两端直流配电网为例,分析了直流线路极间短路故障时的暂态特性及其对交流系统、换流器及直流侧的影响。分析了极间故障时的控制保护策略及其与主要设备参数的配合关系。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下进行了直流线路极间短路故障的仿真研究,验证了该控制保护配置与主设备参数配合策略的正确性。

基于最大调制比的LCC-MMC混合直流交流侧故障控制策略

对现有常规直流工程进行逆变站柔性化改造,是解决多馈入直流输电系统潜在级联换相失败问题的一个有效方案,改造后的混合直流系统整流站沿用电网换相换流器,逆变站新建模块化多电平换流器。首先对电网换相换流器和模块化多电平换流器(LCC-MMC)混合直流系统的拓扑结构、基本控制方法以及整流站交流侧故障时功率骤降问题进行了阐述。然后,针对上述问题,提出了基于最大调制比的交流侧故障控制策略,在整流站交流侧故障时,该策略能够通过调节逆变站模块化多电平换流器的调制比,维持直流电流的恒定,降低混合直流系统传输有功功率的跌落幅度,从而减小传输功率骤降对逆变站交流系统的冲击。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了混合直流输电系统的仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。

广域测量系统分段时延测量及分析

广域测量系统(WAMS)的测量数据和管理数据均通过电力调度数据网传输,数据传输过程中在各个阶段引入的时延具有不确定性和随机性,对广域电力系统阻尼控制造成非常不利的影响。为此,提出一种对WAMS分段时延的测量方法,该方法可以有效地测量WAMS数据传输过程中各环节的时延,为保证WAMS数据的实时性和正确性提供了分析依据。在浙江省现场安装并搭建了该方法的应用平台,测量了实际现场中WAMS的分段时延并针对分段时延的特性与影响因素进行了分析。结果表明,所提出的WAMS分段时延测量方法能有效测量WAMS分段时延,通过对现场分段时延的测量和分析,为WAMS总体时延的改善提供明确的方向。

一种基于瞬时无功功率理论的改进谐波检测算法

近年来,随着风电装机容量的不断增加、高压直流输电工程的不断投运,电力系统的电力电子化程度越来越高。而随着电力电子设备在电力系统中不断增多,电力系统的谐波特性也更为复杂。以瞬时无功功率理论为基础,提出了一种改进的谐波检测算法,该算法能够检测各个频段的正序和负序谐波,弥补了传统谐波检测算法的不足。最后,通过搭建电磁暂态仿真模型,验证了所提改进谐波检测算法的有效性。

基于运行方式自动识别的主变过载联切优化控制研究

常规变压器过载联切装置在实际运行中暴露出的两大主要问题是:1)不能自动适应变电站运行方式的变化,而可能导致错误切除部分负荷线路;2)由于采取过于简单的待切除负荷线路选择策略,往往造成不必要的过切。针对上述缺陷,提出了一种智能型变压器过载联切负荷控制方式。通过接入断路器状态、刀闸位置信息以及功率信息,自动识别变电站运行方式。将切负荷问题描述为0-1整数规划问题,借助动态规划方法进行快速求解,并与常规按容量排序法进行了比较。通过具体算例验证了主变过载联切控制的自适应和优化的特点。

用基于PMU数据的理想电压源法实现混合动态仿真验证策略

基于相量测量单元(PMU)数据的混合动态仿真方法,利用动态仿真结果与实测值的差异可实现电力系统仿真验证。提出一种用理想电压源法实现的混合动态仿真验证策略,通过等值外部系统为理想电压源,将PMU实测的电压模值和相角信号注入仿真子系统的边界母线。在Matlab/Simulink仿真环境下,四机两区域系统验证了该方法的简单与有效。最后以南方电网发电机模型为例,结合PMU实测数据,将理想电压源法混合动态仿真应用于实际仿真验证中。

基于视在阻抗角的失步解列判据改进研究

当电网结构存在隐患时,易因事故诱发系统失步振荡。阻抗角失步解列判据作为应用最广的失步判据,其优势十分明显,同时也存在一定缺陷,即在短路暂态过程中易发生误判。通过对典型视在阻抗角判据理论的深入研究,提出一种采用电压包络线上沿门槛作解锁条件的判据改进方案。该方案能严格区分短路与失步过程,提升视在阻抗角失步判据对特定工况及新型电网结构的适应性。最后在PSCAD/EMTDC中通过简化的实例模型验证改进判据的有效性。

提高配电网PMU测量精度的全景补偿方法

配电网线路长度通常较短,且受噪声及谐波影响严重,要实现配电网的监测、控制和状态估计,亟须研制配电网同步相量测量装置(D-PMU)。高精度的测量是配电网可观可控的基石,而交流采样环节是保证D-PMU测量性能的核心。基于交流采样环节的硬件误差来源分析,提出了误差渐进减小的工程全方位应用场景补偿方法(简称全景补偿方法):①通过出厂标校,消除系统固定误差;②通过三次多项式拟合进行全量程补偿,被试装置达到应用需求精度;③通过二次多项式拟合进行温漂补偿,提升D-PMU现场运行精度。基于提出的全景补偿方法改进D-PMU,搭建了人工模拟环境,测试结果表明所提方法可有效提高D-PMU相量测量精度。