基于雷电预警的UHVDC系统主动雷击防护策略

提出了基于降压运行和直流紧急功率支援的主动防护思路,分析了在特高压直流输电系统遭受雷击故障时2种方法提高电网安全运行能力的作用。利用PSASP建立了四川电网丰大运行方式下包含特高压直流输电通道的仿真模型,基于系统稳定性判据,仿真分析了雷击造成各条特高压直流输电通道单极/双极闭锁时,降压运行控制和直流紧急功率支援控制对送端电网安全稳定性的影响。研究结果对确保含特高压直流输电系统的电网安全稳定运行具有参考价值。

基于嵌入式CPU的电站DCS控制器的底层软件开发

在对比了多种DCS控制器的基础上,研发出基于VxWorks操作系统的ARM9控制器,并依托实验室开发平台完成了对该控制器的测试。介绍了该控制器的原理、设计和实现方法。

UHVDC故障下紧急直流功率支援方案研究

采用EEAC法分析了特高压直流输电系统在大扰动下进行紧急直流功率支援的机理,紧急直流功率支援可以有效改善系统的暂态稳定性。借助PSD-BPA详细直流模型,针对云广特高压直流输电工程大扰动情况下进行仿真,得到合适的功率支援开始时刻,适当提升速率、适当支援量,同时能够掌握回降的时间及速率,将极大提高直流功率支援的效果。

风电变流器DC-Link电容器准在线状态监测方法

DC-Link电容是风电变流器中最核心但又最易失效的元件之一,对其进行状态监测可有效提高系统运行的可靠性。该文提出一种风电变流器DC-Link电容器准在线状态监测方法。首先,利用预充电阶段的交流电流重构DC-Link电容器的直流充电电流;采用二阶指数函数对电容器在预充电阶段的电压和电流波形进行精确拟合;取拟合函数的参数作为特征值,将实测的电容器状态参数(C和RESR)作为特征值对应的输出,并通过实验获得的样本数据,构建特征值与其输出的映射关系;最后利用多输出最小二乘支持向量回归算法对数据集合进行学习训练,建立特征值与电容器状态参数的回归模型。该方法无需增加额外传感器和改变变流器控制算法。实验结果验证了本方法的有效性。

考虑LCC-HVDC实时可调节容量的直流紧急功率支援控制方案

传统交直流系统协调控制方案一般没有考虑直流的实时功率裕度,特别是在故障后系统强度下降的情况下,直流调节不当可能导致其不能稳定运行。该文基于直流接入点故障后的电压电流数据,采用适用于大扰动的戴维南等值参数估计方法实时跟踪系统等值参数变化,考虑换相失败和低压限流环节等约束,得到了直流实时安全稳定调节区间,上述可调节区间可为Bang-bang控制提供一个边界,以加速机组和减速机组惯性中心的频率偏差作为系统的状态反馈来确定直流功率控制量。在PSCAD上的仿真结果表明,该控制策略能够保证直流功率稳定运行的情况下,充分利用直流容量使交流系统快速恢复到稳定状态。

基于暂态稳定裕度灵敏度的多直流送出能力提升控制方法

多直流送端系统内某一直流线路发生闭锁故障后,可以通过对其他非故障直流进行紧急功率支援(emergency DC power support,EDCPS)控制来提升系统受扰后的稳定性。如何有效量化EDCPS对系统稳定性的改善效果,从而提高安稳控制的效率,目前缺少相应的指标;现有研究也尚未解决如何利用EDCPS最大程度提升多直流综合送出能力的问题。应用扩展等面积法(extended equal area criterion,EEAC)定量分析了EDCPS提升多直流送端系统暂态稳定性的机理;以两送出直流系统为例,推导了基于EEAC的暂态稳定裕度η对EDCPS的灵敏度公式;在此基础上,提出一种在不增加相关设备投入的前提下利用系统中现有稳控措施并结合暂态稳定裕度灵敏度的多直流送出能力提升控制方法,通过计算备选直流的暂态稳定裕度灵敏度,可以完整反映系统在遭受大扰动后的动态特性以及定量评估EDCPS对系统受扰后稳定性的改善效果,避免过去仅凭运行人员经验选取支援直流的问题,提高计算效率;最后,选取西北电网实际算例对所提出的多直流送出能力提升控制方法有效性进行仿真验证,以期为从事交直流混联电力系统稳定性分析与控制的学者和工程师们提供有益的参考。

孤岛模式下交直流混合微电网互联变流器新型控制策略

孤岛模式下交直流混合微电网可以通过互联变流器(interlinking converter,IC)实现交流微电网和直流微电网的功率互济。针对孤岛模式下IC采用传统下垂控制和基于比例积分(proportional-integral,PI)的电流控制方案存在惯性小、动态性能差的问题,提出了基于虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)的新型控制策略。首先,在传统下垂控制的基础上,通过引入交流频率和直流电压的微分量,提出了改进的VSG控制方法,以提升系统的电压和频率稳定性。然后,在IC的电流环,提出了固定时间滑模控制(sliding mode control,SMC)方法,提高了系统的动态性能。接着,在交流微电网和直流微电网中引入了功率二次控制,实现了系统电压和频率恢复。最后,基于远宽StarSim硬件在环实时仿真平台搭建的交直流混合微电网模型,验证了所提新型控制策略可以实现交直流微电网子系统间功率互济,提升了系统的惯性和动态控制性能。

分区交直流互联电网频率协调控制策略

针对跨区电网间交流输电通道因故障退出而导致的电网频率稳定问题,在分析直流功率提升快速调频原理基础上,提出一种结合常规直流输电技术(LCC-LCC)与混合直流输电技术(LCC-VSC)的频率协调控制策略。以系统频率稳定性提升量最大为目标,以联络线断面功率缺额为约束条件,计及直流送出近区电网交流断面潮流安全约束,建立优化模型求解得各直流最优功率提升策略。对规划中的某省网多分区直流互联算例进行仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。

南方电网中直流输电系统对交流系统的紧急功率支援

讨论了南方电网中利用直流输电系统对交流系统进行紧急功率支援的必要性和可行性 ,阐述了紧急功率支援的本质 ,并分析了紧急功率支援的数量。

基于直流功率支援因子的紧急直流功率支援策略研究

交直流混合输电系统中功率外送通道发生故障时,功率过剩会导致送端系统大幅波动,利用直流过负荷能力能有效提高送端系统稳定性,而如何对各紧急直流功率支援的效果进行评估,选取最优的支援策略尚待研究。基于多馈入相互作用因子和多馈入有效短路比的概念定义了直流功率支援因子,以四川电网不同功率外送通道故障为例,利用直流功率支援因子对各紧急直流功率支援的效果进行排序,选取最优的支援策略。仿真计算验证了直流功率支援因子的分析结果,表明直流功率支援因子能有效评估紧急直流功率支援的效果。

利用直流功率调制增强特高压交流互联系统稳定性

特高压交流试验示范工程投运后显著地增强了华中、华北两大电网之间的电力交换能力,但特高压系统的大功率传输也对华中、华北电网联网安全稳定运行提出了更高的要求。利用直流输电系统传输功率的快速可控性,可以为暂态过程中的交流互联系统提供紧急调控手段,起到功率支援和阻尼振荡的作用。为此,对利用华中电网的直流输电系统进行紧急功率支援以提高交流互联系统暂态稳定性以及采用直流调制阻尼特高压线路功率振荡进行了研究。仿真结果表明,利用直流输电系统的紧急调控手段可以减少华中电网的切机切负荷量,增强特高压互联系统的暂态稳定性,并可提高交流系统阻尼,有效地抑制电网区域间的功率振荡。

华中电网的直流紧急功率支援问题

研究了1 000 kV交流特高压试验示范线建成后,直流输电调制对华北—华中互联电网运行安全稳定的作用。分析了直流紧急功率支援的机制以及实现方法,并对华中电网内直流系统发生双极闭锁故障时,华北—华中互联电网和特高压交流输电通道承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平进行了仿真分析。通过一回直流双极闭锁故障时,华中电网中4回直流输电线路之间紧急功率支援的仿真研究结果表明,采用直流输电系统紧急功率支援对保持互联系统稳定性和供电可靠性具有良好的效果。

基于广域测量信息和直流功率支援的低频振荡抑制方法

利用直流系统输送功率快速可控的特点,可以通过直流功率调制来改变交流联络线的潮流,起到抑制低频振荡的作用。文中分别从直流线路选择、功率支援时机、支援量三方面研究了直流功率支援抑制低频振荡的关键技术。采用广域动态信息识别主导振荡模式,采用广域稳态信息计算主导发电机输出功率转移分布因子、直流功率传输转移分布因子和直流控制敏感因子,根据该敏感因子的大小来选择实施功率支援的直流线路,以南方电网为例验证了该方法的正确性和有效性。通过理论分析和时域仿真,得出功率支援的最佳时机是在功角正向摆动的起始时刻,功率支援量较少时对低频振荡的抑制作用不明显,而支援量较大时则会引起反相振荡。最后提出定功率控制模式和定电流控制模式对于功率提升抑制低频振荡效果影响不大。

交直流互联电网直流功率调制相关问题

研究了交直流互联电网直流功率调制相关问题,包括直流功率调制信号的选择、直流调制控制器的设计及其参数协调优化、负荷特性及低压限流单元对直流功率调制的影响等。针对大方式直流功率调制下,紧急功率支援的投、撤时间掌控问题,引入了最优时间控制理论;针对紧急功率支援的功率提升量、回降量、提升速率、回降速率、支援开始时间,引入了扩展等面积和遗传算法对以上参数进行优化,指出了有功调制有必要和无功调制相结合,最后提出了相关建议和展望。

基于多层支持向量机的交直流电网频率稳定控制方法

该文针对直流互联异步电网的频率稳定问题,考虑数据驱动方法在电力系统紧急控制中的时效性优势,提出一种基于多层支持向量机(support vector machines,SVM)的交直流电网频率稳定紧急控制方法。该方法利用3层SVM模型实现直流紧急功率支援和自动切负荷控制相结合的最优频率稳定协调控制策略。其中,第1层是建立基于v-SVR的扰动后频率稳定预测模型,该模型能够基于扰动后瞬间的WAMS数据快速预测出稳态频率;第2层是建立基于C-SVC的频率稳定控制方式判断模型,该模型根据预测频率判断相应采取的合理控制方式;第3层是建立基于v-SVR的频率稳定控制策略制定模型,该模型根据所选择的控制方式制定出最优控制策略。仿真分析表明,该方法不仅大大提高了控制时效性,而且具有很好的准确性和有效性,适用于交直流电网频率稳定紧急控制的在线应用。

基于BPA的大电网紧急直流功率支援策略研究

针对特高压交直流混联大电网的结构特点,研究了紧急直流功率支援策略对实际电网安全稳定运行的影响。基于PSD-BPA仿真平台,分析了直流功率提升策略对系统稳定性的作用,得到合适的功率支援开始时刻、支援量和持续时间,通过在系统回摆过程中采取功率回降策略改善紧急功率支援的效果。针对直流有功功率大方式调制,提出了直流调制附加控制器输入信号的选取原则,并与功率提升/回降方式比较,对比分析了两种方式下紧急功率支援的有效性。仿真结果表明,相比于功率提升/回降方式,有功功率调制改善了后续摆的稳定裕度及阻尼,紧急功率支援效果较为理想,为实际电网附加稳定控制策略的制定提供参考。

直流紧急功率支援用于第三道防线的研究

直流系统参与安全稳定控制的研究与应用仍局限于属于第一道防线的预防控制和属于第二道防线的紧急控制,挖掘应用直流系统的运行特性和调控能力是提高交直流电网安全稳定水平的重要技术途径。提出将直流系统具有的紧急功率支援能力作为第三道防线候选控制手段的理念,与常用的低频减载/高频切机等措施协调配合,防止系统崩溃;在监测到电网发生频率低/高异常变化时启动利用直流紧急功率支援功能,从而减少切负荷/机组的控制量。从整定计算和控制装置两个方面,阐述实现直流紧急功率支援参与第三道防线中频率异常控制的初步方案。用实际电网的数据仿真分析直流紧急功率支援参与第三道防线取得的有益效果。联系第三道防线发挥作用的时机特点和直流系统运行控制特性,讨论将直流紧急功率支援作为第三道防线措施应注意的问题,对于构筑技术手段更为丰富的电网安全稳定第三道防线,具有重要参考价值。

基于时间最优和自抗扰跟踪的广域紧急直流功率支援控制

基于广域测量全局信号、根据时间最优控制理论和自抗扰跟踪控制理论设计了交直流互联电网紧急直流功率支援控制策略,利用时间最优控制驱赶系统状态迅速趋近故障后OMIB新平衡点并对其进行镇定控制。自抗扰控制器通过控制直流功率来实现对虚拟控制量的跟踪;新平衡点基于IEEAC思想通过利用最优布点的PMU实时信号在线不断预测逼近得到。通过6机3区域2直流系统验证表明:该控制策略能最大限度地发挥HVDC联络线的快速调制和短时过载能力,在联络线发生大扰动时,实现紧急控制和对功率缺额网区进行功率支援,其综合控制效果优于传统的线性DCM调制;自抗扰跟踪控制对扰动和模型的不确定性具有强适应性和强鲁棒性;以新平衡点为控制目标的直流调制效果明显优于以初始平衡点为控制目标的调制效果。

负荷特性对特高压紧急直流功率支援的影响

采用互补群能量壁垒/扩展等面积准则分析多机系统中特高压直流紧急直流功率支援(EDCPS)提高暂态稳定性的机理,研究了大扰动下恒阻抗—恒电流—恒功率(ZIP)静态负荷模型、感应电动机(IM)负荷模型对特高压EDCPS效果的影响,深入分析了送、受端网区ZIP静态负荷模型中不同比例的恒功率有功负荷、恒电流有功负荷、恒阻抗有功负荷及其不同比例感应电动机动态负荷对特高压EDCPS策略的影响。研究表明,大扰动下IM比ZIP负荷吸收更多有功。送、受端IM负荷对大扰动后EDCPS下的功角稳定性影响是相反的,送端改善其支援效果而受端则恶化其效果;至于全网采用综合模型后相对于ZIP模型对功角的影响,要衡量送、受端网区负荷量的大小,若送端负荷小于受端负荷则恶化支援下的功角稳定性,需适当增大直流提升量或适时提前投入功率支援。

基于EEAC的紧急直流功率支援优化策略

分析了紧急直流功率支援提高多机系统暂态稳定性的机理.通过在合适时刻投入紧急直流功率支援,在单机无穷大系统功角的前2次正摆过程中提升直流功率,在回摆过程中回降直流功率,以提高暂态稳定裕度,同时采用遗传禁忌优化算法对各调制参数进行优化.最终,在给定的具体运行方式下,根据事先设定的电网关键线路潮流或来自能量管理系统EMS的实时潮流数据和预想故障集,实现某些严重预想事故集的暂稳控制量的离线或在线计算.算例表明:所提出的紧急直流功率支援策略能有效地改善系统暂态稳定性.