交直流电力系统与供热系统联合经济调度

随着热电联产等技术的广泛应用,电力系统和供热系统耦合日益紧密,电热联合调度得到了广泛的关注,但现有电热联合调度忽略了热网供电来源的多样性,由此提出了交直流电力系统与供热系统联合经济调度方法。首先,建立交直流电力系统模型,并提出一种线性近似方法对电压源变换器模型所带来的强非线性进行处理;然后,以运行成本最低为目标,建立考虑热网热惯性的交直流电力系统与供热系统联合调度模型,该模型中供热系统通过热电联产机组和交流电锅炉与交流电网耦合,通过直流电锅炉与直流电网耦合;最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性并说明了在电热联合调度中考虑交直流电源的必要性。

多馈入和多端交直流系统相互作用因子及其影响因素分析

探讨了多馈入和多端交直流系统换流母线间电压相互影响关系的求解方法。以此为基础,进步深入研究了相互作用因子(multi-infeed interaction factor,MIIF)的解析表达式。通过仿真分析,验证了所得MIIF表达式的有效性和准确性。通过MIIF表达式,详细分析了交流系统负荷特性、交流系统等值阻抗和耦合阻抗、换流站无功补偿装置容量以及直流系统等因素对相互作用因子的影响,得到了些有用的结论。

直流控制方式对多馈入交直流系统电压相互作用的影响

基于降阶雅可比矩阵的多馈入相互作用因子的解析计算方法,分析了直流系统控制方式对多馈入交直流系统换流母线间电压相互作用的影响机理,指出换流站功率对电压的灵敏度是影响电压相互作用强度的重要因素之一。给出了逆变站在不同控制方式下的功率对电压的灵敏度计算公式,通过算例研究了控制方式对逆变站间电压相互作用的影响程度。

多直流电压相互作用因子的解析表达方法

为了定量考虑多直流系统中各直流系统之间的相互影响,提出一种更切合实际的基于潮流雅克比矩阵的多馈入相互作用因子(Multi-infeed Interaction Factor)解析表达式。目前相互作用因子主要通过仿真方法进行求解,其物理意义不明确。为此,从系统潮流出发,考虑交直流系统的共同影响,提出一种新的MIIF解析表达式,并验证了该方法的有效性。最后,比较分析了现有的三种基于电路原理的MIIF解析表达式和文中所提的解析表达式,从工程实用的角度给出了更具可行性的MIIF的计算建议。

交直流系统换流母线电压相互影响特性分析

为了探讨交直流并联系统和多馈入系统换流母线电压间的相互影响关系以及相互作用因子的解析式,以增量形式的潮流方程为基础,通过分析异步电动机的阻抗特性、换流站的外特性方程以及各节点注入功率的变化量,给出了各节点电压间相互影响关系式及相互作用因子的求解方法。明确了异步电动机的等效阻抗是机端电压幅值的函数,节点电压间的相互影响关系与系统结构、扰动前运行状态以及直流系统控制方式有关,节点电压变化量之间的比值近似为一常数。最后通过具体的算例分析,说明了换流母线电压相互影响关系式的有效性和准确性。

基于完整模态技术的交直流系统电压稳定性分析法

提出了基于完整的模态分析技术的交直流系统电压稳定性分析方法。根据交直流系统的特点,采用简便的牛顿拉夫逊法计算交直流系统潮流解,形成雅克比矩阵。运用完整的模态分析技术的原理,得到交直流系统各个负荷母线和发电机母线的参与因子。以参与因子为依据,得出交直流系统的关键负荷母线、关键发电机和最容易电压失稳区域。通过IEEE14节点系统算例验证了所提出的模态分析方法的有效性。

计及直流控制特性的混合多馈入直流系统交互作用因子计算方法

为评估混合多馈入直流(hybrid multi-infeed high voltage direct current,HMIDC)系统各换流站间的电压交互作用,提出计及直流控制方式影响的HMIDC系统交互作用因子(multi-infeed interaction factor,MIIF)计算方法。首先,基于电力网络方程,构建小扰动下表征直流系统控制响应特性的直流附加等值运行导纳矩阵;然后,分别推导小扰动条件下VSC-HVDC和LCC-HVDC不同控制方式的直流附加等值运行导纳,提出直流附加等值运行导纳矩阵的计算方法;其次,采用直流附加等值运行导纳矩阵修正原交流系统节点导纳矩阵,获得等值节点阻抗矩阵,进而提出基于等值节点阻抗比的HMIDC系统MIIF指标计算方法;最后,基于PSCAD/EMTDC构建混合双馈入直流系统,验证了计及直流控制特性的HMIDC系统MIIF指标计算方法的有效性,并分析了VSC-HVDC无功出力和交流系统等值阻抗对MIIF指标的影响。

改善多馈入直流系统电压无功特性的直流控制策略

为了改善多馈入直流系统受端交流系统的电压无功综合特性,在直流系统逆变侧引入了定交流电压控制;然后,使用新型指标——电压稳定耦合因子来衡量直流输电子系统换流母线间的影响,并指导该控制方式在多馈入系统中的设置方案;同时,提出了一种平滑切换逻辑控制器,以实现直流系统在定交流电压控制和其他控制策略之间的平滑切换。针对三馈入直流输电系统的电磁暂态仿真结果说明,当受端交流系统发生严重故障时,该控制策略相比常规的定熄弧角控制,能够有效改善弱交流系统电压稳定性及直流系统间的不利相互作用。

多馈入交直流混合电力系统研究综述

在多馈入交直流混合电力系统中,由于交直流输电线路并列运行且多个直流换流站间电气距离较近,交直流系统间、直流子系统间相互影响,对多馈入交直流混合电力系统的控制和保护策略提出了新要求。文章概述了多馈入交直流混合电力系统中换相失败、直流系统故障后的恢复、电力系统功角/电压的稳定性、谐波的相互作用等问题的研究现状,指出了现有控制和保护策略的特点及不足,可为今后多馈入交直流混合电力系统的研究提供参考意见。

多馈入直流交互作用因子在换相失败研究中的应用

换相失败是直流输电的常见故障之一,单馈入直流输电系统换相失败的机理和控制策略已比较明确。但对于多馈入交直流混合输电系统,哪些故障可能引起多个换流站同时或相继换相失败甚至导致直流闭锁,是否会引起暂态失稳,还缺乏有效的研究手段。介绍了CIGRE工作组提出的多馈入直流系统交互作用评价指标——多馈入交互影响因子;探讨了该指标与多馈入直流换相失败的联系:给出了MIIF与换相失败工程判据-最小电压降落法的联系;通过仿真分析了该指标对多馈入直流系统换相失败风险评估的有效性以及与逆变站间电气距离、直流传输功率之间的关系。

一种快速评估多馈入直流系统换相失败风险的方法

快速并准确地评估受端系统交流故障导致多馈入直流系统换相失败的风险,对于保障大电网的安全稳定运行具有重要意义。在多馈入交互作用因子(multi-infeed interaction factor,MIIF)定义的启发下,提出了交直流系统电压耦合作用因子(AC-DC voltage coupling factor,ADVCF)的概念,并基于节点阻抗矩阵推导出ADVCF的简便计算公式。通过最小熄弧角判断标准推导出临界交直流系统电压耦合作用因子(critical ac-dc voltage coupling factor,CADVCF)指标的通用表达式,基于CADVCF提出了一种快速评估多馈入直流系统换相失败风险的方法:受端系统某交流母线发生三相短路故障时,如果某回直流与该交流母线间的ADVCF大于CADVCF,则该回直流会发生换相失败。实际大电网的分析结果证明了所提评估方法的快速性和准确性。

多馈入直流输电系统换相失败风险评估简化指标

换相失败是直流输电系统最常见的故障,受端系统交流故障是其最主要的诱因之一。对于大规模多馈入交直流系统,如何准确并快速地评估受端系统交流故障导致多回直流系统同时换相失败的风险,对于保障我国电网安全稳定运行、防止大停电事故发生具有重要意义。考虑电力系统实际运行情况,基于临界交直流系统电压耦合作用因子(critical AC-DC voltage coupling factor,CADVCF),推导出简化临界交直流系统电压耦合作用因子(simplified critical AC-DC voltage coupling factor,SCADVCF)的3种计算公式,解决了受端交流系统规模过大导致的计算繁杂的问题。针对直流系统额定功率运行和非额定功率运行的场景,分别给出了不同的换相失败风险评估方法。仿真结果证明了所提简化指标和评估方法的准确性和有效性。

交直流输电系统中换流器直流侧的无功功率

为准确分析计算交直流输电系统的无功功率,采用基于任意周期电压电流的无功功率数学模型,推导了交直流输电系统的无功功率模型,阐述了交直流输电系统中无功功率的物理本质。利用实时仿真软件PSCAD/EMTDC对一个典型的交直流输电系统建模并分析计算其仿真输出波形及数据,求得电路中的有功功率、无功功率,证明了无功电压、电流偶对概念的普适性和基于任意周期电压电流的无功功率数学模型的通用性。指出电路中无功功率的物理本质就是不同频次电压电流的相互作用,并且满足能量守恒定律。

多馈入交直流系统的多端口简化方法

在对直流输电系统进行动态性能测试与计算过电压特性时,需采用电磁暂态计算模式,这就面临着交流系统简化的问题。由于只要保证扰动发生短期内的动态响应,因此提出采用多端口戴维南等值结构简化原大电网的方法。根据暂态稳定仿真得到的多馈入相互作用因子与短路电流计算,可以辨识简化系统的节点阻抗矩阵,根据对应于阻抗矩阵的导纳矩阵,求解等值结构中未知的线路与电源阻抗参数;用二次规划的方法使等值系统逼近原系统的潮流,可以得到多端口等值系统。以浙江电网2019年规划数据为例进行交流系统的简化,仿真比较了等值系统与简化系统的动态响应,验证了所提多端口简化方法的有效性。

基于直流电压跌落因子的换相失败判断方法

目前直流换相失败主要靠暂态时域仿真判断,计算量大,效率较低,难以满足复杂的交直流电力系统规划要求。将节点阻抗矩阵扩展至有源节点内部,提出了扩展阻抗矩阵的概念,并在此基础上提出了直流电压跌落因子,结合电压型及熄弧角型换相失败判断标准可以快速判断交流故障后直流是否发生换相失败,仿真分析验证了该方法的有效性,可以用于系统规划运行领域。

多落点直流输电系统换相失败影响因素的仿真分析

在多落点高压直流输电系统中,影响换相失败的因素非常复杂。在引出送端多落点概念并建立送端和受端多落点经典模型的基础上,针对耦合导纳、交流系统强度、故障位置这3个方面对系统逆变侧发生换相失败的影响进行了仿真分析。结果表明:交直流并联的受端多落点系统存在强、弱临界耦合导纳2个指标,送端多落点存在弱临界耦合导纳,但故障后2系统难以实现同调恢复;非耦合侧系统强度也会影响系统的换相失败,系统强度越大,抵抗换相失败的能力越强,耦合侧系统强度对换相失败的影响更大;不同故障位置和不同耦合侧对换相失败的影响不同。

多馈出直流系统换相失败快速判别方法

换相失败的快速判别对保障系统安全稳定运行具有重要意义。将直流电流与送、受两端换流母线电压解耦,推导建立了基于两端换流母线电压的换相失败分析方法,发现整流侧换流母线电压的升高也可能引发换相失败。参照多馈入交互作用因子(MIIF)的定义,提出多馈出电压交互作用因子(MOVIF)的概念与计算方法,将MOVIFji与换相失败分析方法结合,定义临界多馈出系统换相失败作用因子(CMCFIji),提出一种多馈出系统换相失败快速判别方法,当MOVIFji≥CMCFIji就认为发生换相失败。最后基于DIgSILENT仿真软件与直流标准测试系统搭建两回直流馈出系统模型,仿真验证了基于MOVIFji的换相失败判别方法的有效性。

含整流站接入的多馈入直流系统强度评估

现有的多馈入短路比的定义无法准确描述含有整流站接入的多馈入系统强度,需要对其进行改进。建立了含有整流站的双馈入测试系统,采用最大功率曲线法,在一系列参数研究的基础上提出了新的多馈入系统有效短路比的定义。通过对处于临界稳定下的的三馈入直流系统以及逆变站过电压计算,验证了新的多馈入系统有效短路比的定义的有效性。

多馈入直流系统无功补偿选址研究

无功补偿是提高电压稳定性的有效手段之一。在多馈入直流系统中,无功补偿问题更加复杂,传统电压稳定性指标无法有效地表示多馈入系统的电压和无功功率之间的关系。从多馈入相互作用因子、节点权重和时域计算的角度出发,综合考虑静态和动态电压稳定性,提出了用于判断多馈入系统电压稳定性的新指标—多馈入电压稳定因子。在此基础上提出无功补偿选址方案:先利用多馈入相互作用因子对应的临界阻抗的交集判定电压薄弱区域,再根据电压薄弱区域和多馈入电压稳定因子大小综合排序选出区域内的优先补偿节点。仿真结果验证了指标的有效性和准确性。

多馈入直流受端电网换相失败风险区域快速识别方法

针对多馈入直流受端电网换相失败风险区域准确识别难题,计及直流控制系统影响,提出基于广义节点电压交互作用因子的风险区域快速识别方法。将交流母线和故障点视为广义节点,构建考虑直流控制影响的广义节点电压交互作用因子指标,并给出其计算方法;建立换流母线电压跌落期间的换流站暂态电路模型,计算临界换相失败风险电压,进而获取指标临界值,依据指标值与临界值的大小进行换相失败风险的判断;结合指标值的故障位置分布特性,提出换相失败风险区域的快速识别方法;在CIGRE HVDC测试系统和含三馈入直流的39节点测试系统中,验证所提计算方法和识别方法的有效性,与传统方法相比,临界换相失败风险电压的计算误差由7.7%降低到2.4%,提高了换相失败风险区域识别的准确性。