考虑送端影响的海上风电经柔直并网系统电压支撑强度量化分析

为弥补当前海上风电经柔直并网系统电压支撑强度评价指标的受端电压支撑因素考虑不足和忽略送端对受端影响等问题,提出考虑送端影响的海上风电经柔直馈入短路比。首先,分析海上风电经柔直并网系统结构与控制方式,明晰柔性直流输电系统中送端大容量海上风电有功出力对受端交流电网的电压稳定影响;其次,提出受端交流电网影响因子,将受端电网中各有功、无功源对并网点电压的影响进行等效量化;然后基于影响因子,提出海上风电经柔直馈入短路比,不仅能反映送端对受端的影响,还兼顾换流站对并网点电压的支撑作用,使指标具有较高适用性;最后,通过实际电网仿真验证了所提指标的有效性,并获得临界短路比以完善电压支撑强度评价指标,研究结论可用于海上风电经柔直并网系统的规划和运行。

LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统故障穿越控制策略

送端采用电网换相换流器(LCC)、受端采用全半桥子模块混合型模块化多电平变流器(FHMMC)的LCC-FHMMC混合直流输电系统,当受端交流系统发生故障时,受端交流电压跌落,受端功率传输受阻,盈余的功率导致子模块电容过电压,甚至可能造成设备的严重损坏。为此,提出了一种基于FHMMC直流电压降压运行的受端交流系统故障穿越控制策略,使其直流电压始终低于逆变侧交流母线的电压有效值。同时,整流侧LCC保持常规的定直流电流控制,保证逆变侧的直流电流在额定值附近运行,从而实现了进入直流系统的有功功率与逆变器向受端交流系统输出的有功功率之间的平衡。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台上对LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统发生的对称故障和不对称故障分别进行了仿真分析,仿真结果验证了所提控制策略能够快速有效地穿越受端交流系统故障,并抑制子模块电容过电压。

受端电网特高压直流系统与海上风电交互影响及评价指标

研究了负荷中心受端电网特高压直流系统与海上风电的交互影响特性。首先从直流系统与海上风电落点间电气距离、接入点系统等值阻抗、海上风电机组自身的无功电压特性等方面分析了特高压直流系统与海上风电交互影响的关键因素,然后解析了二者交互作用阻抗表达式,计及特高压直流系统及海上风电落点交流系统强度,提出了直流系统与海上风电交互影响评价指标的快速计算方法,并通过实际电网算例进行了验证。研究结果表明,直流系统与海上风电电气距离越小、接入点系统等值阻抗越大,交互影响越明显。

基于机电–电磁混合仿真的交直流混联受端电网连锁故障筛选指标及搜索策略

现有交直流连锁故障筛选指标和仿真手段不能准确反映交直流耦合作用和直流暂态过程,难以得到准确的连锁故障演化路径。因此,该文提出一种基于机电–电磁混合仿真的交直流连锁故障筛选指标及搜索策略。首先,基于PSD-PSModel构建交直流混联受端电网机电–电磁混合仿真模型;其次,考虑交直流耦合作用与直流控制环节,提出多馈入交直流交互作用因子(multi-infeed AC-DC interaction factor,MIADIF)和连续换相失败时间窗口(continuous commutation failure time window,CCFTW)指标,能够精确反映交流故障对多馈入系统关键状态变量暂态过程的影响;然后,基于筛选指标与混合仿真提出一种交直流连锁故障搜索策略,实现交直流连锁故障的快速、准确、全面搜索;最后,依托上海交直流混联受端电网进行仿真验证和分析,验证所提指标和搜索策略的有效性。

弱受端交流电网下VSC-HVDC系统的功率解耦控制设计

针对弱受端交流电网下,采用矢量控制的VSC-HVDC系统功率耦合效应明显的问题,揭示弱受端交流电网引起功率耦合的原因,提出相应的改进解耦控制策略。首先,推导得出VSC输出功率与d、q轴电流间的线性化关系。然后,分析得出弱受端交流电网下有功与q轴电流、无功与d轴电流之间的耦合关系,从而揭示矢量控制下的功率耦合机理。同时,基于前馈补偿的思想,对矢量控制策略进行改进,实现更有效的功率解耦。理论分析和时域仿真结果表明,弱受端交流电网下功率强耦合的主要原因是有功功率与q轴电流强耦合、无功功率与d轴电流强耦合。此外,所提出的改进矢量控制能够改善系统的解耦性能、故障响应特性和稳定性。

极弱受端交流系统下LCC-MMC型混合直流输电系统的附加频率-电压阻尼控制

针对换相换流器(LLC)-模块化多电平换流器(MMC)型混合直流输电系统在联接极弱受端交流系统时容易出现的系统小信号失稳现象,提出一种附加频率-电压阻尼控制(SFVDC)。该控制方法基于逆变站模块化多电平换流器锁相环的角频率偏差信息产生附加直流电压阻尼分量,引入外环定直流电压控制器中,用以抑制极弱受端交流系统时LCC-MMC型混合直流输电系统的小信号失稳现象,从而提升系统的小信号稳定性。结果表明,所提出的SFVDC方法能够有效地抑制极弱受端交流系统下容易出现的系统小信号失稳现象,降低了系统稳定运行对于受端交流系统强度的要求,同时能够保证系统在较大的功率扰动下也具有良好的动态响应特性,在受端交流系统故障情况下具有良好的故障恢复特性。

转动惯量对西藏林芝电网外送能力影响机制分析

增加电网输电能力是提高一次能源利用效率、增大电网安全稳定裕度和提升电网整体运营效率的有效途径。在电网建设初期和过渡期,由于技术经济性、工程建设进度、季节性发电能力差异等因素影响,通常存在电源外送容量受限于电网输电能力的情况。首先基于等面积定则原理,分析了送端电网发电机转动惯量对故障期间转子加速能量积聚,以及故障清除后电网所能提供最大减速能量的影响,揭示了增加转动惯量提高输电能力的机制。在此基础上,研究了西藏林芝外送型电网中老虎嘴主力电源开机方式,对联络线受扰轨迹和外送能力的影响,指出林芝与藏中主网单回线弱互联条件下,优化开机方式增加林芝电网转动惯量,是提高外送能力和安全稳定裕度的有效技术措施。

特高压交流电网建成后华东电网的安全稳定性分析

为了研究特高压交流输变电工程的建设对华东电网安全稳定性的影响,结合多个与华东落点相关的特高压输变电工程,采用电力系统仿真软件BPA对特高压交流电网发生单一或复杂故障的情况进行计算,分析了特高压交流电网建成后华东电网的安全稳定水平。计算结果表明,当徐州-南京北双回线路发生异名相跨线故障时,电压逐渐滑落同时伴随功角逐步摆大,系统暂态失稳;对所提出的3种安全稳定控制方案进行比较后确定了推荐方案。进一步分析徐州-南京北双回线路N-2故障时失稳情况特殊性的内在机理,是随着华东电网分层分区的进行,在大量受入有功功率或缺乏无功电源支撑的地区可能因线路故障从而引发电压稳定问题。

电网输电能力与拓扑结构的关系及其影响因素

为了分别从电网拓扑结构以及电网运行要素角度出发,对电网输电能力的影响因素进行较为全面地梳理。首先,在将实际电网错综复杂的拓扑结构抽象为二维加权图的基础上,又对其进行了二维平面垂直坐标轴方向上的归一化处理,基于电路相关理论推导,证明了增加直连线路对于输电能力的提高效果要优于增加间接连接线路,并经过仿真计算进行了验证;其次,基于多对象耦合多影响因素问题梳理降阶的思路,将输电网按其结构本质分成了点对网型和网对网型两种输电结构,并根据各类网架结构的特点分类研究。结果表明:送受端电网侧、输电通道以及网内电源侧因素皆为影响电网输电能力的因素,并经过大量的实际电网仿真算例进行了验证。这为提高电网的输电能力提供了理论支撑和具体策略。

大受端电网内交直流相互影响研究

在深入研究直流实际控制保护策略基础上,建立了满足交直流交互影响分析的大受端电网不同发展时期的交直流交互影响全维仿真研究平台。对于受端电网内各直流节点附近220 kV低压网络的动态等值,提出了应尽可能体现出原有网络电压支撑效应的观点。采用电磁暂态、机电暂态和实时仿真等手段,深入研究了交直流系统间的交互影响机理,指出华东端电网的交流单一或严重故障虽会导致多回直流发生短暂的同时换相失败,但并不会导致它们发生闭锁,因而不会威胁到未来华东电网的安全稳定运行。

交直流系统对多馈入短路比的影响研究

多馈入短路比(MISCR)是反映含多馈入直流输电系统的受端电网强度的重要指标,但现有研究中一些文献对于多馈入短路比存在理解偏差。该文首先从多馈入短路比的定义出发,介绍两种表达方法:等值阻抗法和影响因子法,并以n回直流馈入为例对两种方法的一致性加以证明;分析直流馈入回路数增加时多馈入短路比的变化规律,剖析现有的个别文献误以为MISCR可能高于单馈入短路比的本质原因;最后对影响多馈入短路比的各种因素,如直流额定功率、戴维南等值阻抗以及联络阻抗进行了仿真分析。

多馈入电压源直流对配电网稳定性的影响分析

针对多馈入电压源直流连接受端系统的输电方式问题,设计了基于有功功率和交流电压调节的电压源换流站控制器,并采用特征值方法分析控制对于系统稳定的影响。为验证控制方案的合理性,利用PSCAD/EMTDC平台进行了仿真研究。仿真结果表明,该方案可以实现多馈入电压源直流输电技术对受端系统的有效供电,并具有良好的控制效果。

无功电压全过程全方位管理探讨

湖南电网水电装机比重较大、分布集中,径流式小水电丰富;电源布局不合理,负荷分布不均;局部电网结构薄弱、存在无功缺额。随着用电负荷的增长,湖南电网受端特性日益明显。"十二五"期间,特高压交、直流都将落点湖南电网,无功电压管理也面临着新的挑战,电压问题已不仅仅是电能质量问题,而是保证大电网安全、稳定、经济运行的重要基础。本文分析湖南电网基本情况、无功电压管理及自动电压控制现状,介绍特高压工程落点湖南后对无功电压的控制要求,提出按照全过程全方位的原则进行无功电压管理工作的思路。

基于二次型指标和蒙特卡洛方法的含STATCOM的LCC-HVDC系统的控制参数优化

在电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)逆变侧交流母线处并联静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM),可有效调节交流母线电压从而抑制换相失败。然而,连接弱受端交流电网时,STATCOM与LCC控制系统之间的耦合作用会对整个系统的小扰动稳定性产生负面影响,甚至导致系统小信号失稳。该文采用小信号分析方法,将含STATCOM的LCC-HVDC非线性系统在稳定运行点处线性化,而后推导出能够定量衡量系统小扰动稳定性的二次型指标,并以此为目标函数,利用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法对多组关键控制参数进行优化。二次型指标、特征根分析及PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真结果表明,采用优化后的控制参数,系统在低短路比下能够稳定运行,小扰动稳定性明显增强。该文提出的控制参数优化思路,同样适用于其他系统,具有一定的学术研究和工程应用价值。

我国抽水蓄能企业税收支持政策研究

当前我国电网存在“强直弱交”的问题,大容量直流同送端、同通道、同受端并列运行,发生多回直流同时故障的风险较大。受端电网特高压交流环网骨干网架尚未形成,不仅限制了区内电力交换能力和接受区外来电的能力,还造成了电网抵御风险的能力不足、电网稳定运行压力大。