整流站与逆变站临近的多直流系统短路比分析

为了给出多异端短路比的变化规律,本文基于CIGRE模型建立了两异端直流输电模型,在此基础上深入研究了整流站与逆变站临近的多直流落点系统短路比RNISCR(short circuit ratio of rectifier station near the inverter station system with multiple HVDC links)指标,并讨论了直流输送功率及电气距离对它的影响。该短路比指标是以往仅考虑受端的多馈入短路比的扩展。最后,PSCAD软件对两异端直流输电模型的仿真结果验证了该指标的有效性和准确性。

多直流送端电网闭锁动态过电压分析与计算方法

随着直流建设规模扩大,能源中心将逐渐形成多直流外送的送端电网。针对多直流送端闭锁过电压问题,该文结合奇异摄动理论阐释直流闭锁动态过电压的双时标机理,指出同步机对电压上升的关键作用。据此,该文提出分析闭锁期间过电压的交直流慢系统模型,同时给出直流在过电压上升阶段的等效静态负荷模型。闭锁期间主导电压动态上升的系统被证明是单调系统,结合单调系统理论,揭示过电压关于发电机相关动态参数的保序性质。最后提出动态上升过电压的快速解析解耦计算方法。通过宁夏多直流送端电网算例验证分析结果与计算方法的准确性。

基于多工况综合留数及H_2/H_∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法

直流附加阻尼控制是提高电力系统区域间低频振荡阻尼的有效措施,但阻尼控制器的安装地点和调制信号的选取是影响阻尼控制器性能的重要因素。综合考虑了控制器安装地点和调制信号组合方案对主导模式的可观可控性、对其他模式的耦合作用和对多种运行工况的鲁棒性3个因素,提出了多工况综合留数指标来确定最优方案,所设计控制器的H2/H∞综合性能验证了多工况综合留数指标的有效性。最后,对一个大规模交直流混联系统在多种运行工况、多种故障情况下进行了仿真,仿真结果验证了基于多工况综合留数和H2/H∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法能有效提高系统区间振荡模式的阻尼。

华东多直流馈入系统换相失败预防和自动恢复能力的优化

根据华东电网2013年夏季大负荷方式BPA动态等值数据,在电磁暂态程序中采用了与直流工程控制保护一致的详细模型建立华东电网多直流馈入输电系统研究模型,实现了南瑞集团公司、许继集团有限公司以及ABB集团多种技术路线直流控制保护详细模型的有效结合。对华东地区六回直流工程中采用的换相失败预测方法和低压限流参数进行对比分析,给出各工程间参数的差异。在此基础上,研究了优化换相失败预测参数、增加定关断面积法、增大额定关断角对抵御换相失败的作用。最后,通过对低压限流环节参数和瞬时电流限制的研究,提出了直流换相失败后的恢复策略,研究结果可为直流系统运行提供技术参考。

交流系统故障诱发多直流馈入系统换相失败风险评估

换相失败是直流系统逆变器最常见的故障之一,交流侧故障是其最主要的诱因。文中以换相电压时间面积为换相失败判据,在构建换相失败风险评价指标体系的基础上,提出了交流系统故障诱发多直流馈入系统换相失败风险评估方法,计及了多个不确定因素的综合作用。以南方电网2009年夏大运行方式为算例,充分验证了所述评估方法,能有效地探明诱发直流系统换相失败的薄弱环节,指导电网规划与运行维护,以减少或避免多直流系统换相失败,对保障电力系统的安全稳定运行具有现实意义和工程应用价值。

直流系统紧急功率支援的限制因素分析

为了保证直流系统在紧急功率支援时能有效提升实际输送功率,有必要分析直流系统实际输送功率受直流换流站交流母线电压波动的影响情况。在理论分析时直流系统采用了准稳态模型,然后根据直流系统Ud-Id特性曲线分析得到直流系统的各种可能的运行模式受两端换流站交流母线电压的影响情况,最后针对每种模式计算得到此时直流系统的实际输送功率。仿真结果表明,理论分析得到的直流系统实际输送功率受两端换流站交流母线电压的制约情况与PSCAD/EMTDC中直流系统详细模型的仿真结果一致。研究结果表明,只有两端换流站交流母线电压维持在一定电压水平,才能使直流系统实际输送功率达到紧急功率支援指令值。

南方电网中多个直流系统间的协调功率恢复策略

提出了一种当协调馈入点间电气距离很近时多个直流输电系统间的协调功率恢复策略 ,即在交流侧故障被切除后的系统恢复期间 ,在各直流子系统的逆变侧采用定交流电压控制 ,同时在整流侧修改直流功率的给定值。该策略可以改善南方电网中 3个直流系统的恢复性能 ,在某些严重故障发生后 ,不切或少切负荷便可使系统稳定 。

基于多直流落点系统稳定性的电网静态分区方案选择方法

针对多直流落点系统静态分区方案的选择问题,提出多直流落点相互作用因子、多直流落点有效短路比、频率偏差因子3个评价指标,以及反映上述指标整体性和均衡性的子指标。建立线性加权和模型求解该多目标决策问题,采用综合赋权法计算权重系数,并提出基于多直流落点系统稳定性的电网静态分区方案选择方法。以实际电网为例,对静态分区方案进行评价和选择,得到最优方案。利用PSS/E平台对各方案的系统稳定性能进行仿真,结果表明,各分区方案的系统稳定性优劣排序与静态分区方案选择方法的计算结果排序具有一致性,验证了所提方法的有效性。

提高送端多直流落点系统暂态稳定性的非线性控制策略

为改善送端多直流落点系统暂态稳定性,提出了一种高压直流输电(HVDC)与发电机励磁协调的非线性控制策略。通过建立送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型,将结构保持模型下的能量函数与广义拟Hamilton理论结合,同时兼顾发电机励磁与HVDC控制的协同作用,设计出一种HVDC与发电机励磁的综合控制规律。该方法从能量的角度出发,充分考虑电力系统的强非线性特性,而且得到的控制器结构简单,易于工程实现。仿真结果表明,该控制规律能够有效提高系统阻尼,起到功率支援的作用,改善系统的暂态稳定性。

提高送端多直流落点系统暂态稳定性的L_2增益控制

提出了一种改善送端多直流落点系统暂态稳定性的L2增益控制。首先将送端直流线路传送的有功功率简化为送端系统的正的有功负荷,构造送端多直流落点系统非线性微分代数方程模型;然后采用预置反馈的方法,得到包含多条直流线路的结构保持模型的拟哈密尔顿实现;最后基于拟哈密尔顿实现,针对系统外界干扰,通过非线性干扰抑制方法,得到高压直流与发电机励磁的控制规律,使得系统的干扰量到输出量的L2增益低于给定的水平。仿真结果表明,与传统控制器比较,所设计的控制器能够保证系统的渐进稳定性,有效抑制干扰,具有较强的鲁棒性。

改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援协调控制策略

直流功率紧急支援能够有效改善多直流馈入电网在大功率缺额故障扰动后的系统频率稳定性。文中分析了直流功率紧急支援的原理,提出了一种综合考虑直流过负荷能力、直流运行工况和交流输电能力的单回直流实时可提升功率的估算方法。基于交流电网的安全稳定约束,提出了区域电网最大可支援能力的计算方法和"同送出同馈入"的多回直流实际支援量的协调优化算法。在此基础上,提出了改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援的协调控制方案,并在华东多直流馈入电网中进行了仿真验证。

异步联网下多直流送出系统的功率稳定性分析及评价标准

异步联网后的云南电网属于典型的多直流送出系统。由于直流彼此之间存在相互作用,因此如何评估多直流送出系统的稳定性成为了亟待解决的问题。基于两直流送出系统的准稳态模型,研究了多直流送出系统的最大功率传输曲线,基于该功率曲线给出了多直流送出系统功率稳定裕度的评估指标。进一步地,研究了多直流送出系统的功率稳定性与多直流有效短路比的定量关系,揭示了多直流送出系统功率稳定性与直流相互作用因子的关系,最后给出了多直流送出系统稳定运行的评价标准。分析结果表明,多直流有效短路比<1.2时,多直流送出系统难以稳定运行;多直流有效短路比>2.0时,直流系统通常可以保持较高的功率稳定裕度,相关结论为多直流送出系统的规划运行提供了一定的参考价值。

多直流馈入系统不同电网分区方式比较

电网分区是提高多直流馈入系统稳定性能的有效途径,为研究不同电网分区方式对实际电网性能的提升效果,以广东电网2030年规划方案为例,将传统直流分区、柔性直流分区和动态分区三种方式应用于实际电网,分别针对单通道和双通道互联方案,从多直流落点有效短路比、交流故障对直流的影响和短路电流控制水平三方面对不同电网分区方式下的电网性能进行了计算和比较。结果表明:不同分区方式对实际电网性能影响不同。柔性直流分区方式在多直流落点有效短路比、交流故障对直流的影响和短路电流控制水平3方面表现更好;动态分区在控制短路电流水平方面具有一定的作用;传统直流分区方案能够有效减小短路电流水平,同时也能够限制交流故障下发生换相失败直流的最大数量。对于广东电网的规划方案,双通道互联方案下的柔性直流分区方式对系统性能提升效果最为明显。

多直流协调的新能源送端地区暂态过电压抑制策略

针对直流闭锁故障导致的高比例新能源多直流送端系统暂态过电压问题,文中首先分析多直流间的交互影响机理,引入多馈出电压交互作用因子,揭示了直流闭锁导致其他健全直流近区域交流系统暂态过电压的根本原因。其次基于直流闭锁故障下调相机不同时间尺度的无功特性与整流侧换流母线电压的定量关系,在改进直流系统整流侧控制的前提下,于整流侧母线处投入调相机并以调相机暂态无功特性对其容量进行配置,降低了调相机所需投入容量。然后整合了调相机与整流器的无功调节能力,据此提出多直流、多无功设备协调配合的暂态过电压抑制策略。最后在PSCAD仿真平台中搭建两直流送端系统模型,验证了所提协调策略对暂态过电压的抑制效果以及调相机容量的配置效果。

多直流馈入系统电压支撑强度指标及其在南方电网STATCOM配置方案研究的应用

采用EMTDC和BPA仿真工具,分析了动态无功设备对交流系统故障情况下直流逆变站母线电压和直流功率的影响。配置动态无功设备情况下故障后直流逆变站电压及功率恢复的时间加快,同一时刻直流逆变站电压及功率都比无动态无功设备情况下有所提高,且直流功率的增量与电压的增量基本呈比例关系。从有效抬高各逆变站的母线电压,改善直流功率的恢复特性,提高系统稳定性的角度出发,提出各母线对多回直流逆变站电压支撑强度的指标。该指标可以用于动态无功设备配置站点对多回直流支撑作用的敏感性分析。在该指标计算和系统稳定分析的基础上,提出了南方电网STATCOM的配置方案。该方案被采纳,相关工程已在2013年投产。

基于等效运行短路比的多直流馈入系统静态电压稳定分析

由于现有短路比指标未考虑多直流馈入系统灵活多变的影响,导致现有短路比指标临界值不明确,难以准确评估多直流馈入系统临界电压稳定。针对上述问题,该文提出一种新的指标,等效运行短路比(equivalentoperatingshort circuitratio,EOSCR),以此评估多直流馈入系统静态电压稳定。首先,基于节点电压电流关系,将多直流馈入系统等效为等值单馈入模型。以等值单馈入模型为基础,基于扩展雅克比矩阵推导出等效节点功率灵敏因子(equivalentnodal power sensitivity factor,ENPSF)为后续理论分析奠定基础。其次,基于ENPSF提出EOSCR并且给出EOSCR的理论临界值。最后,基于PSCAD/EMTDCTM与MATLAB仿真,验证所提指标的有效性。通过与现有指标的对比,等效运行短路比能更准确的评估多直流馈入系统临界电压稳定。

多直流附加暂态稳定控制策略及其适应性研究

为了利用高压直流(HVDC)输电系统功率调制能力提高多直流互联系统的稳定性,提出了一种全新的、可以适用于各种拓扑模型的多直流系统数学描述方法,在此基础上,基于快速耗散系统暂态能量的原则,提出了一个多直流附加暂态稳定控制策略,并在一个四区域三直流系统中详细分析了该控制策略在不同暂态稳定模式下的适应性。分析结果表明:当故障位置、拓扑结构或运行方式等变化引起系统稳定模式改变时,该多直流附加暂态稳定控制策略投入后均能明显提高系统的暂态稳定水平,对不同稳定模式具有良好的适应性。

多直流协调控制系统测试方法的研究与应用

多直流协调控制系统是安全稳定控制系统的重要组成部分,鉴于现有的试验设备不能有效测试多直流协调控制系统,而搭建实际测试环境的成本又较高,对此提出了一种基于仿真测试平台实现测试多直流协调控制系统的方法。介绍了多直流协调控制系统的结构,利用仿真测试平台搭建了测试环境,列举了主要测试项目及测试方法。最终验证,通过仿真测试平台实现测试多直流协调控制系统的方法可行。

多馈入短路比指标的适用范围及其与直流最大传输功率的关系探讨

针对多馈入直流短路比指标对交流电网电压支撑能力的指示性和阈值关系尚不明确的问题开展研究,提出了指标与多馈入直流最大传输功率的对应关系,并通过直流准稳态模型下的功率曲线计算进行验证。基于网络方程对多馈入短路比指标与直流最大传输功率的关系给出了理论解析。最后通过EMTDC平台上的电网故障仿真检验了多馈入短路比指标的有效性和适用范围。文章旨在为电网规划设计中应用多馈入直流短路比来衡量交流电网直流接纳能力提供理论指导。

柔性直流技术在负荷中心分网运行的应用

特高压直流广泛用于远距离、大容量输电,越来越多的直流落点集中于我国的负荷中心,给系统运行带来了短路电流超标、多直流间相互影响及大面积停电风险增加等问题。调整系统运行方式能一定程度上缓解短路电流超标带来的压力,但要全面有效解决我国负荷中心目前面临的问题需要优化网架结构。基于对负荷中心电网现状的分析,提出了一种网架优化方案——对负荷中心大型同步网进行分区,并利用柔性直流进行区间互联;对该柔直分网方案的功能要求、系统级控制原理及控制架构进行了详细分析,并总结了柔性直流技术用于负荷中心分区互联的发展趋势及关键技术难点。