一种计及紧急功率支援的直流互联异步电网动态频率分析方法

针对于直流互联异步电网,提出了一种可在计及直流紧急功率支援情况下,同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后动态频率分析方法。该方法对直流两侧电网的交流系统网络方程、综合负荷的静态模型、发电机原动机-调速器系统模型以及HVDC输电系统准稳态模型进行线性化处理,基于广域量测数据建立了直流互联异步电网扰动后的系统状态方程,可以同时求解出计及直流紧急功率支援的两侧电网频率动态响应。在此基础上利用二分法思想调整功率支援量,还可以获取某侧电网扰动后的频率极值或稳态值恢复到期望值所需的直流紧急功率支援量。对一个典型的两区域直流互联异步电网进行了仿真分析,验证了所提方法具有很高的精确性和适用性。

直流互联异步电网的HVDC与AGC协同功率分配

通过HVDC连接区域电网使得系统中出现直流互联异步电网,造成区域电网之间相互支援能力减弱,文中针对区域电网出现功率扰动后的频率调整问题,提出HVDC与AGC协同功率分配方法。介绍了电力系统频率调整模型以及HVDC参与一次调频的控制策略,基于一致性算法设计HVDC与AGC协同功率分配的方法,在二次调频阶段考虑各机组与HVDC的调节成本,以调节成本作为一致性状态变量设计功率分配算法,实现HVDC与AGC的协同控制,通过HVDC的功率调整使得互联异步电网也能够根据调节成本承担部分功率不平衡量,降低互联系统整体的调节成本。通过算例仿真验证了文中所提方法的有效性。

新颖异步电网互联实验的设计与分析

基于可变频变压器的电网互联技术是目前研究热点,该技术可以解决传统背靠背式高压直流输电设备复杂及功率难以平滑调节等问题。在Matlab/SIMULINK仿真环境下建立了可变频变压器用于异步电网互联的仿真模型,对可变频变压器用于异步电网互联及传输功率发生改变的情况进行了仿真分析。设计了基于可变频变压器异步电网互联的实验方案,搭建了实验平台,对基于可变频变压器的异步电网互联可行性、抗干扰能力以及功率传输能力进行了实验验证,实验设计的结果符合理论分析。

面向桥型架构电网的资源共享型双主站稳控系统设计

当局部电力送出或受入电网架构为桥梁型或三角环型时,常规稳控系统设计方式无法准确选取故障断面和制定控制措施量,可能导致稳控系统动作措施量过大,进而产生功率不平衡量引发电网频率大幅波动,尤其在体量相对较小的异步运行电网中,带来的负面效应更加明显。文章设计一种面向桥型架构电网的资源共享型双主站稳控系统,通过优化稳控系统架构设计、选择可靠通信网络及设计高效数据算法、精准识别电网运行方式及匹配故障参考断面、准确选取控制资源的方式,在电网故障时可以实现以最小过切精准切除的方式解决系统问题。文中的设计思路在西南电网某省的区域稳控系统中实现了工程应用,通过厂内测试实验及实时数字仿真系统(real-timedigitalsimulationsystem,RTDS)实验验证了稳控系统的可靠性,同时也为后续在同类型的电网中推广应用提供了参考。

异步电网并行协调恢复策略的优化制定方法

针对异步电网发生全网大停电后的恢复问题,提出一种并行协调恢复策略的优化制定方法。采用串并行思想,通过高压直流协调送、受端电网,并最终实现全网恢复。基于各交流子网的送、受端角色定位,分析各换流站的电源、负荷特性。建立异步电网并行协调恢复的优化模型,重点研究直流与送、受端电网的协调恢复过程。采用多种群遗传算法求解,得到最优恢复方案并确定直流的最佳启动时机。基于IEEE 39节点系统构建异步电网算例,对所提方法进行验证。结果表明,该优化方法具有可行性,适用于异步电网恢复方案的制定。

柔直异步互联后送端区域电网动态特性变化及稳定控制

为减小直流故障对交流电网的冲击影响,降低稳定控制措施的复杂程度,交直流混联区域电网与区外电网间的同步互联格局可转化为纯直流异步互联格局。随互联格局变化,电网动态特性将发生深刻改变。分析了区域电网结构特征;构建了区域电网交直流外送系统模型,从动态行为约束方程和时域受扰响应对比两个方面,研究了区域电网动态特性的变化,并梳理了主要影响因素。在此基础上,针对渝鄂背靠背柔性直流工程投运后的西南区域异步互联电网,提出了改善电网受扰特性的稳定控制措施,大扰动暂态仿真验证了措施的有效性。

用于高压异步配电网互联的模块化多电平调制策略研究

现通过对模块化多电平变流器的拓扑结构及其工作原理的研究,分析了载波移相调制方法和最近电平调制方法的异同与优缺点,并搭建模型验证了分析和研究结论的正确性和有效性。该调制策略对模块化多电平变流器在异步电网互联的应用具有实际意义。

适应风电接入的异步联网高压直流输电系统自适应调频控制策略

大规模风电接入高压直流送端系统将导致系统惯量降低,送端系统调频能力不足.为充分挖掘直流和风电协同调频的潜力,提高含风电高压直流送端系统的调频性能,提出一种基于频率轨迹规划的异步联网高压直流输电系统自适应调频控制策略.分析了含风电高压直流送端系统的频率控制特性;综合考虑风电主动频率支撑和直流辅助频率控制,以频率偏差和频率变化率为量化指标,生成参考频率轨迹;在此基础上,对频率轨迹进行区域划分,以参考频率轨迹为基准,实现高压直流输电对送端系统频率的自适应调节.基于MATLAB/Simulink平台搭建改进的两区域4机模型进行仿真分析,验证了所提策略的有效性和优越性.

同步和异步运行电网暂态电压稳定性分析

随着直流输电快速发展,交直流混联电网暂态稳定问题越来越突出,将同步运行大电网通过直流线路实现异步互联成为一种新的思路。同步大电网异步运行后,暂态稳定问题尤其对于直流闭锁故障后引发的功角稳定问题有所好转,但异步运行后暂态电压稳定风险依然存在。本文从实际运行的大电网入手,建立了同步和异步运行2种交直流混联电网的等值模型,通过理论分析和仿真计算,揭示了直流故障和交流故障导致这2种电网暂态电压失稳的风险,并探讨了影响交直流混联电网暂态电压稳定性的因素。结果表明大电网异步运行能有效避免大面积电压失稳,但系统薄弱网架或潮流分布不均处仍可能存在局部电网功角失稳或电压失稳。

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。

计及送端电网频率稳定的直流联络线极限承载能力评估

异步互联电网的发展为清洁能源跨区消纳和资源优化配置提供了有利条件,而与之带来的频率稳定问题也日益凸显,成为送端电网安全运行的一大挑战。为此,提出一种计及送端电网频率稳定的直流联络线极限承载能力评估模型。模型中构建大容量直流闭锁下的送端电网惯性、备用与频率稳定相关约束,并计及事故后一次调频与直流紧急功率支援、稳控切机的协调配合,通过优化计算确定正常状态下直流联络线在未来多个运行时段的最大传输能力。最后,在改进的RTS-79系统上进行算例仿真分析,测试结果验证所提评估模型有效正确。

西南电网交直流协调控制系统设计与应用

中国渝鄂背靠背柔性直流工程投运以后,异步运行的中国西南电网面临的主要问题变成了自身频率问题,而现有安控系统只能解决局部问题,因此需要构建西南电网交直流协调控制系统。在处理手段、协调方式和构建模式上,对设计西南电网交直流协调控制系统进行了解析。详细阐述了系统的总体架构,在站点配置和通信设计方面介绍了建设的原则。从西南电网交直流协调控制系统的设防原则和控制策略方面详细说明了交直流协调控制系统的功能和作用,并且将构建的交直流协调控制系统应用于实际西南电网中,同时进行了详细的试验验证。

短路比指标在多直流馈入电网中的应用分析

目前,高压直流输电已经成为我国大区互联和远距离大容量输电的重要形式,其中以广东的直流落点为最甚,多个直流逆变站之间的电气距离非常接近,给电网的安全运行增加了很多潜在的风险。本文以南方电网为研究对象,研究有多回直流馈入的广东电网各个换流母线的电压支撑能力。本文研究了各种短路比指标与直流闭锁前后受端系统的稳态电压支撑能力间是否存在定量的关系。短路比指标中的两个因素分别是短路容量和直流功率,因此利用BPA进行仿真时,不断调整电网的线路长度和直流功率,以研究短路容量和直流功率对受端系统的电压跌落水平的影响。本文在进行直流闭锁后受端换流母线稳态电压跌落时,同时保留不同的直流线路和直流回数来调整仿真模型,以研究直流回数对受端电压稳定性的影响。

探讨全国电力系统安全、可靠运行的基础——评“特高压电网安全对策研究”

分析了交流输电和同步电网中的缺陷,指出交直流特高压混合同步大电网存在系统瓦解的隐患。建议受电负荷中心必须有坚强的支撑电源;电网结构必须遵循电力系统安全稳定导则,缩小同步电网区,区间以直流异步互联,区内采取三道防线,确保各区安全,事故互不影响;远距离必须采用纯直流输电。这3个必须的紧密结合是保证全国电力系统安全可靠运行的基础。

区域间异步联网直流参与辅助调频服务策略研究

区域电网异步互联之后调频资源容量减少,抵抗功率波动能力减弱,系统对于调频辅助服务的需求日渐频繁等情况突出。该文在电力市场建设不断推进的背景下,提出计及直流调节成本的区域间异步互联直流参与辅助调频服务策略。采用等效机组成本增量实现直流调节成本问题转化转换,以辅助调频服务购买费用作为目标函数,构建多资源调频辅助服务市场出清策略,实现调频需求经济分配;针对系统出现的短期快速功率波动,采用模型预测控制实现机组出力最优控制,有效改善系统频率响应。最后,通过仿真算例对所提策略进行验证,在满足经济性的前提下,优化了辅助调频服务策略。

考虑受端电压水平的异步互联紧急控制协调策略研究

当送端电网仅通过多条高压/特高压常规直流或柔性直流线路与受端电网相连构成异步互联电网时,若大容量直流发生闭锁,将引发送端及受端系统的频率及电压问题。本文针对异步联网后的多直流孤岛系统,基于直流系统的快速性及可控性,提出一种针对直流闭锁故障紧急状态下功率支援的协调控制策略。首先,通过综合考虑交流电网强弱、潮流转移的影响,提出了考虑受端电压水平的有功功率分配算法。其次,通过对直流功率提升/回降、FLC、稳控切机以及分轮次切机等不同控制措施的协调配合,提出了一套多直流孤岛系统协调控制策略。最后构建了一套协调控制系统并通过南方电网2016年夏大方式下的RTDS仿真模型验证了此系统的有效性。

可变频变压器数学模型及仿真分析

可变频变压器(variable frequency transformer,VFT)是一种概念新颖、性能优越的异步电网互联装置。文章简要介绍了VFT的基本结构和工作原理,建立了VFT的数学模型,推导了VFT传输功率与驱动转矩之间的函数关系,在此基础上提出了VFT的控制策略和数字仿真思路。通过PSCAD/EMTDC中的三相绕线式异步电机来表征VFT中的旋转变压器模型进行仿真试验,结果验证了数学模型的正确性以及控制策略和仿真模型的可行性,同时说明了采用VFT进行异步电网互联与HVDC相比的突出优势:调节平滑,具有更好的电压质量并且能够抑制故障,有较好的稳定性。

大型异步互联电网中送端电网频率偏差峰值计算

大型区域电网通过直流异步互联之后,电网功角稳定性得到提升,但在送端电网一侧,外送直流故障会造成电网频率升高,引发频率稳定问题。在电网频率稳定性研究中,电网频率偏差峰值是一个重要指标。针对电网频率偏差峰值的计算,首先通过单机系统得出基于电网频率偏差变化率的电网频率偏差峰值计算方法;接着将该方法拓展到实际电网的频率偏差峰值计算,并分析了频率偏差峰值计算在直流附加控制与稳控切机中的应用;最后通过单机系统和云南电网算例进行仿真验证。仿真结果表明,基于频率偏差变化率的频率偏差峰值计算结果准确,适用于实际电网,具有工程实用价值。

含海上风电场的多端柔性直流互联系统频率稳定协调控制策略

海上风电技术的快速发展和高压直流输电技术的广泛应用,使得传统纯交流电网的网架结构和动态特性逐渐变化,系统面临惯性减弱、对扰动更加敏感等问题。为此,针对多端柔性直流(VSC-MTDC)互联系统,提出一种分布式协调频率控制策略,通过协调控制多个海上风电场出力来减小由VSC-MTDC系统隔离的异步交流区域电网的频率偏差。该策略仅需极少的换流站信息交换就能合理协调利用各风电场以及各异步交流电网的备用出力,实现VSC-MTDC互联系统的频率稳定控制。最后,建立一个典型含多风电场的5端柔性直流互联系统仿真模型,验证了所提策略的正确性和有效性。

特高压输电系统运行特征探讨

交流特高压线路空载电压随线路长度增加迅速升高,沿线产生的容性功率与线路长度和电压平方成比例增长,送电能力随线路长度增长迅速下降。交流特高压的优越性是中、短距离输电,直流特高压的优越性是长距离输电。交流同步大电网存在稳定破坏的隐患,全国电网大区间应采用直流异步互联网为宜。