多直流接入背景下的广东电网电压稳定特性研究

随着多条直流馈入以及大规模海上风电的接入,广东电网呈现交直流耦合、多直流耦合及海风机组间相互耦合等复杂形势。大规模电力电子器件接入电网后,广东电网面临的主要运行风险有:特高压直流接入的负荷中心和直流近区交流线路发生三永N-2、N-4或三相短路中开关拒动故障后,引起交流电网持续低电压,导致电压失稳甚至电压崩溃;大电源或多电源集中接入的电网点及其近区500 kV变电站发生三相短路中开关拒动、同走廊组合故障后,引起系统发生功角失稳。对广东电网交直流故障进行仿真分析,针对电网薄弱环节,提出直流调制控制技术、切负荷措施及加装无功补偿装置等应对策略,以进一步提升电网的安全稳定水平。

华东大受端电网直流接入能力评估

受端电网的直流接入能力是直流多馈入电网调度运行部门越来越关注的问题。文中从大规模直流接入华东电网后带来的实际问题出发,分析了限制受端电网直流接入能力的主要因素,以此为基础提出了一种考虑多约束的受端电网直流接入能力计算方法。该方法根据典型方式下备选直流落点的短路容量及各直流间的交互作用程度,快速确定新增直流接入落点,进而综合考虑直流多馈入短路比、电网低谷调峰能力、有效直流惯性常数、电压稳定、暂态稳定等多约束条件,计及电网发展变化迭代增加直流接入容量,最终给出电网直流接入能力。在IEEE 39节点系统中验证了所提方法具有可操作性,基于该方法对华东电网开展直流接入能力评估,为提高直流多馈入电网的运行管理水平提出了建议。

直流接入后的多态频率稳定性及机组控制策略

频率分析是源–荷功率平衡的近似分析,基于等值机组的区域电网频率模型是合理的。通过3个性能指标,即扰动瞬间变化率、阻尼比和静态偏差,分析了直流接入后区域频率的暂、动、静态稳定性,得到了相关的主导因子。分析发现,恒功率直流接入后,等值机的惯量和功频静特性系数都变小;前者导致暂稳变差,后者导致静稳变差,二者之比基本不变导致动稳也基本不变;若改变功频静态性系数,则动稳、静稳出现逆特性。另外,虚拟惯性加有差调节的直流接入,虽可改善受端区域的频率稳定性,但对送端不利。故提出了受端常规机组功频调节方式的改进策略,即在功率反馈通道串联惯性环节,在频率反馈通道旁并联比例微分(proportion-differentiation,PD)环节。理论和仿真验证了有效性。该研究对提高区域电网的频率稳定性,提供了实用的参考依据。

考虑直流接入对系统安全性影响的负荷恢复优化

综合考虑高压直流(LCC-HVDC)接入电网时已恢复负荷的频率调节特性、功率因数、大小与位置对受端系统安全性的影响,结合系统恢复过程中的负荷投入特点,提出了一种考虑直流接入对系统安全性影响的负荷恢复优化方法。以直流接入时受端电网频率偏差最小化、节点电压偏移程度最小化和联合潮流熵最大化为优化目标,考虑机组出力、线路潮流等约束条件,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解出负荷恢复的Pareto最优解集;然后根据三角模糊数和信息熵权法分别确定各属性的主客观权重,通过灰色关联分析模型对各方案进行多属性决策选出最满意的解。最后,通过含高压直流通道的新英格兰10机39节点系统算例验证了所提方法的有效性。

直流接入比与频率稳定性的关系及水电主导调频控制的改进策略

受端频率稳定性与直流接入比的关系研究,对直流接入量的选择和频率稳定控制都有意义。分析了水电主导调频时,直流受端区域受扰后的频率波动过程,得到直流接入比与暂、动、静态频率稳定性指标的关系。发现接入比与3态稳定性都负相关,且对暂、动态的影响力较大。另外,还分析了送端直流输出调节对受端频率的影响。为提高受端的频率稳定性,提出了水电机组一次调频的改进策略,即在频率反馈通道并联微分环节以提高阻尼,设置新的调差系数以提高静、暂态稳定性。仿真验证了改进策略的有效性。该研究对提高直流受端区域的频率稳定性,提供了实用的参考依据。

多馈入交直流混联受端电网直流接入能力研究评述

受端电网的直流接入能力是大规模交直流混联电网调度运行部门越来越关注的问题。从直流多馈入交直流混联电网后面临的主要问题出发,分析了影响受端电网直流接入能力的主要因素,对现有直流及新能源接入能力研究方法进行总结。分析了各方法的优缺点,探讨了受端电网直流接入能力的计算方法及未来的研究方向。受端电网直流接入能力是一个多目标优化问题,下一步研究重点是建立系统的优化模型,科学化、实用化地评估受端电网直流接入能力。针对限制受端电网直流接入能力的主要因素,提出了提高电网直流接入能力的相关建议。

面向LCC中压直流接入的双馈风力发电系统宽频率范围控制

针对单机独立运行的双馈风力发电系统,提出一种面向中压直流接入的宽频率范围控制策略。与传统的电网换相换流器(LCC)直流接入不同的是,通过对双馈风力发电机转子侧换流器与LCC的协调控制,使得定子频率随着风速变化在一个较宽范围内变化,与此同时保持定子磁链不变,从而实现双馈风力发电机的高效运行。对单台1.5 MW双馈风力发电机组宽频率范围控制策略进行了仿真,结果表明从切入风速到额定风速的最大风能追踪区域,均可实现宽频率范围控制,且全风速范围内效率均有所提高。

±10kV光伏直流接入线路极间短路故障协调控制策略

为实现±10kV光伏直流接入线路极间短路故障发生后系统的快速稳定控制,避免不必要的停机操作,提出了基于故障过渡电阻判断的故障协调控制策略。首先,分析了故障过渡电阻对极间短路故障特性的影响,提取了故障电气量的变化特性;其次,利用故障清除前后电气量的变化特性,设计了故障时间分析方法,实现了故障暂时性和永久性的判断,并产生故障清除信号;接着,以不触发其他保护动作为原则,提出了暂时性故障的恢复方案,实现了系统恢复正常运行;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了±10kV光伏直流接入系统仿真模型,对故障协调控制策略进行了仿真验证。结果表明:提出的故障协调控制策略能够辨识暂时性故障,并在故障清除后实现系统的快速恢复,提升系统的可靠性。研究结果验证了所提故障协调控制策略的正确性。

光伏与网电协同接入变频器驱动抽油机技术

近年来采油厂利用井场空间安装了一些光伏发电系统,采用光伏发电接入电网模式,采油厂两千多口抽油机井从网电上获取电能,这个模式电能在转换和传输过程中产生损耗。本文研究井场光伏就地消纳技术,根据采油厂有大量抽油机井使用变频器的情况,开展了光伏直接接入抽油机井变频器的直流线路技术研究,基于抽油机井负载和光伏发电规律,建立稳定的光伏-网电协同驱动接入电路,并采用超级电容吸收和回馈抽油机井的倒发电。进行了抽油机井试验,验证了技术性能,还减少了光伏转换和传输过程的损耗,有利于光伏电能就地使用。

功率因角预测下特高压接入后电网可靠性提升方法设计

特高压接入电网后,受到线路可靠性波动影响,会出现潮流过载导致电压波动越限问题。电网系统容易出现故障或导致供电中断,严重影响电网可靠性。提出功率因角预测下特高压接入后电网过载电压波动控制方法,进而提高电网可靠性。对电网功率因角特性展开分析,根据功率因角特性分析结果,预测特高压接入后电网电压轨迹的变化;结合轨迹变化约束,设计有功潮流控制器来处理线路过载问题;根据线路过载情况的不同,设计串、并联换流器完成电压协调控制,补充潮流控制器的不足,提高电网可靠性。实验结果表明:所提方法下电网的失负荷概率在0.5以下,可靠性优化控制时间在(28.6~40.4)s。表明所提方法的特高压接入下的电网网架结构可靠性较高、实际应用效果较佳。

特高压直流分层接入方式下稳态特性研究

探讨了特高压直流分层接入方式下交流系统逆变侧换流母线间电压相互作用影响关系的求解方法,并得出相互作用因子数学表达式。通过PSCAD仿真验证了所求的相互作用因子的准确性。分析了分层接入时,2组换流器采用不同控制方式时对相互作用因子的影响。根据所求的相互作用因子,得出分层接入时系统短路比。特高压直流分层接入方式下,在保持直流输电总功率不变的同时,当分层接入不同的受端系统时,可以使总功率在1000 kV与500 kV两级电网重新分配。最后分析了潮流重新分布时,特高压直流分层接入方式对系统换流器换相失败的影响。

特高压直流分层接入方式下受端换流母线静态电压稳定性研究

特高压直流分层接入方式交直流系统间、高低换流阀组间以及2层不同电压等级的受端交流系统间均存在着电气耦合关系,系统的无功功率调节和电压稳定问题更加复杂。为解决该问题,在传统单馈入电压稳定指标(VSI)基础上提出了多馈入电压稳定指标(MVSI),并结合特高压直流分层接入数学模型,推导出多馈入电压稳定指标的计算方程。在此基础上研究特高压直流分层接入方式下受端系统参数、直流系统运行状态对换流母线静态电压稳定性的影响。分析结果表明,减小受端交流系统阻抗、2交流系统等值联系阻抗、直流系统输送功率,增大关断角均能有效提高换流母线静态电压稳定性,同时受端交流系统等效阻抗角也会对换流母线静态电压稳定性产生影响。

光伏电站直流汇集接入系统的建模分析

与传统的光伏交流接入系统相比,光伏直流汇集接入系统具有控制方式简单、系统损耗较小、光伏利用率高的特点。以某市一光伏直流汇集接入系统为例,给出光伏直流汇集接入系统的拓扑结构;构建光伏电池、多模块Boost全桥隔离变流器(BFBIC)及箝位双子模块型模块化多电平变流器(CDSM-MMC)的PSCAD模型。提出光伏变流站的2种控制策略,通过仿真对比分析2种控制策略的抗光照干扰能力及光伏发电电能输送能力,并给出控制策略的使用建议。

基于串联电抗的光伏电站直流汇集接入系统低压电缆综合保护方法

针对光伏电站直流汇集接入系统,提出一种基于串联电抗的低压直流电缆综合保护方法。通过在低压直流电缆与电力电子装置连接处串入限流电抗,抑制故障电流,以延长保护动作时间。本文改进了电流微分量的获取方法,利用电缆两侧电压和电流数据计算出电缆故障位置,实现直流低压电缆保护。该保护方法不受故障类型、位置和过渡电阻的影响,采用故障动作判据简单可靠,在保护动作的过程中,可以获取故障位置,同时在数据不同步的情况下,该方法仍可实现正确动作。通过PSCAD/EMTDC仿真分析其有效性,仿真结果表明该方法能实现直流电缆保护和故障定位,适用于直流输配电网。

分层接入特高压直流输电系统协调控制策略研究

分层接入方式的特高压直流输电系统能够提高多馈入直流输电系统的电压支撑能力,并缓解多馈入直流同时或级联换相失败问题,在工程中得到了应用。建立分层接入方式的特高压直流输电系统模型,研究了高低端逆变器同时换相失败发生的耦合机理。然后,提出基于逆变侧关断角的分层接入特高压直流输电系统高低端逆变器间的协调控制策略。基于PSCAD/EMTDC仿真研究了所提协调控制策略的作用效果,结果表明,所提出的基于逆变侧关断角的协调控制策略能够有效降低分层接入方式的特高压直流输电系统中高低端逆变器同时发生换相失败的概率。

分散接入式混合直流系统的机电暂态建模与控制策略研究

分散接入式混合直流系统是近年来被提出的一种新型直流输电系统拓扑结构,文中提出了分散接入式混合直流系统的机电暂态建模方法和控制策略。首先提出了分散接入式混合直流系统机电暂态建模方法,该方法可满足逆变站不同换流器分散接入受端电网的场景。然后,文中提出了一种附加均流控制策略和电流分配系数优化方法,以提高分散接入式混合直流系统在交流故障下的运行特性。最后在PSS/E中搭建了分散接入式混合直流的机电暂态模型,通过与电磁暂态模型进行响应特性对比,验证了所提建模方法的正确性;并在PSS/E中进行仿真计算验证了所提控制策略的正确性和有效性。

±1100kV特高压直流分层接入后受端电网稳定特性及控制措施

昌吉—古泉±1100 kV特高压直流(以下简称"吉泉直流")分层接入受端华东电网后,将给华东交流电网的运行带来新的安全稳定问题。为此,该文针对吉泉直流分层及单层接入两种不同方式,对直流近区潮流、分层接入直流短路比及电压波动特性进行了比较;分析了不同故障下吉泉直流分层接入后受端电网的稳定特性,并提出了相应的安全稳定控制策略,保障了华东电网的安全稳定运行。

影响间接接入式直流电能表计量准确性的相关研究

间接接入式直流电能表是直流充电、轨道交通等领域进行贸易结算不可或缺的器具,其通常搭配直流分流器进行直流电能计量。对该类型表的单独检定与整体检定试验进行了分析,提出了应将直流小信号输入阻抗纳入该类型表的型式评价考核项目的建议,以最大限度地降低测量线路引入的误差,确保直流电能计量的准确性。

如何将直流接地报警信号接入监控系统

直流接地报警系统对于变电站的安全运行来说非分重要,本文就简要介绍了在变电站中将直流接地报警信号接入监控系统的操作方法,为确保变电站系统的安全运行提供了可借鉴的工作经验。

影响间接接入式直流电能表计量准确性的相关研究

间接接入式直流电能表是进行直流充电以及轨道交通等领域去进行贸易结算时不可或缺的使用物品。间接接入式直流电能表一般与直流分流器联合进行对直流电能的测量工作。我们对于间接接入式直流电能表的单独检定以及整体检定进行了相应的实验分析,提出应对直流小信号的输入抗阻纳入该类型电能表的形式评价考核的建议,在最大的限度下来降低测量线路时所产生的误差,来保证直流电电能计量的准确性。