基于直流频率限制控制器的超低频振荡抑制方案

随着鲁西背靠背以及渝鄂背靠背工程的相继推进,异步联网后送端电网出现的超低频振荡威胁着系统的稳定运行。针对异步联网后的多直流送出系统,分析了超低频振荡产生原因及直流频率限制器(FLC)抑制超低频振荡的机理。结合直流FLC影响因子和直流控制敏感度提出了一种考虑送端电网水电分布的直流排序方法。并据此提出了一种的超低频振荡抑制方案,该方案利用最小二乘法–旋转不变技术的信号参数估计算法和改进粒子群优化算法,将多直流优化问题转化为多个单直流顺序循环优化问题,以实现对超低频振荡较好的抑制。最后以渝鄂异步联网后的川渝电网为算例,仿真验证了所提方案的有效性。

直流频率限制控制器参数多目标双层优化设计方法

异步联网方式下,送端电网转动惯量减小,频率问题突出,直流频率限制控制器(FLC)能有效改善送端电网频率特性。提出了一种直流FLC参数多目标双层优化设计方法。首先,分析了直流FLC参数对其频率调节特性的影响。在此基础上,考虑大功率阶跃扰动和连续小负荷扰动2种运行工况的特点,兼顾直流FLC的频率调节效果、动作特性以及对受端电网频率的影响程度多个目标,构建了直流FLC参数双层优化模型。然后,根据所建模型的特点采用进化算法分层递进求解优化问题,实现了对直流FLC参数的综合最优设计。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建了2区域4机直流异步互联电网模型。仿真结果验证了所提方法不仅能够保证直流FLC对送端电网频率的有效调节,还可改善直流FLC的动作特性,缓解直流FLC对受端电网频率造成的影响。

直流系统附加频率控制器对AGC系统控制影响分析

区域电网采用特高压直流异步方式联网后,现有的自动发电控制(AGC)系统控制策略对异步联网电网的特高压直流频率控制(FC)的适应性问题已显现。为分析直流频率控制对AGC系统控制效果带来的影响,采用直流FC和AGC的准稳态模型分析了其交互作用的机理;基于电力系统全过程动态仿真程序(PSD-FDS)进行直流FC与AGC控制的动态过程仿真,在时域与频域内进一步分析了直流FC控制对电网AGC控制影响过程,提出了AGC控制策略优化建议。分析表明,直流FC的投入能够减轻频率的波动幅值,但是在严重故障下的功率缺失却需要AGC来承担;而在联络线频率偏差控制模式下,也需要考虑AGC与直流FC协调配合来避免AGC在故障下反向调节和频率恢复缓慢的问题。

考虑多场景需求的储能和直流系统频率响应特性协同优化方法

新能源具有显著的波动性和不确定性,且提供的转动惯量有限,大规模新能源并网对电力系统频率调节带来了严峻挑战。同时,在异步联网方式下,随着直流规模的不断增加,进一步减小了系统的转动惯量,需要通过储能和直流频率限制控制器(FLC)改善送端电网各扰动场景下的频率控制能力。首先,基于某送端电网的仿真数据构建统一频率模型,分析电网在严重故障和常规扰动场景下的调频需求。在此基础上,针对各类场景下的频率问题,构建了储能控制器和直流FLC调频参数的联合优化模型,通过动态调整两者的调频参数能够兼顾不同场景下的系统调频能力、对受端电网的频率影响程度以及调频经济性。然后,根据所建模型的特点采用遗传算法分层递进求解优化问题,实现对储能控制器和直流FLC调频参数的综合最优设计。最后,在MATLAB仿真平台模拟该送端电网的常见扰动进行效果验证。仿真结果表明所提方法不仅能够兼顾严重故障场景下的送受端电网频率控制,还可以改善常规扰动场景下的送端电网频率特性以及调频经济性。

直流孤岛系统调速器稳定问题的频域分析与控制方法

中国直流输电快速发展过程中,孤岛运行方式成为多个直流工程中共同遇到的难题。锦苏直流送端孤岛试验中发现了频率异常波动现象,暴露出直流孤岛运行中存在调速器稳定问题。针对此问题,建立直流孤岛系统调速器稳定分析模型,通过频域分析研究了影响调速器稳定性的因素,在此基础上提出一种基于频域灵敏度分析的调速器和直流频率控制器解耦设计方法。采用该方法剖析了锦苏直流孤岛试验中频率异常波动现象的机制,重新设计了调速器和直流频率控制器,现场试验结果验证了所提分析和设计方法的有效性。

直流孤岛运行协调优化控制研究

基于时域仿真手段全面研究了直流孤岛系统的运行特性,尤其是频率稳定特性。首先研究了直流孤岛系统的无功电压和功角稳定特性;其次在分析频率稳定特性时,考虑两类典型故障对孤岛频率稳定的影响提出了提高频率稳定性的控制措施,研究了水轮机水锤效应系数、调速器增益系数、负荷频率因子和直流频率控制器增益等关键参数与孤岛频率稳定性间的关系,并基于时域灵敏度分析方法给出了参数优化方向;最后提出了协调优化直流频率控制器与配套电源调速器的方案,包括两者死区定值的配合和参数的优化。锦苏特高压直流的实测调试数据验证了方案的有效性。

水轮发电机组抑制超低频振荡的阻尼控制参数优化研究

异步联网后云南电网的某直流孤岛中,出现了长时间的超低频振荡现象,严重影响了孤岛系统的安全稳定运行。电网中水轮机的水锤效应时间常数变大,阻尼比会随之减小,导致系统的稳定性恶化。本文利用等值的单机系统模型,基于频域响应法分析了水锤效应与系统稳定性的关系。根据调速系统的阻尼特性,在实际孤岛中进行了PID参数优化仿真试验,比较了不同PID参数下的频率稳定性,给出了调速系统与直流频率控制器的协调控制方法。最后,运用云南电网的某实际直流孤岛作为算例,验证了本文提出的控制方法对抑制超低频振荡的有效性。

水轮发电机组抑制超低频振荡的阻尼控制参数优化研究

异步联网后云南电网的某直流孤岛中,出现了长时间的超低频振荡现象,严重影响了孤岛系统的安全稳定运行。电网中水轮机的水锤效应时间常数变大,阻尼比会随之减小,导致系统的稳定性得恶化。本文利用等值的单机系统模型,基于频域响应法分析了水锤效应与系统稳定性的关系。根据调速系统的阻尼特性,在实际孤岛中进行了PID参数优化仿真试验,比较了不同PID参数下的频率稳定性,给出了调速系统与直流频率限制控制器的协调控制方法。最后,运用云南电网的某实际直流孤岛作为算例,验证了本文提出的控制方法对抑制超低频振荡的有效性。

金中直流调制对送受端电网稳定性影响的研究

金中直流的调制功能对云南送端电网和广西受端电网的暂态稳定、动态稳定及热稳定水平具有重要影响。主要研究了金中直流功率提升/回降和直流频率限制功能对送受端电网稳定性的影响,并以2018年南方电网丰大极限方式作为基础数据,分析了金中直流功率提升/回降对系统暂态稳定和频率稳定的影响,及金中直流整流和逆变侧频率限制控制器对电网频率稳定的影响,并通过仿真分析验证了直流功率回降在解决受端系统热稳定问题中的作用。仿真和分析结论为金中直流工程控制保护试验中的调制功能测试和相关调制功能的定值整定提供了理论计算依据。