多直流异步互联系统中频率限制器的控制策略优化设计

云南电网通过多回直流输电系统和南方电网东部主网异步联网运行,直流频率限制器(frequency limit controller,FLC)在送端系统频率控制中发挥重要作用。在楚穗直流单极闭锁试验中,暴露了FLC与一次调频动作不匹配、直流输电系统长时间处于过负荷运行状态的问题。针对此问题,建立FLC详细的数学模型,通过FLC动态调节过程的分析,阐明FLC不同模型的调节特征,以及与一次调频的协调配合关系。在此基础上,通过时域仿真法研究了FLC备用容量、死区设置对频率峰值和FLC调节量释放过程的影响,提出FLC调频策略的优化设计方案,并基于特征值灵敏度方法重新设计调速器参数,优化其动态性能。采用所提方案能够充分发挥FLC对频率峰值的抑制作用,同时与一次调频配合,保证其调节量的快速释放,实际运行结果验证了优化策略的有效性。

多分区异步互联电网的直流频率限制器协调控制策略研究

大型同步电网异步分区运行是构建新型电力系统发展的重要探索方向,直流频率限制器(frequency limit control,FLC)在保障弱系统的频率稳定方面发挥着重要作用。在广东东西组团构网结构下,系统故障可能导致广东东西分片运行,出现多分区异步互联的网架形态,原有的仅送端弱系统配置单侧FLC的策略难以适应电网发展需要。针对弱送端、弱受端共存的特性,该文提出双侧FLC的数学模型,在不同场景下详细分析其控制特性。在此基础上,建立了一套面向多分区异步互联电网的FLC协调控制策略。通过广东东西异步运行后的典型方式和故障校核,验证了双侧FLC的功率支援效果以及所述协调控制策略的合理性。

直流频率限制器参数整定及协调控制

异步联网方式下,送端电网的频率稳定问题需要重点关注。在直流系统发生闭锁性故障后,采用直流频率限制器(frequency limit controller FLC)进行故障调频能够抑制送端电网出现的高频问题。文中介绍了直流频率限制器的结构原理以及参数整定方法,并针对直流频率限制器退出时可能发生的"二次动作"现象提出延时及比例参数切换的方法进行优化。最后针对多回直流频率限制器间的协调问题,提出基于直流频率限制器作用系数的控制策略。结果表明,文中设计的FLC能够对电网频率稳定实现有效控制多回直流FLC协调控制策略可以防止出现过调节现象。

直流频率限制器对低惯量系统频率稳定的影响

针对在发生有功扰动时低惯量系统频率调节能力弱的问题,结合直流频率限制器参与一次调频的数学模型,分析了系统频率响应机理。通过时域仿真,研究了不同时期、不同新能源渗透率水平下系统惯量水平;以实际电网为研究对象,计算了不同直流频率限制器备用水平下,系统受单一扰动后不引发低频减载、高周切机时的稳定频率,给出了高比例新能源接入后合理的最大渗透率。

±800 kV特高压多端混合直流频率限制器及参数整定

针对异步联网运行后,高水电占比多直流外送云南电网面临的频率失稳风险,采用直流频率限制器(frequency limit controller,FLC)进行故障调频提高系统频率稳定性。分析了FLC对送端电网系统频率稳定性的提升作用机理,提出了反向频差复归模型的控制逻辑和参数整定方法。为提高FLC的调制效果,通过控制变量仿真分析各环节不同参数对FLC性能的影响,得到±800 kV特高压多端混合直流FLC参数的建议值,即频率死区为0.15 Hz,输出限幅值分别为+20%和-50%,比例环节系数为30,积分环节系数为22.2。采用BPA(Bonneville Power Administration)仿真分析有无FLC功能下的系统响应情况,验证了所提FLC配置方案对提高系统频率稳定性的有效性。可为特高压多端混合直流工程相关调制功能的定值整定提供重要参考和指导。

滇西北直流频率限制控制研究及工程应用

直流频率限制控制(frequency limit controller,FLC)是电网频率稳定控制的重要措施,在直流工程中被广泛使用,滇西北直流工程面临着云南电网与南方电网主网异步联网运行后频率稳定性风险增大、投产初期送端机组开机量不足等问题,FLC的配置至关重要。文中分析了南方电网现有直流工程中采用的两种FLC控制逻辑,通过仿真试验对两种控制逻辑响应结果进行了比较。对滇西北直流FLC配置、参数选取进行了说明,针对孤岛系统下机组跳闸、阀组闭锁等典型故障下FLC响应特性进行了仿真验证,仿真与现场的频率调制输出特性一致。

糯扎渡直流频率限制控制器研究

直流孤岛系统送端容量小,抗扰动能力差,送端系统故障容易引起交直流功率不匹配,系统频率失稳,甚至导致孤岛系统崩溃。频率限制控制器能够根据交流系统频率,改变直流功率参考值,使交流系统向直流输送功率与直流功率参考值相匹配,保证系统有功平衡,维持交直流系统稳定运行。结合糯扎渡直流工程分析FLC结构和功能,对其主要参数进行整定,并通过仿真验证FLC的作用。

含高比例电解铝负荷的异步联网系统频率稳定研究

基于云南电网与南方电网异步联网的背景,针对云南电网中负荷占比较高的电解铝负荷以及直流频率限制器(FLC)对电网频率稳定性的影响展开论述。首先对负荷规模不断增大的电解铝负荷进行研究,针对其负荷组成和特性建立了能反映电解铝负荷频率、电压功率响应的负荷模型并进行了仿真验证;其次对系统发生大功率扰动后FLC与调速器的动态调频过程进行分析,说明了若FLC死区设置不当或调速器响应过慢均会导致直流线长期过负荷运行,不利于电力系统的安全稳定运行;在此基础上提出了FLC的死区安排以及优化调速器性能的方法。最后,利用云广直流工程的实际数据进行仿真,分析了电解铝负荷的接入对系统频率稳定性的影响,验证了本文所提调频策略的有效性。

异步联网下直流频率调制及其参数对送端系统频率的影响

考虑原动机调速器及直流频率调制的作用,基于直流潮流法以解析形式推导出在直流频率调制影响下送端系统的频率响应以及调频系统的阻尼比,并在此基础上研究了直流频率调制参与调频及其调频参数对送端系统频率动态特性的影响。最后,分析了异步联网条件下直流频率调制在参与含水电机组的送端系统中,对系统频率变化特性的影响。选取实际云南电网楚穗直流输电工程对所提方法进行仿真,仿真结果验证了直流频率调制抑制送端系统扰动频率峰值的有效性,同时证明了其参与水电调频后可以维持送端系统频率的稳定性。

直流调制策略对交直流混联系统的频率稳定性影响研究

在交直流混联电力系统中,交流侧系统发生故障将会引起互联系统区域间的频率振荡,从而导致常规机组的调频压力增大,机组阀门动作频繁。在不增加交流系统中常规机组调频压力的前提下,如何利用直流系统传输功率可进行快速调节和具有短时过载能力的特点进行直流输送功率的有效控制具有重要的意义。本文首先对直流输电系统的附加频率控制器进行建模,在此基础上对引入附加直流频率限制器后的两区域交直流电力系统进行仿真,重点分析交流系统发生故障时,附加直流频率控制器对系统频率稳定性的影响以及附加直流频率限制器控制参数对系统频率稳定性的影响。仿真结果表明,附加频率控制器可以有效减小系统频率波动,附加直流频率限制器的调频死区、比例增益Kp1和Kp1等参数能对电网频率产生影响。其中,调频死区的减小能有效的降低系统频率的波动,但死区值不能设置过小,以防直流频率限制器频繁动作。比例增益Kp1和Kp2越大,系统频率波动越小,调频效果越理想,但是由于限幅环节,比例增益有调频能力上限。

水电孤岛直流送出系统的频率稳定性研究

在考虑尾水管水压脉动的线性水轮机模型的基础上进行改进,设计了一种谐振函数来模拟尾水管的实际脉动情况,并建立了既考虑尾水管水压脉动又考虑弹性水柱的水轮机模型。采用时域仿真方法,验证了水轮机模型的准确性并分析了水力系统参数、调速器参数对送端孤岛直流送出系统频率振荡的影响。仿真结果表明,水力启动时间Tw、调速器参数KD对送端孤岛系统的频率振荡影响较大,而弹性时间Te对频率振荡的影响较小。在频率振荡的抑制方法方面,本文在原有的直流频率限制器模型的基础上进行改进,用二次低通滤波器代替一次滤波器并重新调整PI参数。由仿真图形可知,改进后的直流频率限制器抑制效果良好,可将送端频率有效地抑制在50Hz左右。

高压直流输电系统孤岛运行调频策略

高压直流输电系统采用送端孤岛运行方式能够显著改善远距离送电系统稳定性和提升送电能力,其中孤岛系统的频率稳定性是决定能否孤岛运行的关键因素之一。结合前期天广、云广直流孤岛调试结果,阐明孤岛方式下优先利用直流系统频率限制器(frequency limitation control,FLC)平衡功率波动、放大机组一次调频死区作为后备措施、优先调整机组功率、利用FLC自动跟随的调频策略。针对孤岛方式下直流双极跳闸后出现的部分机组调相运行的现象,利用电力系统功率扰动的3阶段分配原理解释了产生原因,提出避免机组长时间调相运行的控制策略。现场试验结果验证了所提调频策略的有效性,为未来直流孤岛运行方式安排和控制措施的确定提供了依据。

黑启动过程中高压直流输电的变参数FLC控制

高压直流输电可加快电网恢复,但黑启动期间送受端系统具有相反的频率调节要求,该文研究并提出黑启动过程中高压直流输电的变参数频率限制器（frequency limit control,FLC）控制策略,以协调两侧交流系统的调频特性。首先建立异步互联系统的数学模型,寻找确定方式下负荷投入后使送受端交流系统频率偏移最小的最优FLC参数;然后提出变参数FLC控制,以适应电网黑启动过程中交流系统容量和等值发电机参数的不断变化;最后搭建PSCAD/EMTDC模型仿真验证了该控制策略的有效性。

一种具有自适应能力的改进FLC调频控制策略

电网异步互联后送端系统频率稳定性差,直流频率限制控制器(Frequency Limit Controller, FLC)能够根据频率偏差迅速调节直流功率,稳定送端系统频率。文中基于传统FLC提出了一种改进的自适应直流频率限制器(Adaptive Frequency Limit Controller, AFLC)和利用AFLC参与电网二次调频的协同控制策略。通过对传统FLC作用机理分析和功率转带场景分类,并计及FLC不同控制策略对系统功率转带和频率调控的影响规律,设计了一种自适应直流频率限制器AFLC,在提高系统调频精度的同时可以迅速调控系统发生严重故障时出现的频率偏差。同时依据有功功率分配原则和二次调频的原理,让AFLC参与二次调频并承担部分有功功率。在Matlab/Simulink软件中搭建了云南电网楚穗双回直流输电系统仿真模型对所提策略进行仿真分析,仿真结果表明,所提AFLC控制策略更有效地实现了系统受小扰动后的频率调控和严重故障后功率的转带、AFLC与二次调频配合的策略提高了系统二次调频的恢复速度。

用于直流系统超低频振荡抑制的调速器和FLC协同优化

针对云南电网实现异步互联后,出现的严重威胁电网安全运行的超低频振荡现象,分析了水轮机调速器的特性和直流频率限制器(Frequency Limit Controller,FLC)的数学模型,阐明了水轮机调速器和FLC的调节特征,探讨了它们对频率稳定性的影响,提出了优化水轮机调速器的PI参数、协调一次调频和FLC死区范围的调频策略。实际运行结果验证,所提优化措施对抑制异步互联后云南电网产生的超低频振荡现象具有有效性。

A Novel Polysilicon and Oxide Sandwich Deep Trench with Field Limiting Ring for RF Power Transistors

A vertical sandwich deep trench with a field limiting ring is proposed to improve the breakdown voltage of power devices and high voltage devices.Simulation result shows that nearly 100% breakdown voltage of the plane junction can be realized.