大型风电场经VSC-HVDC交直流并联系统并网的运行控制策略

基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)的直流系统存在与交流线路并联运行的情况。交直流系统之间相互切换的运行工况复杂,且切换过程存在切换依据难以确定、切换冲击大以及通信延时等问题。为解决该问题,在分析VSC-HVDC工作原理、数学模型及其控制策略的基础上,提出了一种大型风电场经VSC-HVDC交直流并联系统并网的运行控制策略,该策略在不改变换流站控制方式的情况下,可实现交直流并联系统运行方式的无缝切换。基于MATLAB/Simulink仿真软件,建立了系统仿真模型,对交直流并联系统稳态运行及动态切换过程进行了仿真分析。仿真结果表明,所提出的控制策略能够较好地实现交直流并联系统有功功率的精确分配和运行方式的无缝切换,算法简单,可靠性高。

交直流并联系统的换流母线电压稳定性分析

随着中国交直流互联电网的发展,迫切需要研究换流母线的电压稳定问题。文中首先给出了交直流并联系统的简单模型,在此基础上介绍了并联交流系统强度指标以及负荷裕度曲线和电压稳定临界曲线。然后以两区域四机交直流混合系统为例,根据负荷导纳模型算法准确求取节点的功率裕度,采用上述2种曲线分析方法详细讨论并联交流系统强度和受端系统等值阻抗对逆变站换流母线电压稳定性的影响。最后对比分析了不同直流系统稳态控制方式下换流母线的负荷裕度,研究结果表明受端为弱交流系统时,采用整流侧定电流—逆变侧定电压的控制方式将有利于提高系统稳定性。

天广交直流并联系统运行稳定性的研究

根据天广500kV直流输电工程投运初期南方电网的实际运行工况,对天广交直流输电系统并联运行的稳定性及输电能力进行分析研究。研究结果表明,天广直流输电工程投产后与天广交流双回输电线路并联运行,南方电网的稳定性明显提高。天广交直流系统在天生桥出口断面送电能力可达到3600MW。为保证系统的安全稳定运行,当直流线路发生单双极故障时需采取适当的稳定措施。同时,广西电网运行条件的变化对天广交直流输电系统安全稳定运行有明显影响,增强广西电网动态无功支持能力对提高天广交直流输电系统的送电能力有重要作用。

超/特高压交直流输电线路下方低压配线上的感应电压和电流计算

为保障低压配电线路检修作业安全,有必要研究低压配线在停运检修状态下的感应电压和电流。采用EMTP建模仿真,分别计算了上海地区4个超/特高压交、直流输电工程线路下方平行架设的380 V低压配线上的感应电压、电流,对影响感应的因素进行了分析,并设计研发了低压配电线路感应电压消除装置。仿真结果表明,超/特高压交、直流线路在其下方停运的380 V配线上产生较大的感应电压和电流,感应电压最高可达30~70 k V。试验结果表明,低压配线感应电压消除装置在线路停运时将其两端接地,能有效消除配电线路上的感应电压。

交直流并联输电系统的非线性鲁棒控制

针对含有常参数不确定性的交直流输电系统 ,使用自适应逆推方法设计了直流系统的非线性鲁棒控制器。基于该方法的设计 ,无需对原系统进行反馈线性化 ,并能保证闭环误差系统渐近稳定。

天广直流输电功率对天广交流通道输电能力影响分析

在我国第1个交直流混合输电系统出现后,交直流系统间的关系及相互影响问题成为需要研究的新课题。通过对天广直流投运初期及天广交流通道网架加强后直流系统运行对天广交流通道输电能力影响的研究发现,在交直流混合输电系统中,如果交流系统网架较弱,则随着直流输电功率增加,交流系统输电能力将要逐渐受到限制而减小;如果交流系统网架较强,则直流系统运行不会影响交流系统的输电能力。

基于FFT和小波变换的交直流并联输电系统间谐波研究

运用谐波调制理论,结合开关函数的傅里叶分析,研究了在交直流并联输电系统下,交流系统供电电源含有畸变谐波时,直流线路和交流侧都产生间谐波的机理。给出了整流侧直流电压、直流电流以及交流电流产生的间谐波的一般形式。经过小波变换除去信号中的非稳态分量以后,再使用加窗快速傅里叶变换可以很好地得出其中的稳态分量。通过一个典型交直流并联输电系统数字仿真,同时在供电电源含有畸变谐波的情况下,对交直流系统的电压和电流量进行了间谐波计算。利用傅里叶小波分析综合分析法得到的仿真结果和计算结果相比较,验证了间谐波产生机理的正确性和有效性。

同步和异步联网系统直流受端电网电压支撑能力评估

在异步互联电网和交直流并联电网中研究了短路比系列指标与直流故障引起的受端交流电网稳态电压跌落之间的定量关系。结果表明在异步联网系统中,直流短路比指标能有效地定量指示出直流故障下交流电网的电压支撑能力,而在交直流并联电网中则不能。针对交直流并联电网,提出了改进短路比指标的思路和新指标。仿真结果表明,改进短路比指标能够有效地定量指示出交直流并联电网中直流闭锁引起的交流母线稳态电压跌落水平。

提高交直流系统暂态稳定的非线性最优协调控制

针对交直流系统中影响暂态稳定的主要因素,即电磁转矩和机械转矩之间不平衡的问题,结合直流传输功率可进行快速调节的特点,提出了将直流功率调制和汽门开度进行协调控制的方案,以提高交直流系统的暂态稳定性。由于交直流系统为多输入多输出的非线性系统,控制方案采用了非线性系统状态反馈精确线性化理论和线性最优控制理论相结合的设计方法。用一个典型的交直流并联系统进行数字仿真的结果表明,这种协调控制既可以有效地提高交直流系统的暂态稳定性又可以利用HVDC的短时过载能力为突然产生功率严重缺额的地区提供紧急功率支援。

基于WAMS的交直流并联输电系统模型辨识算法

在线辨识交直流并联输电系统模型是进行HVDC广域阻尼控制的前提。该文提出一种利用有限长广域测量数据在线辨识交直流并联输电系统模型的方法。假设系统为单输入、多输出模型,推导了交直流并联输电系统模型辨识理论,并以此为基础,用AR过程理论推导了Prony信号模型参数辨识的算法及计算过程时间消耗的计算公式;采用同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的GPS时钟准确计算了数据传输延时;在基于广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)的调度自动化系统中,将计算事务分布实现,进一步提高了系统模型辨识速度。以南方电网中的贵广交直流并联输电系统为算例,证明了该算法的有效性与可靠性。

柔性直流与交流线路平行走线工频电磁影响

采用架空输电线路分布参数模型及电压电流传播方程,考虑柔性直流系统阀侧的工频等值电路,建立了交流输电线路对柔性直流线路的工频电磁影响模型及连接变压器阀侧直流偏磁电流模型。最后以±160 kV柔性直流线路及110 kV交流输电线路参数为基础,分析了平行长度、平行距离、交流换位、直流换位等因素对偏磁电流的影响。

考虑雨天的直流±800 kV与交流500 kV并行输电线路3维混合电场及静电感应分析

为了确认雨天时直流±800 kV与交流500 kV并行输电线路下方的混合电场对人体的影响,结合3维优化模拟电荷法与Deutsch假设,考虑雨天环境,计算了直流±800 kV与交流500 kV并行输电线路下方的3维标称电场和离子流场,并通过Matlab最终计算得到混合电场。计算结果表明,雨天近地面的电场分布呈波浪状。雨天对电场具有部分屏蔽作用,且随着降雨强度的增大,屏蔽作用越强。人撑伞站立在雨中,头顶附近的电场发生畸变,但是人体表面感应电流密度与感应电流基本都在INCIRP所规定的安全范围之内,因此不会对人体造成伤害。

半波长交流输电柔性调谐的控制策略与仿真分析

半波长交流输电要求线路送受端的电气距离接近半个工频波长。当线路的电气长度不足半个波长时,需要进行人工调谐以确保线路呈现半波长特性。针对现有无源型调谐网络的不足,提出了π型半波长输电柔性调谐装置,包括两组并联调谐器和一组串联调谐器。结合并联调谐器和串联调谐器的主电路结构及工作原理,设计了适用于半波长柔性调谐的控制策略,并通过仿真验证了π型柔性调谐装置的可行性。通过适当的控制策略,柔性调谐装置可实现功率因数补偿这一附加功能,仿真结果表明,在实施功率因数补偿后,避免了无功功率经过半波长线路,减小了半波长线路沿线电压、电流的波动。

天广交直流并联输电系统的谐波分析

利用EMTDC对天广交直流并联输电系统的谐波及其对广西电网的影响进行了详细的分析。首先分析在正常运行条件下交流系统 (包括广西电网 )及直流系统中的特征谐波及总谐波畸变率 ,继而分析了故障条件下的谐波及影响这些谐波的各种因素 。

远距离交直流混联输电系统频率稳定性研究

针对交直并联运行和非并联运行两种输电模式当中,当直流输电系统的输送功率因故障而下降时,对交流输电系统频率稳定性的影响问题,进行了相关的理论推导和仿真分析。首先,分析了影响并联和非并联结构的交直流混联输电系统频率稳定性的主要因素;其次,在直流系统发生故障时和不同输电距离条件下,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,分别建立了六机四区域和四机两区域输电系统模型,对两种结构的输电系统进行仿真分析;最后,从仿真结果可得影响交直流混联输电系统远距离、大容量输电时的频率稳定性的主要因素,进而完善了混联电网远距离、大容量输电时的稳定性评价指标。研究结果对远距离交直流混联输电系统的稳定运行具有一定的指导意义。

交直流联合输电系统中HVDC的自适应全局快速Terminal滑模控制

为了提高阻尼系数未知的交直流联合输电系统的运行稳定性,对系统未知参数进行动态估计,同时考虑到自适应backstepping滑模控制器的不足,采用自适应全局Terminal滑模控制方法,设计了一种新型直流输电系统的非线性附加控制器。该方法通过快速调节直流输电线路的输送功率,实现对整个系统稳定性的调节;综合线性滑动模态与非线性滑动模态的优点,使失稳系统能够快速、精确地收敛至平衡状态;考虑系统受具有未知上界的不确定小扰动及三相短路大扰动的影响,分别对干扰未知上界及系统未知参数进行实时动态估计。通过与自适应backstepping滑模控制器进行数值仿真对比,结果表明,该控制器具有更小的超调量,更短的控制响应时间,更准确的未知参数估计性能和更强的鲁棒性,能够更有效地提高系统的稳定性。

建设高效节能的现代化南方电网

介绍南方电网的现状与特点,总结建设高效节能的现代化南方电网所取得的成绩,提出今后的发展策略和工程技术规划。

并联交流系统强度对换流母线电压稳定性的影响

随着中国互联电网的发展,交直流并联输电系统的电压稳定问题迫切需要研究。从并联交流系统强度出发,以四机两区域系统为例,利用负荷导纳模型算法求取节点电压稳定极限,然后采用负荷裕度和特征值分析方法,详细讨论了并联交流系统强度大小对逆变侧换流母线电压稳定性的影响。最后,利用电磁暂态仿真程序EMTDC/PSCAD对系统进行动态仿真,结果表明在重负荷条件下强并联交流系统有利于提高换流母线的电压稳定性。

天广交直流并联输电系统过电压研究

利用EMTDC模型研究了天广交直流并联输电系统及广西电网的过电压问题。模拟了各种不同的故障条件 ,如直流闭锁、整流侧交流系统故障、逆变侧交流系统故障及广西电网故障等 。

平行架设的特高压交流输电线路电磁环境特性研究

在输电走廊紧缺的地区,特高压线路架设时难免会与其他特高压或超高压线路平行架设,走廊附近区域电磁环境较为复杂,需要深入研究。通过建立三种不同形式平行架设交流输电线路模型,对平行架设区域工频电磁场、无线电干扰和可听噪声特性进行研究。结果表明,线路间距减小会使强电磁环境区域减小,但幅值会有一定提高;平行架设线路高度对工频电磁场分布的影响大于无线电干扰和可听噪声。总体来说,特高压输电线路平行架设产生的电磁环境与导线高度和平行线路间距相关,在无线电干扰和可听噪声限值达标的情况下,可适当减少平行架设线路的间距。研究成果对线路走廊紧张地区的特高压线路设计和建设具有一定的参考意义。