含多类型直流的交直流混联电网潮流计算方法适用性分析

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研究。推导了含常规直流、柔性直流、混合直流的交直流混联电网潮流模型,进而提出了相应的统一迭代法和交替迭代法。通过3个交直流混联电网测试系统和南方电网实际系统数据验证了潮流模型的有效性和潮流算法的准确性,结合系统负荷水平、系统强度、直流嵌入规模等因素对2种潮流计算方法的收敛性能和计算速度进行对比分析。研究结果表明,在含多类型直流的交直流混联电网中进行潮流计算时,统一迭代法的计算效率比交替迭代法高。

抑制电压不平衡交直流混合微电网互联变换器的控制策略

针对特定的交直流混合微电网,给出了抑制电压不平衡的互联变换器控制策略。该控制策略采用双同步坐标系的正负序分离方法,经过坐标变换,解耦和低通滤波器,提取电压的正负序分量;基于瞬时功率的理论,推导出含有正负序分量的有功和无功功率表达式,给出了抑制直流电压波动和实现单位功率因数控制的正负序电流给定;进而基于矢量控制结构实现互联变换器控制。根据Matlab/Simulink环境下的仿真结果,证明了所提抑制电压不平衡控制策略的正确性和有效性。

基于干扰观测器的MMC-PET交直流混合微电网并网/离网切换控制策略

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)-电力电子变压器(power electronic transformers,PET)交直流混合微网在并网和离网两种模式下开关切换过程中存在瞬态过流和过压问题,从而影响输电质量并增加设备损耗,为此提出了一种基于扰动观测器(disturbance observer,DO)的并/离网切换控制策略。在该策略中,通过采用DO观测器对并离网切换引起的突变电流跟踪,并将实际电流与理论电流的差值作为等效干扰量,再将其输入到电流内环控制器进行补偿,从而可实现对突变电流的抑制。最后在Matlab/Simulink软件上搭建了MMC-PET交直流混合微网系统,并在并网-离网、离网-并网的两种切换工况下,通过把加入DO观测器与未加入DO观测器两种情况进行仿真对比,验证了所提的切换控制策略的有效性和可行性。

基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流算法研究

柔性直流输电系统非常适合海上风电场并网,但传统交/直流混联系统潮流算法在计算基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流时存在缺陷:直流系统移开后,风电场交流节点变为孤立节点,剩余交流系统的雅可比矩阵不可逆,迭代过程无法进行。针对这一缺陷提出了一种含VSC-HVDC的混联系统(AC/VSC-HVDC)潮流解耦算法:该算法将交、直流系统进行解耦,分别迭代计算。所提算法克服了目前交/直流混联系统潮流计算方法存在的对交流潮流计算程序继承性差、扩展变量多、计算速度慢等缺点;也解决了风电场VSC-HVDC并网系统潮流算法中存在的问题。通过标准算例的计算验证了所提方法的有效性,可以用来对风电场直流并网系统进行稳态潮流分析。

混合微网中基于互联变换器的谐波补偿控制

并网运行的交直流混合微网中,交流侧接入非线性负载会导致公共并网点(point of common coupling,PCC)处电流出现明显畸变。为避免引入额外有源滤波器装置,在基于综合惯量的互联变换器控制基础上,叠加准比例谐振控制器用于谐波补偿控制,通过公共并网点处电流反馈信号,实现电流正弦性和交直流侧功率平衡。同时,在谐波补偿环节引入多采率控制,解决了互联变换器低开关频率控制过程中的延时而导致的谐波重构误差问题,改善谐波补偿效果,并给出准比例谐振控制器参数的设计过程。基于Matlab/Sinmulink仿真实验结果表明所提方案稳态特性好,动态响应快,对负荷突变适应性好,控制算法简单可靠。

交直流混联电力系统短波通信网络抗毁性优化算法

针对通信网络抗毁性较差,影响交直流混联电力系统通信连通度与安全性的问题,提出一种交直流混联电力系统短波通信网络抗毁性优化算法。定义网络抗毁性,并分析其影响因素,以此为基础,基于HOT理论构建短波通信网络抗毁性模型,确定短波通信网络抗毁性优化函数,并阐述优化函数求解约束条件,以优化函数为依据,引入禁忌搜索算法求解优化函数,算法输出结果即为交直流混联电力系统短波通信网络抗毁性优化结果。实验表明应用提出算法获得的网络最大连通度与网络抗毁性值均较大,充分证实了提出算法网络抗毁性优化性能更佳。

特高压直流线路与交流线路同走廊时混合电磁环境的计算

总结了工频电场、合成电场、工频磁场、直流磁场、可听噪声和无线电干扰的标准,提出了交直流同走廊架设时混合电磁环境的合成和评价方法。以上海地区±800kV直流线路与不同电压等级多回交流线路同走廊为例,对混合电磁环境进行了分析计算,包括混合电场、混合磁场、可听噪声和无线电干扰。提出了±800kV直流线路及500kV、220kV交流线路间平行接近距离,给出了各条线路导线对地最小高度,确定了集中规划走廊内建筑物及民房的最小拆迁范围。

特高压交直流大电网的数模混合实时仿真系统建模

为对金沙江一期和锦屏电力外送的系统接入和受端交流扰动后的交直流响应性能及恢复情况进行专题研究,中国电力科学研究院仿真中心按照网络物理特性相符并适应仿真中心现有仿真设备规模的等值网,建立了迄今国内外规模最大的数模混合实时仿真系统。文中阐述了数模混合实时仿真系统建模的关键技术,包括:交直流系统模拟比的选择,发电机和动态负荷模型的建立和校核,采用不同策略和技术的7回高压和特高压直流系统的建立;无源元件模型的建立和连接;系统数据库的建立;系统的全面校核等。

含多回物理直流仿真装置的大电网数模混合仿真建模及研究

为了对特高压交直流复杂电网进行仿真研究,采用基于输电线贝瑞隆模型的功率连接接口技术,连接全数字实时仿真装置HYPERSIM和高压物理直流仿真装置,建立了相应的数模混合仿真系统平台。仿真试验基于2015水平年特高压规划电网,以华东直流多落点地区为研究对象,搭建了包含16回直流输电系统的模型,其中2回为物理直流仿真装置的大规模数模混合仿真试验模型。试验结果表明,华东直流多落点地区发生的交流系统短路故障,会引起多回落点华东直流发生换相失败,但不会发生连续的换相失败并进而闭锁,系统能够保持稳定。仿真结果表明物理直流仿真装置对数字侧故障响应正确,验证了数模混合仿真研究的有效性。

特高压交直流电网数模混合实时仿真系统

国家电网仿真中心数模混合仿真实验室建立了特高压交直流电网数模混合实时仿真系统,模拟特高压交直流跨区大电网。实时仿真系统选用Linux操作系统,采用Hypersim全数字实时仿真软件,通过信号接口和功率接口实现了全数字仿真程序与一次直流物理仿真装置和二次控制保护装置的互联,基于SGI超级计算机实现了大规模交直流电网的数模混合实时仿真,并将其应用于多个实际工程。实践表明,数模混合实时仿真系统能够为特高压交直流大电网的研究提供强有力的技术支持。

全数字实时仿真装置与物理仿真装置的功率连接技术

为了适应特高压交直流混合电网在规划、设计、建设、运行等各个阶段实时仿真研究的需要,充分发挥直流输电物理仿真方法真实准确及全数字实时仿真装置可模拟大规模电网且仿真模型可重复利用的特点,采用分布参数线路解耦方法实现了全数字实时仿真装置与物理直流仿真装置的功率连接技术,采用该功率连接技术搭建了简单交直流电网的数模混合仿真模型。直流启动试验和系统故障仿真试验结果均表明,该技术具有较高的仿真精度和实用性,适用于对交直流并列运行电网进行实时仿真研究。

交直流混合电场旋转式一体化测试仪的研制

研究了一种直流电场、交流电场和交直流混合电场一体化旋转式电场测量仪。首先导出了一体化旋转式电场测量仪的输出电流与直流电场强度、交流电场强度和交直流混合电场强度的关系。在此基础上采用窄带通滤波法设计了感应信号后续处理电路,分离出感应信号中的直流分量与交流分量,并对电场仪进行了标定与现场测试。该电场仪测量精度高,线性度好,可以同时测量同一地点的交流电场、直流电场和交直流混合电场,对于超/特高压交直流同走廊和同塔输电线路混合电场研究和电磁环境监测具有重要意义。

舟山多端柔性直流输电示范工程典型运行方式分析

舟山多端柔性直流输电示范工程是世界范围内首个五端柔性直流输电工程,在不同条件下运行方式复杂多变。首先简要介绍了舟山交直流混联电网特点及示范工程定位;然后分析了示范工程典型运行方式和部分高级功能,如多换流站协调控制功能、联网模式与孤岛模式平滑切换等功能;最后介绍了示范工程现场试验和实际运行情况。运行实践表明,示范工程运行方式灵活,显著提高了舟山电网特别是舟山北部电网供电可靠性,经济效益和社会效益显著。

多回特高压直流分层馈入模式下交直流混联系统的稳态特性分析

针对多回特高压直流单层接入特高压交流电网、单层接入超高压交流电网及分层接入特高压和超高压交流电网这3种模式,从多馈入短路比、交流系统稳态电压以及直流极限传输功率3个角度分析交直流混联系统的稳态特性,并提出基于自组织临界慢过程的直流极限传输功率分析方法。通过对两回特高压直流馈入的某区域电网进行仿真计算,验证分析方法的有效性。结果表明在一般情况下,采用分层馈入模式有助于提高系统的多馈入短路比,增强交流系统对特高压直流的电压支撑能力。

单相重合时序对特高压交直流系统暂态电压稳定性的影响

发现重合闸时序对特高压(ultra-high voltage,UHV)交直流混联系统暂态电压稳定性有较大的影响,构造单负荷特高压交直流混联输电无穷大系统来探讨其机制。分别在恒阻抗、恒电流和恒功率3种静态负荷模型以及感应电动机动态负荷模型下,考虑故障点位置变化,推导出交流线路发生单相短路,单相重合于永久故障时负荷侧母线电压的解析表达式,发现各种负荷模型下均存在若干个影响重合时序的故障区段。根据计算出的故障区段,采取恰当的重合时序,有利于提高系统暂态电压稳定性。提出实际系统中离线计算与在线匹配相结合的单相重合时序整定策略,并论述其在电力系统三道防线中的作用和地位。2010年南方电网的仿真结果验证了其正确性和有效性。

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。

高压直流工程中交直流系统协调控制接口方式

为了确定当前高压直流工程中交直流系统协调控制较优的接口方式,介绍了稳控设备与直流极控系统的两种接口方式——电接口方式和光纤接口方式,分析了这两种方式的优缺点。指出虽然电接口方式简单易实现,被多数国内已投运的直流工程所采用,但它只能采用档位粗调的调制策略,在灵活性、快速性和可靠性方面有一定缺陷。分析显示,光纤接口方式可以解决上述问题,因此,在后建的直流工程中必然会得到更多的应用。

苏州某产业园区域交直流混合配电网控制方法研究

交直流混合配电网因其兼具交流配电网和直流配电网的优势是未来的发展趋势。介绍了苏州某产业园区域交直流混合配电网结构与运行特点,结合产业园区域交直流混合配电网实际网架结构、运行原则以及运行方式等特点,给出了产业园区交直流混合配电网的协调控制方法,包括配电网正常运行、故障情况和离并网切换3种情况下的控制策略。提出的控制策略有利于提升供电能力,提高供电可靠性和电能质量,实现多点同期与离网灵活切换和实现快速故障隔离与自愈,具有极强的推广性。

输电系统中并网变流器优化双向功率稳定性差异的阻抗控制策略

交直流混合输电线路中功率面临双向流动的情况,功率正向与反向之间系统稳定性存在明显的差异特性,即双向功率稳定性差异。论文针对交直流混合输电系统中并网变流器双向功率稳定性差异进行研究。为了解决双向功率稳定性差异,进而提高的系统稳定性,首先对功率控制的逆变器交流侧阻抗在d-q坐标系下进行小信号建模,对比分析正向和反向功率下的阻抗特性。其次,结合阻抗稳定判据,揭示双向功率流动对并网变流器系统稳定性造成的影响。然后,提出了一种阻抗优化控制策略,在不改变稳定性较好的正向阻抗特性的同时,优化并统一反向阻抗特性。最后,通过Matlab/Simulink仿真模型对所提出控制策略的有效性进行了验证。研究结果表明:优化后的变流器系统在双向功率流动下,能够保持较为统一的稳定特性,并能够有效抑制传输功率传输方向变化引起的振荡问题。研究结果证明了所提控制策略的有效性。