Statistics and Analysis on Reliability of HVDC Transmission Systems of SGCC

Reliability level of HVDC power transmission systems becomes an important factor impacting the entire power grid.The author analyzes the reliability of HVDC power transmission systems owned by SGCC since 2003 in respect of forced outage times,forced energy unavailability,scheduled energy unavailability and energy utilization eff iciency.The results show that the reliability level of HVDC power transmission systems owned by SGCC is improving.By analyzing different reliability indices of HVDC power transmission system,the maximum asset benef its of power grid can be achieved through building a scientif ic and reasonable reliability evaluation system.

远海风电DRU-HVDC送出系统构网控制与启动方法综述

随着海上风电开发的不断规模化和远海化,海上风电直流送出技术成为研究热点。针对低成本的二极管整流单元(DRU)型高压直流(HVDC)输电,重点指出了分布式DRU在均压、部分退出运行等方面的主要技术特点,论述了该技术与柔性直流送出、传统直流输电的差异。由于DRU的不可控性,海上电网的构建须由风电机组通过自身控制实现。因此,对现有研究的风电机组集中式和分散式构网控制进行详细综述,并对全构网型控制采用P-V和Q-f功率控制机理进行风电场-DRU层面以及风电机组层面的梳理解释。针对DRU单向潮流引起的启动问题,综述了辅助中压交流脐带电缆、辅助模块化多电平换流器、海上风电机组配置储能以及辅助低压直流电缆等启动方法,指出利用辅助中压交流脐带电缆是相对成熟的方案,而利用海上风电机组储能和全构网型控制具有较高的灵活性,但现有技术下仍面临风电机组塔筒内部安装空间不足、储能安全隐患等问题。最后,对海上风电经DRU-HVDC送出系统未来值得深入探索的研究方向进行了展望。

用于大规模集中式风电并网的VSC-HVDC频率控制方法

针对大规模集中式风电并网过程中送端系统频率波动以及电能输送损耗严重等问题,提出一种基于电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)的大规模风电并网系统频率稳定控制方法。VSC送端换流器通过调节脉宽调制(PWM)移相角来控制交流侧电压相位大小,以达到控制线路有功功率传输的目的,从而保证风电并网系统有功功率的平衡及系统频率的稳定,同时通过调节PWM调制比来调节交流电压,使系统电压维持稳定;受端换流器控制直流侧电压的稳定,以保证VSC-HVDC系统的正常运行。通过在Power Factory Digsilent上进行仿真,验证了该控制策略能显著增强系统的频率稳定性。

构网型储能与调相机的暂态过电压抑制能力对比研究

高压直流输电系统出现闭锁、换相失败等故障时,会引起送端换流站附近新能源电站的瞬时电压波动并易导致其脱网。首先,分析了构网型储能开环控制策略的运行原理、响应特性和关键参数影响。然后,分析了调相机的无功响应特性,并将构网型储能无功控制模型与调相机的励磁调节控制模型进行对比。最后,搭建了包含特高压直流、光伏、调相机、构网型储能的半实物仿真系统,进行了直流换相失败故障下的交流暂态过电压抑制效果对比试验。结果表明,容量相同的构网型储能和分布式调相机在无功瞬时响应速度、抑制交流暂态过电压能力方面可以实现相近的效果。

永富直流回送云南电网方式安全稳定分析

永富直流“十三五”期间主要以送电广西电网为主,随着滇东南地区负荷的快速增长,永富直流需回送云南电网,满足新增负荷的用电需求,减轻云南电网500 kV南北交流断面和滇东南500 kV交流断面的输送潮流。本文对现状电网永富直流回送云南电网以及500 kV柳井输变电工程投产后永富直流回送云南电网的系统稳定性进行了仿真分析。仿真结果显示,现状电网不能完全满足永富直流回送云南电网的运行要求,500 kV柳井输变电工程投产后永富直流具备回送云南电网的条件。

改善异步分区电网频率稳定性的VSC-HVDC控制策略

为了缓解同步换相失败问题,广东电网规划采用基于电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的电网分区技术,将东、西2个电网异步相连。但在分区后,电网的调频容量变小,频率稳定性变差,此时VSC-HVDC系统有必要参与分区系统的频率控制。设计了一种VSC-HVDC输电系统的频率控制策略:VSC换流站的d轴频率控制策略使得VSC换流站自动调节自身输出的有功功率;q轴辅助频率控制进一步稳定系统频率。使用PSS/E在广东电网中进行仿真分析,结果表明所提出的VSC频率控制策略有效提升了分区电网的频率稳定性。

T型三电平VSC-HVDC系统模型预测灵活功率控制策略

建立了基于T型三电平基于电压源型换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)系统功率模型,并据此提出了基于两步预测的有限控制集模型预测直接功率控制策略,其可实现功率指令值的精确跟踪、直流侧电容电压平衡和降低平均开关频率3个控制目标。但该控制策略在电网电压不对称时会产生谐波电流,为了解决该问题,通常增加功率补偿策略。然而当采用传统的功率补偿策略时,只有3种可选的控制目标:抑制负序电流、抑制有功波动和抑制无功波动。上述3种控制目标难以在各种类型的交流故障下同时满足换流器自身的限制条件和电网对换流器故障穿越的要求。为此,提出了灵活功率控制方法,其可在各控制目标之间实现折中控制,控制方式灵活。搭建了T型三电平VSC-HVDC系统仿真模型,仿真结果验证了所提策略的正确性。

含LCC-HVDC的交直流混联电网统一谐波状态估计方法

基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的大量应用使交直流混联电网谐波与谐振问题日益突出。谐波状态估计是电网谐波治理的前提,但是现有研究主要着眼于交流电网,即使考虑直流系统,也仅将其视为谐波电流源,不能实现计及交直流系统间谐波相互作用的统一谐波状态估计。为此,基于广域宽频同步监测系统,首先将含LCC-HVDC的交直流混联电网视为一有机整体,建立其统一谐波状态估计模型,有效地反映交直流系统间的谐波相互耦合关系;其次,提出计及经济性、冗余度和鲁棒性的宽频同步相量测量单元综合优化配置模型及其分阶段求解方法,提高了优化配置的科学性和计算效率;再次,采用抗差最小二乘法,求解含LCC-HVDC的交直流混联电网的统一谐波状态估计值;最后,基于PSCAD/EMTDC建立了交直流混联电网仿真模型,仿真结果验证了所提方法的有效性和准确性。

大规模海上风电经VSC-HVDC并网后电能质量问题分析

由于海上风速的多变性,同时风机组中存在大量电力电子器件等原因,其并网后所产生的电能质量问题不容忽视。对于离岸较远的大规模海上风电场,基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)凭借其独特的技术优势未来将成为不可或缺的输电技术。为保证电能质量符合标准,需在并网前对电能质量作出分析。根据风电场等值原理,运用PSACD/EMTDC仿真软件搭建由双馈异步风机组成的大规模海上风电场经VSC-HVDC并网模型,研究其在风速波动下闪变、谐波电压与电流、电压偏差等电能质量问题。结果表明,在风速波动时谐波问题比较严重,实际工程中应充分考虑当地风资源的状况,制定合理的滤波方案,为今后海上风电并网的电能质量分析工作提供借鉴与参考。

适应风电接入的异步联网高压直流输电系统自适应调频控制策略

大规模风电接入高压直流送端系统将导致系统惯量降低,送端系统调频能力不足.为充分挖掘直流和风电协同调频的潜力,提高含风电高压直流送端系统的调频性能,提出一种基于频率轨迹规划的异步联网高压直流输电系统自适应调频控制策略.分析了含风电高压直流送端系统的频率控制特性;综合考虑风电主动频率支撑和直流辅助频率控制,以频率偏差和频率变化率为量化指标,生成参考频率轨迹;在此基础上,对频率轨迹进行区域划分,以参考频率轨迹为基准,实现高压直流输电对送端系统频率的自适应调节.基于MATLAB/Simulink平台搭建改进的两区域4机模型进行仿真分析,验证了所提策略的有效性和优越性.

HVDC在电网发展中的应用评“灵活电力传输—HVDC的选择”一书

新书"灵活电力传输-HVDC的选择",介绍了基于AC-DC的静止换流器及高压直流输电技术,涉及的内容主要是以最新的电力电子技术改造传统的以电网换相换流(LCC)或电流源换流(CSC)为基础的高压直流(HVDC)输电系统,并对以电压源换流(VSC)为基础的柔性直流VSC-HVDC技术做了较全面的论述。评述了作者全局意译的背景与内容介绍,并以实例为佐证论述灵活电力传输HVDC在电网发展中广阔的应用前景。

柔性直流输电技术在江北电网中的应用研究

柔性直流输电技术是一种以电压源换流器技术为基础开发的新型高压输电技术,在改善交直流相互影响和提高电网稳定性方面具有显著作用。文中针对重庆江北电网中存在的下网负荷分布不均、金山变电站失电风险以及220 kV侧短路电流裕度小等问题,分析了柔性直流输电的技术特点及在城市配电网中的工程应用,结合重庆江北电网运行问题,提出了交、直流两种方案解决220 kV电网中金山变电站500 kV失电后产生的过载问题,并提出了应用柔性直流输电技术解决110 kV电网中220 kV变电站负载不均衡的问题,为其他工程应用柔性直流输电技术提供指导。

交流线路对平行架设特高压直流线路的影响及限制措施

随着电力需求的不断增长以及输电线路走廊资源的紧缺,在一些地区可能出现特高压直流线路与交流线路平行架设或同走廊的情况。根据向家坝—上海南汇±800kV特高压直流主回路参数和规划的1000kV交流线路数据,采用EMTDC程序建立了特高压交/直流输电系统的仿真模型。计算了交/直流线路不同平行架设长度、不同接近距离下特高压直流线路上感应的工频电压、电流。研究了换流变阀侧直流偏磁电流与直流线路工频感应电流的关系,给出了换流变阀侧直流偏磁电流的计算结果。最后对交/直流线路的平行长度,它们之间的接近距离以及抑制换流变压器阀侧直流偏磁电流的措施提出了建议。

华中电网的直流紧急功率支援问题

研究了1 000 kV交流特高压试验示范线建成后,直流输电调制对华北—华中互联电网运行安全稳定的作用。分析了直流紧急功率支援的机制以及实现方法,并对华中电网内直流系统发生双极闭锁故障时,华北—华中互联电网和特高压交流输电通道承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平进行了仿真分析。通过一回直流双极闭锁故障时,华中电网中4回直流输电线路之间紧急功率支援的仿真研究结果表明,采用直流输电系统紧急功率支援对保持互联系统稳定性和供电可靠性具有良好的效果。

强直弱交的定义、内涵与形式及其应对措施

交直流混联电网中,交流与直流既相互支撑,同时也相互耦合交互作用,2者结构发展的均衡态势,将会深刻影响电网运行特性。当前,我国电网已基本形成特高压交直流混联新格局,电力工程界与学术界对其呈现出的新特性取得广泛共识,并高度概括为"强直弱交"特性。然而,目前尚缺乏对强直弱交的系统性论述。为此,在回顾交直流电网发展历程的基础上,提出了强直弱交的定义,剖析并阐释了其内涵,指明强直弱交的主要表现形式及其对电网安全稳定运行的威胁。在此基础上,为保障强直弱交型混联电网安全运行,从稳定标准修编完善、交直流混联电网协调发展以及构建大电网安全综合防御体系等3个方面,提出了应对措施的建议。

直流跨区互联电网发输电计划模型与方法

直流跨区输电为大范围资源优化配置和清洁能源跨区消纳提供了高效的物理平台。充分利用区域间电源结构互济、负荷特性互补的优势,可以有效挖掘电力资源跨区协调优化潜力、提升电网清洁能源消纳能力。为此,文中在兼顾现有国(分)、省两级调度模式的基础上,提出了以直流联络线功率为协调变量,区内优化、跨区协调的直流跨区互联电网发输电计划模式;建立了考虑直流调整灵活性、直流联络线日交易电量、联络线运行功率曲线阶梯化等实际运行要求的发输电计划模型;提出了以直流功率为引导变量的跨区边际机组识别方法,解决了上述大规模混合整数规划模型的求解效率问题。基于省网实际负荷曲线进行算例分析,验证了所提模式、模型、方法的有效性。

2015年特高压规划电网华北和华东地区多馈入直流输电系统的换相失败分析

基于2015年"三华"特高压规划电网的丰大运行方式,采用机电暂态仿真软件PSD-BPA,对华北、华东地区多馈入直流输电系统换相失败问题进行深入研究。研究结果表明,华北、华东地区任一直流发生单/双极闭锁故障时,均不会引起其他直流发生换相失败;华北地区大部分直流逆变站换流母线附近三永故障,不会导致其他直流换相失败;华东地区重要交流通道和逆变站换流母线附近三永故障会导致多回直流同时发生换相失败,但这些换相失败持续时间较短,直流系统能快速恢复正常运行,系统能在不采取任何措施下保持稳定;采用静止无功补偿器进行无功补偿,可有效抑制华东地区直流输电系统换相失败的发生。

面向智能电网的跨区直流输电集控化运维体系

将设备级运维环节引入坚强智能电网体系,给出了换流站集控的3种技术路线:站级局域网延伸集控模式,分层分布集控模式,共享数据平台集控模式;阐明了多站集控条件下保证安全生产、充分发挥多站集控优势的换流站集控管理体系及其分阶段建设步骤。指出跨区直流输电系统"大运行"试点方案分3个阶段实现,分别是技术实现阶段、区域集控阶段和评估决策阶段。展望了未来跨区电网运行维护新格局及其优势。

华北电网直流多馈入系统动态特性实时仿真

根据特高压电网规划,2015年将有4回直流落点华北地区,届时交直流相互作用更为复杂。换相失败为直流系统最常见故障。在综述了直流多馈入系统换相失败问题的基础上,提出利用逆变站换流变压器阀侧电流作为判别换相失败的方法,并在实际工程中验证了其有效性。使用Hypersim实时仿真程序建立了2015年三华电网等值网络的仿真模型。针对4回直流落点华北电网的情况,通过仿真分析,重点研究了受端交流系统故障下直流多馈入输电系统的动态特性,研究结果可为系统规划和运行提供技术参考和依据。

高比例可再生能源接入条件下的输电骨干网架结构探索

近年来,我国可再生能源发电得到了飞速的发展,每年新增的电力装机中,新增可再生能源电力装机已经超过50%以上。同时,可再生能源电力的上网电价持续下降,已经初步实现了平价上网。在不远的将来,可再生能源电力的上网电价将会继续下降,可再生能源成为主导能源的时代即将到来。由于可再生能源具有时变性、不可调度、地理上不可平移的特点,加之广域范围内的可再生能源具有较强的时空互补性,采用合理的输电网结构是实现高比例可再生能源接入的重要手段之一。本文针对我国可再生能源资源和负荷分布特点,提出了一种新的输电骨干网架结构,可以充分利用可再生能源的时空互补性,以降低对储能和旋转备用的需求。