Impact of interconnections and renewable energy integration on the Philippine-Sabah Power Grid systems

This study presents a comprehensive impact analysis of the rotor angle stability of a proposed international connection between the Philippines and Sabah,Malaysia,as part of the Association of Southeast Asian Nations(ASEAN)Power Grid.This study focuses on modeling and evaluating the dynamic performance of the interconnected system,considering the high penetration of renewable sources.Power flow,small signal stability,and transient stability analyses were conducted to assess the ability of the proposed linked power system models to withstand small and large disturbances,utilizing the Power Systems Analysis Toolbox(PSAT)software in MATLAB.All components used in the model are documented in the PSAT library.Currently,there is a lack of publicly available studies regarding the implementation of this specific system.Additionally,the study investigates the behavior of a system with a high penetration of renewable energy sources.Based on the findings,this study concludes that a system is generally stable when interconnection is realized,given its appropriate location and dynamic component parameters.Furthermore,the critical eigenvalues of the system also exhibited improvement as the renewable energy sources were augmented.

Resilient Fixed-Order Distributed Dynamic Output Feedback Load Frequency Control Design for Interconnected Multi-Area Power Systems

The paper proposes a novel H∞ load frequency control(LFC) design method for multi-area power systems based on an integral-based non-fragile distributed fixed-order dynamic output feedback(DOF) tracking-regulator control scheme. To this end, we consider a nonlinear interconnected model for multiarea power systems which also include uncertainties and timevarying communication delays. The design procedure is formulated using semi-definite programming and linear matrix inequality(LMI) method. The solution of the proposed LMIs returns necessary parameters for the tracking controllers such that the impact of model uncertainty and load disturbances are minimized. The proposed controllers are capable of receiving all or part of subsystems information, whereas the outputs of each controller are local. These controllers are designed such that the resilient stability of the overall closed-loop system is guaranteed. Simulation results are provided to verify the effectiveness of the proposed scheme. Simulation results quantify that the distributed(and decentralized) controlled system behaves well in presence of large parameter perturbations and random disturbances on the power system.

交⁃直⁃交异步系统准同步控制下直流动态功频响应特性分析

经直流输电互联的异步系统通过对直流输电实施附加控制,可实现异步系统的准同步运行,达到实时共享异步系统调频资源的目的。但在准同步控制的工程实践中,不合理的控制结构或参数配置将导致系统出现非预期的功率波动。首先,根据直流准同步附加控制,构建准同步系统的动态功频响应分析模型;然后,基于该模型分析了直流控制参数对功率振荡的影响;进而,分析准同步控制导致的功率波动与传统功角振荡的异同;最后,以准同步实验过程中出现的功率波动为例进行分析验证,提出抑制直流功率波动的建议,并对准同步控制进行了讨论。

含高比例新能源的异步互联送端系统直流FLC的阶跃死区控制策略及优化

针对含高比例新能源的异步送端系统直流频率限制控制器(FLC)死区控制及参数优化问题,提出了一种直流FLC阶跃死区控制策略。基于考虑含高比例新能源的多机系统频率响应模型,分析了直流FLC死区参数以及高比例新能源装机容量对送端系统频率响应的影响。加入阶跃决策系统,构建改进型直流FLC阶跃死区控制策略。搭建兼顾直流FLC动作特性以及对送端系统频率偏差抑制效果的改进型直流FLC阶跃死区控制策略参数优化模型。使用群智能算法求解出改进型直流FLC阶跃死区控制器最优参数。仿真结果表明优化后的直流FLC死区控制方法可以显著改善送端系统的频率稳定支撑能力。

分区互联配电网异步孤岛模式切换策略研究

大规模分布式电源的存在允许配电网通过网络重构改变供电方式,实现部分区域在必要时刻以异步孤岛形式运行。但配电网运行方式的改变必然伴随着关键换流器控制模式的切换和参数的调整,如何平稳地实现配电分区在并网和孤岛之间的转换是实现有源配电网安全可靠运行的重要内容。针对通过软开关(soft open point,SOP)实现柔性互联的配电分区,分析了该系统由并网转为异步孤岛运行的暂态特性,提出了基于参考功率自适应的改进下垂控制策略,并采用状态跟踪方法降低了配电网运行状态切换时刻的暂态波动,实现了配电网运行方式的平滑切换。在PSCAD/EMTDC环境下搭建了仿真模型进行验证,结果表明,所提控制方法可有效提升分区互联有源配电网运行的灵活性。

背靠背换流站核心区域设计方案分析

为解决跨区输电以及短路电流超标问题,可考虑采取直流背靠背技术实现电网异步互联和目标网架优化。本文结合2022年投产的云霄换流站和粤中换流站工程实际,对比分析柔性直流和常规直流两种直流背靠背技术的工程特点。论文总结了两个工程核心区域的电气接线、设备选型和布置方案,并从技术方案和工程造价两方面开展对比分析。研究结果表明:在大多数异步联网场景下,常规直流背靠背技术仍然具有一定工程造价优势;但柔性直流背靠背技术在多直流馈入电网应用时可降低同时换相失败风险,具有无可替代的技术优势。本文相关研究成果可为后续背靠背直流工程设计应用提供参考。

不同阶段的背靠背直流输电系统异步互联调度优化方法

异步互联调度优化可以保证背靠背直流输电系统的稳定运行,但不同调度时段会影响调度优化的均衡性和稳定性,由此,提出不同阶段的背靠背直流输电系统异步互联调度优化方法。在分析背靠背直流输电系统等值电路的基础上,根据整流器等值电路计算整流器输出的电压值,构建背靠背直流输电系统的出力模型;在发电阶段和电能输送阶段,设定异步互联调度的约束条件,设计直流输电系统异步互联调度优化算法,实现直流输电系统异步互联调度优化。实验结果表明,直流输电系统输出的功率始终稳定在20~42 kW,可以稳定提高均衡性和稳定性。

Frequency Control at the Power Sending Side for HVDC Asynchronous Interconnections Between Yunnan Power Grid and the Rest of CSG

For a large-scale high voltage direct current (HVDC)asynchronous interconnected power grid, the frequency issue atthe power sending side under DC faults is a crucial problem.To solve this problem, based on rotor motion equations, theeffect of unbalanced power on the system frequency under DCfaults is analyzed. The characteristics and dynamic developmentprocess of frequencies after the injection of disturbances areanalyzed. In addition, the actions and coordinated strategies ofvarious frequency control measures are also investigated. Basedon the testing projects of an asynchronous interconnection in theChina Southern Power Grid (CSG), the frequency features arestudied according to the measured PMU data. The outcome showsthat the frequency problem of the Yunnan Power Grid after anasynchronous interconnection can be solved and controlled. Italso shows that the frequency limit control (FLC) is importantfor the frequency regulation of large scale HVDC asynchronousinterconnected DC power grids. As demonstrated, DC FLC caneffectively suppress the deviation of the transient frequency.However, reasonable frequency regulation parameters shouldbe set and other area frequency control measures should becoordinated to maintain the frequency stability of the system.

Implementation of low-swing differential interface circuits for high-speed on-chip asynchronous interconnection

A novel low-swing interface circuit for high-speed on-chip asynchronous interconnection is proposed in this paper. It takes a differential level-triggered latch to recover digital signal with ultra low-swing voltage less than 50 mV, and the driver part of the interface circuit is optimized for low power using the driver-array method, With a capacity to work up to 500 MHz, the proposed circuit, which is simulated and fabricated using SMIC 0.18-pm 1.8-V digital CMOS technology, consumes less power than previously reported designs.

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。

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。

异步互联系统准同步运行的HVDC附加控制建模及稳定性分析

异步互联系统调频资源和备用容量的分割使得频率稳定问题突出,利用高压直流输电系统的附加频率控制(AFC)可以实现异步互联系统调频备用共享,参与系统频率调控。文中以改善异步互联系统整体的调频性能和频率质量为目标,研究基于直流两侧电网频率差进行无差控制实现异步互联系统准同步运行的直流AFC对两侧电网频率稳定性的影响。利用换流站交直流系统的功率平衡关系建立较为精确的高压直流输电系统线性化模型,得到异步互联两区域系统的负荷频率控制模型,以此进行特征分析指导AFC参数设计。多场景仿真结果表明,准同步运行的直流AFC在使两侧电网趋于同频运行的同时,能够适应两侧电网的容量自动调节直流功率,有效改善全系统的频率稳定特性。

异步电网燃煤发电机组一次调频触发汽轮机EH油压波动问题探讨

西南电网异步互联后,电网频率波动幅度及频次均大幅增加,某360 MW燃煤发电机组一次调频响应期间,汽轮机高调门大幅波动,导致EH油压波动,EH油管路振动,冲击EH油管路的密封,带来EH油泄漏的安全隐患。为此分析了机组一次调频响应机理及高调门油动机动作过程,通过实施汽轮机高调门流量特性曲线试验,发现汽轮机高调门与管理函数不匹配是导致高调门波动的原因。在此基础上,通过优化汽轮机高压调门管理函数,提高了“汽轮机阀位总指令”与“汽轮机蒸汽流量”及“机组功率”之间的线性度,减少了汽轮机高调门在流量饱和区的响应幅度,很好地解决了该问题,提升了机组安全性和一次调频响应性能,给企业带来了很好的安全效益及经济效益。

异步互联格局下广东电网调度管理模式评价体系研究

南方电网公司按照“新建500 kV大湾区外环,珠三角内部东西之间采用背靠背柔性直流异步互联”的思路构建广东电网目标网架,给广东电力调度部门现有的调度管理模式带来了新的挑战。在此背景下,文章针对广东电网目标网架,提出了适合广东电网目标网架的5种新型调度管理策略,并搭建调度管理模式评价体系,在分析和量化评估的基础上,得出适应广东电网东西分区、异步互联格局下最优的调度管理模式。

异步联网方式下云南电网超低频振荡的机理分析与仿真

2016年云南电网与南方电网主网将实施异步联网运行方式,然而在异步联网系统试验中进行预设的直流功率提升等试验项目时发现云南电网频率出现长时间超低频率的振荡。通过大量现场试验数据分析,锁定了水电机组调速系统是造成本次振荡的直接原因,并对水电机组调速系统在振荡过程中提供负阻尼的机理进行了分析。在此基础上,利用离线数据仿真成功复现了试验过程中的超低频振荡现象,验证了理论分析的正确性,最后对下一步工作提出了初步建议。

异步联网方式下云南电网超低频振荡的抑制措施与试验

在云南异步联网验证性试验过程中,云南电网频率出现了长时间的超低频率振荡现象,威胁电网的安全稳定运行。在单机系统及BPA仿真系统下分析了水电机组调速器不同参数以及直流频率限制控制器对频率稳定性的影响,通过仿真计算提出了调整云南水电机组调速器死区、优化PI参数等措施,并比较了不同措施的特点。经过实际电网大、小扰动试验验证,本文所提措施可以有效解决异步后云南电网的超低频振荡问题。

异步联网的交直流输电网损在线优化方法及其在南方电网的实现

云南电网与南方电网主网将在2016年实现异步联网。云南电网通过多个直流输电系统与南方电网主网相连,南方电网主网内仍然是一个交直流并联的输电网络。随着送电规模的扩大,降低网损已十分必要。目前的交直流电网的降损优化方法,已无法满足异步联网后交直流混联电网的需求。为此文章根据云南电网与主网异步互联之后的网架结构,建立了异步联网下交直流混联电网的网损优化模型,考虑了交直流潮流、送电功率、断面限制等约束,采用拉格朗日乘子法得到优化模型的最优解条件。从异步互联的直流输电通道和主网内交直流并联电网的直流输电通道2个方面,分析最优解条件的物理意义,提出网损最优的等微增率条件。结合已有的潮流分析计算工具,提出适用于大区电网规模的实用计算方法。选择南方电网2016年算例分析了直流功率调整对潮流和网损的影响,并进行了网损优化计算。计算结果表明,通过调整直流输送功率,在保持送电功率不变的条件下,可以有效降低系统网损。

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。

分布式潮流计算异步迭代模式的补充和改进

从原理上对基于异步迭代模式的互联系统分布式潮流计算方法进行了补充分析。每个子系统可以通过数据交换修正其外网的戴维南等值,通过构造基于边界节点状态量的不动点迭代格式,使得异步迭代计算能获得等同于全网潮流的计算效果。从实用性的角度补充说明了该算法的具体实现模式,将分布式计算分为实时等值、异步迭代初始化和异步迭代3个阶段,制定了各个阶段中协调层的代理机制,实现了各子系统间的完全异步运算。子系统可保留传统建模方式,加入和退出分布式计算可灵活选择,特别适合各控制中心之间分层分布能量管理系统(EMS)的应用。在IEEE118节点系统及一个实际系统的算例中验证了算法的收敛性。

直流频率限制控制(FLC)功能在云南异步联网中的应用

云南与南方电网主网异步联网后,云南电网频率稳定风险增大,直流频率限制控制(FLC)可实现直流功率大范围快速调节,是电网频率稳定控制的重要措施。基于云南电网实际运行情况,全面分析了直流FLC应用于省级区域电网频率控制的相关问题,包括FLC功能配置原则、调节范围及死区设置、调节量需求及直流过负荷能力等,并结合实际案例分析了FLC动作特性,提出现场实施方案。直流FLC在云南异步联网应用的成功经验,可为后续工程应用提供借鉴指导作用。