电网友好型负荷响应策略研究

特高压输电线路发生直流闭锁故障会导致有功功率缺失,使电网频率下降。基于"电网友好"技术,分析了包括频率响应负荷与电压响应负荷的功率调节特性,并提出了相应的响应策略。算例仿真表明,该技术可以在负荷侧响应电网频率紧急状态,从而减少直流闭锁等故障下负荷的切除量,有效提高电网频率的稳定性。     

“9·19”锦苏直流双极闭锁事故华东电网频率特性分析及思考

小负荷方式下系统的频率稳定形势日趋严峻。针对华东电网"9·19"事故,从负荷模型及调速器/原动机模型角度研究分析了影响华东电网频率响应特性的关键因素。基于实测数据,对华东电网负荷频率响应因子,机组的一次调频限幅、调差系数,以及锅炉主蒸汽压力模型相关参数进行了辨识,复现"9·19"事故的频率响应特性。根据辨识结果反映的问题提出了相关建议。     

计及锅炉动态的直流受端系统中长期频率响应计算方法

直流故障后系统动态过程持续时间较长,计算中长期频率响应需要计及锅炉的动态。首先推导了直流受端系统的低阶频率响应模型,简要介绍了火力发电厂锅炉及机炉协调控制系统的工作原理。其次,提出采用非机理建模方法建立描述发电机机械功率-频率特性的传递函数模型。进行负荷扰动试验,量测并记录系统频率及发电机机械功率偏差量。在此基础上,应用功率谱及最小二乘法辨识模型参数,对负荷扰动试验时的扰动信号、样本选取等进行了讨论。最后,将该方法应用于含直流落点的IEEE3机9节点系统,计算了直流闭锁后受端系统的中长期频率响应,验证了基于辨识模型计算方法的有效性。     

负荷模型及参数对系统动态过程中频率的影响

在一些独立电网或微网中,故障时系统频率的波动往往较大,此时频率的变化对系统分析的影响已不能被忽略.以海南独立电网为研究对象,应用兼顾负荷频率特性的模型结构来辨识负荷模型参数,并在原负荷模型和实测负荷模型2种情况下,将该电网故障时系统频率的仿真结果与实测频率进行比较,验证了计及负荷频率特性进行参数辨识的合理性.在此基础上,利用摄动法分析了实测负荷模型各参数对系统动态过程中频率的影响程度.最后利用上述分析结论对实测负荷模型的参数范围进行了调整,并利用调整后的参数再次仿真,结果表明了该方法的有效性.     

龙政直流双极闭锁事故华东电网频率特性分析（Only in Chinese）

通过数字仿真复现了"11·20"龙政直流双极闭锁事故华东电网的频率响应.分析了频率仿真结果与实际系统频率响应差异的原因,并以事故前系统运行方式为基础,校核计算了华东电网低频减载整定配置方案,初步分析了华东电网频率响应特性.     

基于直流闭锁事故的华东电网频率特性及控制措施

随着区外直流馈入规模不断增加,华东受端电网频率稳定支撑特性逐渐下降。针对2016年华东电网两起实际直流闭锁事故,开展受端电网频率稳定特性仿真,通过调节全网发电机一次调频特性,再现特高压直流闭锁后系统频率响应过程。在此基础上,开展汛期低谷方式下华东最大单回及两回直流闭锁后频率稳定仿真。仿真结果表明,当前电网一次调频能力不足,直流闭锁后存在低频减载动作风险。针对上述问题,华东电网已经开展频率紧急协调控制系统建设工作,通过系统仿真进一步验证相关控制措施的有效性。相关研究方法和结论已应用于华东电网频率仿真分析和事故预案制订,以提高直流闭锁后的风险抵御能力。     

负荷主动响应应对特高压受端电网直流闭锁故障的探讨

特高压直流输电线路因其输电容量巨大,一旦发生闭锁故障,受端电网输入功率严重缺失,将给电网运行带来巨大冲击,目前的常规调度手段可能会切除大量负荷。频率响应负荷能够在频率偏低时快速主动减少用电或退出用电;电压响应负荷可通过母线电压的主动调整来改变负荷有功大小,帮助电网快速实现功率平衡。通过对频率响应负荷和电压响应负荷调节能力的事前评估和事中统计,并与拉限电策略的在线协调优化,可以减少事故情况下的负荷切除量。发电资源和负荷资源的统一调度可提高特高压直流故障后受端电网的频率稳定水平,仿真结果表明了发电和负荷协同调度策略的有效性。     

华东电网一次调频能力量化评估及运行控制策略

随着新能源发电及区外直流来电占比的增加,电网一次调频能力愈显不足,保障电网频率安全日益重要。文中建立了包含同步发电机、调速器及负荷模型的频率仿真简化模型,并考虑了电网电压波动对负荷的影响,采用频率仿真简化模型对实际及预想故障下电网频率进行了仿真。与中国电科院电力系统仿真软件(BPA)详细模型仿真结果的比较表明,简化模型频率仿真的精度满足要求。应用该模型对华东电网当前及未来的频率安全形势进行了评估,指出2025年华东电网频率安全面临严峻挑战,要提高常规同步发电机的一次调频能力并控制直流来电占比,逐步考虑新能源具备虚拟惯量和一次调频能力,实现新能源机组友好并网,满足未来电网发展需求。     

异步联网后送端电网频率特性分析及高频切机方案

2016年云南电网作为大送端,与南方电网之间实现了异步联网运行。异步联网后,云南电网的主要风险将是来自直流闭锁故障后导致的频率稳定问题。本文在分析异步联网后云南电网频率特性的基础上,通过研究对比影响频率稳定性不同因素,如调速器参数、负荷模型、故障类型,提出云南电网高频切机协调优化配置原则,以适应异步联网后多直流外送的情况。仿真不同故障情况下各种高频切机方案,在分析各个方案适应性的基础上,提出送端电网高频切机方案,以适应异步联网运行要求。     

特高压直流闭锁后的交直流混联受端电网最优切负荷方案

交直流混联受端电网中大容量特高压直流(UHVDC)输电线路发生直流闭锁故障后,电网会产生巨大功率缺额,引起潮流大幅度转移和频率跌落,可能会造成交流通道过载,引发连锁故障。针对这一问题提出了一种交直流混联受端电网最优切负荷方案计算方法。该方法基于广域测量技术,利用直流闭锁后瞬间量测数据,建立闭锁后稳态时交流通道传输功率和电网频率的估算模型,考虑交流通道传输功率极限、电网频率安全约束及可切负荷的重要性差异,以负荷综合损失最小为目标,建立最优切负荷方案的优化模型。通过改进的粒子群优化(PSO)算法求解得到电网最优切负荷点及其对应的最优切负荷量,保证了直流通道闭锁之后,交直流混联受端电网的安全稳定运行。最后在机电暂态软件PSS/E中以IEEE 39节点改进系统为例,通过仿真分析对所提方法进行对比验证,证明了该方法的正确性和有效性。     

计及负荷频率特性的风水电系统频率特性分析

随着新能源占比的升高,在水电资源丰富的云南电网中,依赖传统机组一次调频已不能满足云南异步联网系统频率稳定性的要求。针对大型水电水锤效应引起的功率反调问题,提出了一种计及负荷频率特性的风储联合调频控制策略。首先建立了传统电源(水轮机)、双馈风机、储能系统、综合负荷的频域模型传递函数;然后采用直流潮流法简化电网,得到了负荷扰动下风储节点频率响应解析式。在电力系统仿真程序PSD-BPA中搭建含风储、水机、负荷的四机系统。通过对解析式的理论分析和四机系统的仿真验证,分析了静态负荷模型比例、频率特征参数以及储能占比等因素对系统频率的影响。结果表明,计及负荷频率特性的风储联合调频能有效减小系统频率偏差。     

新能源与多馈入直流的受端电网频率紧急控制策略

为应对新能源对频率支撑能力的削弱和大容量直流闭锁带来的频率冲击,需要进一步研究受端电网频率紧急控制策略。基于详细调速器和负荷模型,分析多维因素影响下的频率特性,把影响频率稳定的多维度因素映射至单一因素表征的低维空间,提出适应高比例新能源和大容量直流接入的频率紧急控制策略,并结合精准切负荷系统扩容场景,提出适应大区电网省间功率交换的两类可中断负荷分配方案。基于实际电网的仿真,验证了所提策略的有效性。     

分散式风电高渗透率接入直流受端电网频率特性建模与分析

分散式风电高渗透率接入直流受端电网后,系统频率问题逐渐突出,而调频单元分散化与多样化会加剧系统频率特性分析的复杂度,如何准确高效评估各单元调频作用于系统频率特性已是直流受端电网重要需求之一。首先推导了同步发电机、分散式风电场、直流受端换流站等单元的调频作用线性化表达式,进而以直流潮流集成各调频单元建立了直流受端电网频率响应模型。为解决模型阶数高不便于在复杂系统中应用这一缺陷,针对分散式风电场调频作用表征和复杂系统频率响应特性集成2个建模阶段,提出了采用劳斯近似法和Pade逼近法的双重降阶建模方法。最后,以扩展IEEE-30节点系统为测试对象,通过对比MATLAB/Simulink电磁暂态仿真结果,验证了所提分散式风电接入直流受端电网频率响应特性降阶建模的准确性和高效性,并从频率耐受水平方面对分散式风电渗透率进行了案例分析。     

直流馈入受端电网暂态电压与频率稳定紧急协调控制策略

为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。     

±800 kV天中特高压直流送端系统安全稳定性分析

为分析天中特高压直流送端电网安全稳定性,基于有效短路比(OESCR)、投切滤波器和直流单(双)极闭锁故障分析不同直流运行工况对送端电网的影响,在此基础上分析疆内电网一次调频作用下直流系统的频率特性、配套机组跳闸与单极闭锁故障下直流孤网运行特性。结果表明,直流配套火电6/8台机可建立工况运行,直流联网运行下其频率特性受疆内电网调频影响较大;直流孤网运行时,在配套机组跳闸或单极闭锁故障后无控制措施情况下,均易引起直流系统频率稳定和暂态过电压问题,此时须考虑稳控切机或直流功率紧急控制提升直流系统安全稳定性。     

特高压直流投产后东北电网频率稳定问题研究

扎鲁特-青州±800 kV特高压直流输电工程的投运使东北电网的频率稳定特性发生了重大变化,特高压直流闭锁带来了系统高频稳定破坏风险。对此,应用电力系统分析软件PSASP对东北电网系统频率特性进行研究,分析频率特性的影响因素。选取东北电网典型潮流,对直流故障后系统可能出现的高频问题进行研究计算;对系统高频问题采取的控制措施及需要的控制量进行研究;提出了应对高频稳定问题的三道防线及综合控制策略,并给出提高东北电网频率稳定的建议性措施。     

特高压受端电网直流闭锁故障下机组一次调频性能分析

华东电网已逐步形成特高压大受端电网,而特高压直流闭锁故障时有发生,给电网频率安全带来较大风险,几次故障结果显示全网机组一次调频性能不能很好满足新的要求,频率跌幅超出预期。结合2015年9月19日的锦苏直流双极闭锁故障,对华东电网机组理想一次调频能力与实际响应情况作了对比分析,以浙江电网机组为例提出一次调频能力不足的影响因素,并给出了火电机组一次调频能力提升的技术需求与措施,为新的电网格局下优化机组一次调频控制策略提供参考。     

异步联网后云南电网直流闭锁故障稳定特性及控制措施

与主网异步联网后,云南电网独立运行,其系统容量小、抗扰动能力差的特性凸显,直流极闭锁后存在功角稳定及频率稳定问题。对此,研究了异步联网后云南境内直流闭锁故障控制措施。因云南电网与主网异步联网后系统特性发生重大变化,原有直流闭锁故障控制措施不再适用。仿真分析在直流过负荷能力范围内利用直流调制及相应控制措施解决直流闭锁故障后的稳定问题,并对高频切机及直流过负荷能力适应性进行校核。     

南方电网多直流落点系统稳定性分析

采用NETOMAC数字仿真方法 ,分别研究了南方电网多直流落点系统在各种故障 (包括N - 1故障、各直流线路单、双极闭锁故障及多条直流线路同时双极闭锁故障 )时的暂态稳定性 ,还研究了切机和切负荷措施对保持南方电网暂态稳定性的作用 ,结果表明 ,广东电网内单回 5 0 0kV线路三相短路不会使系统失去稳定 ;3回直流各自单极闭锁、天广、三广直流分别双极闭锁时 ,南方电网分别保持稳定 ,频率降低≯ 1Hz ;贵广直流双极闭锁时 ,贵州电网需切机才能保持南方电网稳定。     

负荷模型对异步联网交直流系统频率稳定性的影响

在2016年南方电网异步联网背景下,依据云南电网各行政地区的负荷构成和比例,将负荷分为工业居民类、工业居民农业类、高耗能工业类、商业居民类等四大类。在充分分析静态负荷模型、考虑配电网络负荷模型和含感应电动机的综合负荷模型等三类负荷频率特性的基础上,采用电力系统暂态仿真程序PSD—BPA,建立云南电网分区、分类负荷详细仿真模型。研究直流闭锁等大扰动下,以上三类负荷模型对云南电网系统暂态频率稳定性的影响。研究结果表明,采用含感应电动机的综合负荷模型在大扰动下频率变化值最大,其次分别为静态负荷模型和考虑配电网络负荷模型;采用静态负荷模型频率恢复较快,其次分别为含感应电动机的综合负荷模型和考虑配电网络负荷模型。