网源稳态调压对暂态无功支撑能力的影响研究

发电机与静止补偿电容器是电网稳态电压调控的重要无功源。特高压直流送端大型水、火电机组以及受端电网电压支撑机组与主网电气联系紧密,可参与系统稳态调压。针对电力调度与运行系统中,关于稳态运行时降低机组无功出力可以增大暂态无功备用这一观点的不足之处,通过理论解析,揭示了发电机组稳态运行工况对暂态无功出力特性的影响;针对发电机与静止补偿电容器组合的网源调压系统,提出物理意义明确的暂态无功支撑能力定义以及提升该能力的稳态优化调压方案。小电网测试系统和特高压直流送、受端大电网仿真计算结果表明,增加机组稳态无功出力,可改善交流电网受扰后暂态电压恢复特性。     

直流控制对直流系统无功动态特性的影响分析

直流系统无功动态特性与直流控制强相关,对受端交流系统暂态电压稳定具有显著影响,但直流控制对直流系统无功动态特性的影响尚未形成清晰明确的结论。为此以某直流工程为背景,基于实际控制模型参数的EMTDC仿真平台,分析了直流控制对直流系统无功动态特性的影响机理和途径。首先,通过保持换流器触发角为扰动前的大小,分析了受端交流系统故障时直流系统固有的无功动态特性。在此基础上,分析了整流侧定电流控制、逆变侧定电压控制和定熄弧角控制等对直流系统无功动态特性的影响机理。针对直流系统换相失败恢复过程中无功超调量问题,进一步研究了其产生的机理,并根据仿真结果总结了PI调节器、VDCOL和瞬时电流控制功能的参数对无功超调量大小的影响规律,为提升受端电网暂态电压稳定的直流控制策略优化提供了思路。     

基于支持向量回归的直流受端电网动态无功需求在线评估

暂态电压稳定性已经成为直流受端电网安全的重要威胁之一,实时在线的动态无功源管理和控制是应对这一挑战的有效手段。因此,有必要研究直流受端电网的动态无功需求在线评估技术,量化评估动态无功设备对电网暂态电压稳定性的支撑作用。以往,主要依赖时域仿真法对大电网的暂态电压稳定性进行分析,由于计算耗时较长等原因导致其在线应用受限。针对这一问题,提出了基于支持向量回归(SVR)的直流受端电网动态无功需求在线评估方法。首先,建立了能够量化评估电网暂态电压稳定性的STVSI-SVR模型,然后提出了以该模型为基础的动态无功储备评估算法。相比于传统的基于时域仿真的分析方法,该算法能够快速地计算出合理的结果,满足在线应用的需求。最后在我国某实际受端电网模型上测试了算法的有效性。     

多直流受端电网多无功装置协调控制优化方法

充足的无功补偿是保证多直流受端电网运行稳定性和安全性的有效措施.本文提出了一种综合评价指标对直流落点近区发电机无功出力进行优化控制排序,并以此为基础制定了多直流受端电网内无功装置协调控制优化方法.首先分析了受端电网稳态运行时多无功装置不同配比对暂态电压稳定的影响,然后根据发电机动态无功支撑指标、发电机优化选择指标制定了多无功装置的协调控制优化方法,从而达到合理利用现有无功装置提升受端电网电压稳定性的目的.仿真结果表明,与华中电网现有运行方式相比,本文提出的方法不仅增强了受端电网的抗冲击能力,而且降低了落点近区的旋转备用容量,具有良好的经济性.     

电网暂态电压稳定的主要影响因素量化分析

含多馈入直流输电线路的复杂大型受端系统,由于故障后直流换流器和电动机消耗无功功率急剧增长,使得系统暂态电压稳定性面临严峻考验。以某典型受端电网为例,分析了电网暂态电压失稳的严重问题,基于暂态电压失稳的量化评估指标,深入分析了负荷模型和扰动形式对暂态电压稳定性的影响,并根据该电网暂态电压失稳特点提出了改善暂态电压稳定性的方法,即在电网薄弱站点装设动态无功补偿设备STATCOM。所提出的分析方法与结论对其他电网的暂态电压稳定性分析有一定的借鉴意义。     

直流整流站动态无功特性解析及优化措施

受过渡期送端交流网架结构薄弱支撑能力不足、配套电源建设滞后导致局部功率大量汇集,以及强直弱交型混联电网稳定瓶颈约束等因素影响,大扰动后直流整流站动态无功特性将会显著影响交流电压和直流功率恢复,进而影响混联电网受扰稳定特性。因此,提高直流机电暂态仿真精准性,提升交直流混联电网特性认知能力,以及优化直流控制参数缓解扰动冲击,是具有重要现实意义的课题。解析了整流器和整流站的动态无功非线性轨迹特征,并分析了低压限流启动值、定功率环节测量时间常数以及整流器控制方式对动态无功轨迹的影响。华北与华中特高压交直流混联电网仿真结果表明,正确设置直流仿真参数对精准评价混联电网动态行为特性具有重要意义;验证了直流控制器参数优化缓解故障对跨区互联电网冲击的作用。     

直流逆变站电压稳定测度指标及紧急控制

特高压直流逆变器在大功率传输有功功率的同时,需要由大容量容性滤波器和电容器组补偿其无功消耗。以逆变器和补偿器为主要部件的直流逆变站,其综合动态无功特性会对受端交流系统电压稳定性产生显著影响。该文分析了交流电压大幅波动过程中,逆变站综合动态无功需求特性,以及交流戴维南等值系统无功供给能力特性;揭示逆变站因电压降低无功需求增大,以及交流系统因联系电抗增加无功供给能力降低,导致无功供需失衡,是直流威胁受端系统电压稳定的根本原因。提出基于交流戴维南等值参数的逆变站动态电压稳定测度指标,定量评估直流逆变站馈入受端系统的电压稳定裕度;基于该指标,提出改善受端系统电压稳定性的直流电流控制策略。仿真结果验证了稳定测度指标及电流控制策略的有效性。     

含跟网型VSC的交流系统暂态稳定解析模型及协调控制

电压源换流器(VSC)型高压直流输电系统接入,可能引起交流系统暂态稳定特性发生变化。因此,针对含跟网型VSC的交流系统开展暂态稳定解析分析。建立了故障前、故障期间和故障后系统的暂态稳定解析模型,并提出了一种基于离散积分的系统故障临界清除时间解析计算方法。基于解析模型,分析了故障期间VSC注入电流相位和幅值、故障位置对交流系统暂态稳定的影响。提出了一种增强交流系统暂态稳定性的协调控制策略,其利用广域测量系统获取临界同步机群的转子角频率,实现VSC的有功、无功电流动态调制。基于PSCAD/EMTDC搭建的多机系统电磁暂态仿真模型,验证了理论分析的正确性、所提控制策略的有效性和鲁棒性。     

柔性直流接入对弱受端电网恢复特性的影响及优化措施

随着柔性直流输电系统电压等级和输电容量不断提升,采用电压源型换流器的柔性直流输电技术在我国得到了大量应用,同时其对电网的影响也进一步增强。文中基于PSD-BPA机电暂态仿真软件中新开发的计及故障穿越策略的柔性直流控制系统,比较了不同直流接入方案下弱受端电网受扰恢复特性的差异。在此基础上,分析了柔性直流控制方式、直流传输功率大小以及故障穿越控制策略等因素对换流站动态有功和无功功率特性的影响。最后针对西藏弱受端电网电压稳定问题提出了优化方案,仿真结果表明优化柔性直流故障穿越控制关键参数可以改善弱受端电网故障后的恢复性能。     

多馈入直流受端电网动态无功补偿选址研究

随着大容量直流输电的广泛应用,若动态无功功率储备不足,当发生直流闭锁等严重故障时,系统面临暂态电压失稳风险。提出综合电压涨幅指标法研究多馈入直流受端电网的动态无功补偿选址问题。通过系统电压弱区域分析和时域仿真,结合静止无功补偿器（SVC）的响应指标和容量等参数确定SVC的最优安装地点。对大规模交直流混联系统仿真结果验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

计及电压弹性力的多动态无功装置优化运行

为提升受端电网电压支撑能力和减少直流连续换相失败风险,文中提出一种多动态无功装置运行优化方法。首先,考虑故障后电网电压恢复速度和直流熄弧角变化关键特征,提出适用于受端电网的电压弹性评估指标,精确衡量受端电网故障后的电压恢复能力;然后,以电压弹性最大为优化目标,多动态无功补偿装置无功出力为优化变量,考虑受端电网潮流平衡、节点电压上下限等稳态约束和暂态约束条件,建立多维非线性含微分方程的数学优化模型;最后,采用粒子群算法对上述模型进行优化求解,以实际苏州南部电网为例进行仿真验证,结果表明文中方法可有效提升短路故障后电网电压恢复速度,并减少直流连续换相失败次数。     

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。     

加装同步调相机对多直流馈入受端电网的影响分析

随着直流的大规模馈入,受端电网运行特性发生显著变化,大量本地机组关停,导致动态无功储备和电压支撑不足问题凸显,电网承受扰动能力下降,因此迫切要求配置同步调相机等动态无功补偿装置。通过仿真软件对电网加装调相机前后的电压稳定裕度、引起直流换相失败的交流故障范围及短路电流水平进行仿真计算和比较分析,全面评估了多直流馈入受端电网中时加装调相机后对系统运行的影响。该研究为同步调相机布点配置和参数选取提供有效参考和依据,有助于推进多直流馈入大受端电网时同步调相机配置工作的开展。     

基于卷积神经网络的暂态电压稳定快速评估

随着特高压直流输电的发展和负荷构成及特性的变化,暂态电压问题严重威胁系统的安全稳定运行。基于卷积神经网络(CNN),提出一种交直流受端电网分区暂态电压稳定快速评估方法。计及系统快速动态响应元件影响,基于暂态电压时序信息构建暂态电压跌落面积矩阵,利用基于t分布的随机近邻嵌入(t-SNE)算法将其映射到二维平面,对受端电网进行分区。依据节点相对距离选择各分区稳态潮流特征。构建线路故障严重度指标,据其对故障线路号进行编码,将编码结果与故障线路号共同作为故障特征。采用粒子群优化算法确定各分区CNN最优卷积核大小和数量,提升CNN性能。实际多馈入交直流电网的仿真结果表明了方法的有效性。     

混合多馈入直流系统VSC-HVDC和滤波器的无功协调控制

为了减少常规直流输电(LCC-HVDC)的滤波器投切,充分利用柔性直流输电(VSC-HVDC)的无功调节容量和其动态调节无功的优势,提出一种适用于LCC-HVDC和VSC-HVDC电气距离较近情况下的混合多馈入直流系统的无功协调控制策略.分别分析了LCC-HVDC和VSC-HVDC的无功控制原理及其控制特点,基于滤波器投切和VSC-HVDC两者的无功控制优势,设计了混合多馈入直流系统的无功协调两级控制模块,达到减少滤波器投切,抑制暂态低电压和过电压的目的.在PSCAD/EMTDC中搭建混合多馈入直流系统模型并进行仿真验证,仿真结果表明所提协调控制策略的控制效果优于VSC-HVDC采用定无功功率控制和定交流电压控制.     

含直流馈入的弱受端电网暂态电压稳定预防控制

远距离跨区直流输电(HVDC)的大规模应用给电力系统安全稳定运行带来了新的挑战.针对HVDC馈入后弱受端交流电网面临的暂态电压稳定问题,提出一种暂态电压稳定预防控制方法.建立以改善弱受端电网暂态电压恢复指标为目标函数,以火电机组有功出力、机端电压、直流输送功率为控制变量的暂态电压稳定预防控制优化模型.基于改进差分进化算...     

多直流馈入系统功率调控与机组出力恢复协调优化

含多直流馈入的受端电网发生大停电后,充分发挥直流系统启动后的调控能力是加快负荷恢复进程的重要手段,同时对系统恢复控制提出了更高的要求。在此背景下,提出了一种多直流馈入系统功率调控与受端系统机组出力恢复协调优化方法。首先,从直流系统逆变站的功率调控特性和多直流馈入系统与送/受端交流系统的交互作用这2个层面分析多直流馈入系统的功率调控特性,并建立相应的功率调控约束模型;然后,以机组爬坡时间和直流系统功率调控时间最短为目标,综合考虑直流系统、送/受端系统的约束条件以及常规发电机组的恢复运行约束等因素,建立直流馈入量调整模型,计及系统功率平衡、电压和频率安全、旋转备用等约束,构建多直流馈入受端系统的机组出力优化模型。在此基础上,将该问题建模为双层混合整数线性规划模型,实现传统机组出力和各直流传输量的协调优化,最小化机组出力调整时间,并达到避免直流传输量小幅调整的调度目标。最后,以含多直流馈入的IEEE 30节点、IEEE 118节点系统以及含多风电场的IEEE 30节点系统为算例验证所提模型的有效性。     

适用于多直流馈入电网的频率弹性评估方法

为精准定量评估交直流混联电网遭受故障后的频率恢复能力，文中提出一种适用于多直流馈入受端电网的频率弹性评估方法。首先，针对不同直流闭锁故障进行仿真计算，掌握电网故障后的频率变化特征；然后，计算一次调频期间实际频率曲线与恒定频率曲线之间的面积，将其作为电网频率弹性评估指标，并建立各种直流闭锁故障与频率弹性指标的映射关系。所提方法不仅能实现多直流馈入电网频率弹性评估，还可定量对比不同措施的频率稳定性提升效果。最后，以华东实际电网为例进行仿真验证，分析增加燃机等多种措施的频率稳定提升效果，结果表明文中所提频率弹性评估方法正确且有效。