直流换相失败冲击下的两区域交流联络线功率波动峰值计算

随着未来多回大容量高压直流高密度接入交流电网,交直流系统间的相互作用变得更加复杂。基于二阶线性系统的冲击响应模型,阐释直流换相失败后的功率冲击对两区域交流联络线功率波动的影响机制;证明直流换相失败冲击下,两区域互联系统交流联络线功率首摆峰值大小主要取决于直流换相失败的功率跌幅和持续时间、交流互联系统区域振荡模式的振荡频率和阻尼比、区域电网的总惯性常数之比,峰值时刻主要取决于振荡频率;提出直流换相失败冲击下两区域交流联络线功率波动峰值的快速估算公式,并从能量守恒的角度进行了推导印证。通过对简单三区域交直流互联系统的仿真分析和华北—华中—华东互联系统直流换相失败的分析验证了所提方法的有效性。研究结果可为互联电网运行方式的安排和控制措施的制定提供依据。     

直流闭锁引发交流联络线功率波动的机理以及峰值计算

直流闭锁引发交流联络线功率波动本质上是一个阶跃扰动问题,直流闭锁激发出了两区域互联电网的振荡模式,因此应用二阶系统阶跃响应理论进行研究。由于区内直流闭锁和区外直流闭锁故障所对应的阶跃扰动量不同,故分别研究了区内及区外直流闭锁故障引发交流联络线功率波动的机理,给出了功率波动峰值的近似计算方法,总结了影响功率波动峰值的关键因素。以特高压互联电网实际系统为算例,分别采用所提近似计算方法以及电力系统仿真软件对交流联络线功率波动峰值进行了对比计算,结果验证了所提近似计算方法的可行性和正确性。     

弱互联大区电网联络线功率振荡研究

以华中华北两大电网特高压互联为大背景,研究大扰动(跳机、直流闭锁)下弱互联系统联络线有功功率波动峰值问题.结合实际振荡过程分析了联络线功率波动的特点.通过两机系统模型对联络线功率波动最大值进行了理论推导,分析了影响联络线功率波动峰值的相天因素.指出波动峰值与联络线两侧系统电磁功率突变量的差值成正比,与故障侧系统和对侧系统转动惯量的比值成反比.由于系统电磁功率突变量的差值与故障位置紧密相关,实际系统中故障地点距离联络线落点越近转移比越小.采用华中华北联网系统作为算例对相关结论进行了验证.     

两区域互联系统交流联络线随机功率波动机制及幅值估计

正常运行时两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力。研究了随机功率波动的机制与波动幅值估计。基于系统静态频率特性,推导了两区域交流联络线功率波动的公式,阐明了联络线上的低频功率波动是一种稳态过程,是负荷随机功率波动在全系统中再分配后在联络线上的反映。提出了一种联络线功率波动幅值的概率模糊估计算法。首先通过概率统计的方法来估计系统频率波动幅值的概率分布,再通过模糊数来描述贡献因子的不确定性,最后通过模糊抽样和解模糊来得到联络线功率波动的均值和标准差。通过华北–华中互联系统特高压联络线功率的实测数据验证了所提机制和算法的正确性和有效性。研究有助于掌握两大区互联电力系统的随机功率波动特性,为制定抑制联络线功率波动的措施提供依据。     

含大规模风电的互联系统联络线随机功率波动幅值估计

随着我国特高压电网的快速发展,大区电网实现互联是未来发展趋势。然而在特高压电网建设初期,互联系统的电气联系较弱,互联系统的联络线功率波动限制了其输送能力。文中提出了一种考虑负荷与风电随机波动特性的联络线波动幅值计算方法。首先深入研究了联络线输送功率的波动原理,给出了基于电力系统频率响应特性的联络线功率波动机制,并研究了风电与负荷波动的概率分布特性,在此基础上,提出了基于改进拉丁超立方抽样的联络线功率波动幅值估算方法。通过华北—华中互联系统算例分析验证了文中所提算法的准确性和有效性。     

直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的研究

正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺额功率,可减小或抑制交流联络线上的随机功率波动。提出基于功率调节比的直流调制控制器性能指标,并采用改进的粒子群算法求取控制器最优增益,可使直流线路按预先给定的调节比部分或完全承担交流联络线上的随机功率波动。对华北-华中互联系统的仿真研究表明,直流功率调制为减小或抑制特高压交流联络线上的随机功率波动提供了一种有效手段。     

直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的研究

正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺额功率,可减小或抑制交流联络线上的随机功率波动。提出基于功率调节比的直流调制控制器性能指标,并采用改进的粒子群算法求取控制器最优增益,可使直流线路按预先给定的调节比部分或完全承担交流联络线上的随机功率波动。对华北—华中互联系统的仿真研究表明,直流功率调制为减小或抑制特高压交流联络线上的随机功率波动提供了一种有效手段。     

不同直流闭锁故障对弱交流联络线功率波动影响机制

直流闭锁故障冲击弱交流联络线是我国特高压交直流电网面临的现实问题。随着直流工程投产数量增多,位于电网不同位置的直流发生故障,对弱交流联络线功率波动的影响特性日益受到重视。以华北电网的锡泰直流、晋南直流分别闭锁为典型研究场景,将华北—华中联络线功率变化量分解为大区间振荡模式分量和省间振荡模式分量,并给出了两类模式分量受直流位置影响的机制。通过理论推导和仿真分析发现,大区间振荡模式分量的峰值随故障直流与联络线之间电气距离的增大而增大。省间振荡模式分量在不同直流故障下的相位差等于强相关机组在不同直流故障下功率变化量的相位差。由于锡泰直流、晋南直流位于相对振荡机群近区,导致两条直流分别故障时省间振荡模式分量存在反相规律,引起联络线功率峰值大小及其发生时刻的偏移现象。     

互联系统交流联络线随机功率波动分析(一)频域特征与原因初探

控制区域间交流联络线功率存在自然波动以及因各种扰动引起的波动,波动幅值过大时,可能引起系统稳定及电压问题,影响互联电网的安全稳定运行。文中基于某大区互联系统交流联络线功率波动的实际数据,利用频域分析和自相关分析方法对联络线功率波动进行全面分析,发现功率波动中周期在110s左右的分量比较突出这一特点。产生该现象的原因是电网区域控制偏差(ACE)的实时调整,即ACE实时调整环节虽能显著抑制ACE中的低频慢速分量,但对周期在110s左右的分量有放大作用,但综合来看ACE实时调整对抑制联络线功率波动是有利的。最后,通过在某大区实际开展的试验进行了验证,退出ACE实时调整后周期在110s左右的分量显著减小,而低频分量增大。该研究为深入分析大区互联系统交流联络线随机功率波动机理和控制措施改进提供了依据。     

新疆与西北联网750 kV交流联络线功率波动峰值计算分析研究

2010年,新疆电网通过750 kV哈密—安西（哈敦）双回线与西北主网联网运行。为保障联网后电网的安全运行,分析了哈敦联络线在各种方式下的功率波动情况。联网后的电网通过等值和简化,在扰动后的特定时间段内,联络线功率波动曲线为二阶系统阶跃响应曲线;功率波动峰值大小,取决于功率缺额的数值、两大区交流电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。最后,对新疆送西北1 000 MW、新疆受西北500 MW 2种极限方式下的功率波动幅值进行了估算, 并通过哈敦线的PMU实测数据、以及中国电科院PSASP程序仿真结果验证了等值、估算的正确性和有效性;同时,该结果表明,在目前的方式下,对设定的扰动仍留有较大的功角稳定裕度。该研究方法有助于掌握两大区互联系统联络线功率波动的动态特性,并提供了扰动校验的简便方法,有利于运行方式的安排和控制措施的制定。     

基于瞬时功率镜像补偿的斜坡式重力储能系统功率平滑控制策略

针对重力储能系统因离散质量块切换引起的输出功率波动问题,提出了一种基于瞬时功率镜像补偿的功率平滑控制策略。首先介绍了斜坡式重力储能系统的工作原理,分析引起系统功率波动的原因;然后设计了抑制功率波动的系统结构以及功率平滑控制策略,并以11 kW的斜坡式重力储能系统为例,对系统结构参数进行理论计算;最后构建斜坡式重力储能系统仿真模型,分析了系统在质量块交替过程中的暂态波动特性。结果表明,应用所提方法,质量块在交替过程中可提供连续稳定的机械功率,较好地平滑重力储能系统的输出功率,验证了该方法的有效性。     

含风电的电力系统机组组合问题研究综述

以风电为代表的新能源规模化开发利用,改变了传统电力系统的结构特性,给系统的运行控制方式带来了新的挑战。机组组合是电力系统经济调度的重要环节,通过优化发电周期内各机组的启停计划来降低发电成本,同时满足系统负荷需求和其他约束条件。风电具有随机性、间歇性特点,大规模风电接入电网使传统的机组组合方式难以适应新能源电力系统的要求,研究含风电的机组组合对于应对风电引起的负荷波动、保证电力系统稳定、经济运行具有重要意义。为此,综述了国内外对含风电机组组合问题的研究现状,分析了风电接入电网对电力系统机组组合问题带来的影响,归纳了常用的建模方法和求解算法。并对该领域未来的研究方向进行了探讨,希望为其他学者在该领域的研究提供借鉴。     

基于直流潮流的电力系统停电分布及自组织临界性分析

基于利用直流潮流模拟电力系统连锁故障的OPA模型,研究了电力系统线路可靠性、线路容量增加方式以及负荷波动对复杂电力系统停电分布的影响和电力系统的自组织临界性。结果表明:输电线路可靠性和小的负荷波动对停电分布影响不大,而大的负荷波动对停电分布影响很大,可能导致连锁故障的发生;加强传输线路的建设可以有效减少停电频率,进而降低系统的运行风险;此外,可从系统总负荷需求和网络总传输容量比值的角度初步揭示电力系统的自组织临界性。     

长脉宽模式下雷达供电系统功率波动机理研究

长脉宽工作模式引起的雷达系统功率大范围波动对供电系统稳定性造成影响。首先建立阵面发射单元的数学模型,根据脉冲负载的平均功率供电模式特点,提出了电流裕度的概念。采用状态空间分段方法,分析了供电系统的电压和电流变化规律,推导出长脉宽工作模式下系统功率波动函数及其简化形式。然后,提出峰峰值与平均功率比PAPR(peak-peak to average power ratio),用以定量分析功率波动程度,根据该指标,分析了影响系统功率波动的影响因素,得到了功率波动与影响因素之间的关系。最后通过实例分析,验证了所提出的结论,为长脉宽工作模式下雷达电源系统设计奠定了理论基础,具有良好的工程应用价值。     

风电扰动与负荷扰动叠加引起的系统强迫功率振荡研究

强迫功率振荡理论可理解为电力系统非负阻尼功率振荡.本文仿真分析了风电场(由3种不同风力发电机构成)接入电网时风扰动与负荷功率随机波动相叠加所引起系统传输功率振荡情况.仿真结果表明:对于不同风力发电机组成的风电场,扰动引起的系统传输线功率振荡幅度是不一样的;渐变风和随机风分别与负荷扰动叠加时,引起的传输线功率振荡幅度最大...     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。     

电网不对称故障下VSC-HVDC系统的直接功率控制

针对在电网传输线路发生不对称故障时,采用稳态的电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统控制算法将引起直流电压波动,交流电流畸变等问题,提出采用改进的直接功率控制(DPC)算法对VSC-HVDC系统的稳态和暂态过程进行控制。该方法以瞬时无功功率理论和dq变换为基础,通过实时控制电压源换流器(VSC)系统输入输出功率平衡,从而完成系统的交直流功率传输。对于不对称故障时直流电压出现的波动问题,通过对输入的瞬时功率进行分解,采用正序功率和相位作为控制信号对电压波动进行抑制。最后,通过PSCAD软件对所提出的控制算法进行系统仿真,从仿真的结果看出当系统故障时,改进的算法能够有效的抑制直流电压的波动,降低电流的谐波含量。同时也验证了该算法不仅能够很好的完成系统的稳态和暂态的过程控制而且能够有效隔离电网故障增强电网的稳定性。     

特高压交流联络线潮流和电压波动特性分析

特高压交流系统的电压特性是调度运行控制关注的重点,从理论上分析了特高压潮流和电压波动特性。基于特高压运行实测数据,定量分析了正常运行时母线电压与短路容量、潮流及有功波动之间关系。并进一步分析了电网发生大扰动下电压波动的影响因素,总结了特高压系统无功和电压控制策略,为特高压交流系统及其扩建工程系统的电压控制提供运行经验。     

基于逆系统理论的风力发电功率解耦控制

应用多变量非线性控制的逆系统控制理论,对双馈型变速风力发电系统的有功功率和无功功率进行了解耦控制.在双馈感应发电机状态方程的基础上,将其分解为有功功率和无功功率两个线性子系统,并应用该线性系统理论进行了综合.对整个风力发电系统进行了仿真研究,其结果表明,双馈型变速恒频风力发电系统不仅能够实现最大风能捕获,而且能够独立提供无功功率,这也验证了该解耦控制策略的有效性.