天广交直流电网安全稳定控制系统研究之二--稳定控制系统研究

本文介绍了电力部电科院系统所承担的“天广交直流电网安全稳定控制系统研究”项目中安全稳定控制系统研究的主要成果。文中给出了研究的结论性意见和天广交直流电网安全稳定控制系统的具体方案。其研究成果将为天广交直流电网安全稳定控制系统的设计工作提供技术参考依据。     

电网安全稳定控制技术实时仿真试验研究平台:（二）应用实例

基于电网安全稳定控制技术实时仿真试验研究平台,对中国南方电网三道防线中多个稳定控制系统进行了试验和研究。采用复杂大电网实时仿真建模技术,对云广直流安全稳定控制系统进行了试验研究,验证了该平台对交直流大型电网的实时仿真能力;采用广域安全稳定控制系统实时仿真场景构建技术,开展了云南电网小水电群广域振荡解列控制系统试验研究,体现了该平台开展基于广域信息的稳定控制技术的研发能力;采用多时间尺度多区域稳定控制综合协调技术,完成了云广特高压直流孤岛机网协调控制系统的研究,充分利用了平台控制器模型的自定义功能。应用实例表明,所构建的平台是交直流大电网安全稳定控制技术试验研究的有效途径和重要保障。     

电网安全稳定控制技术实时仿真试验研究平台 (一)架构与特征

大型电网安全稳定控制系统的研究、设计和试验是当前电力工业的难题之一。分析了大型电网安全稳定控制系统研发和试验各环节中现有方法存在的问题,提出了基于实时仿真技术进行安全稳定控制系统研发和试验的方法。设计和建立了基于实时数字仿真器(RTDS)技术的安全稳定控制技术试验研究平台,集成了多时间尺度的安全稳定控制技术及装置,构建了接近于实际电网运行工况的仿真环境,可满足大型交直流电网三道防线各种稳定控制技术的研发和试验要求。     

交直流混联电网稳定控制系统通信可靠性研究

南方电网已经形成了以“远距离、大容量、交直流互联且强直弱交”为特点的交直流混联复杂大电网,电网的安全稳定问题越来越突出,因此需要建设大规模稳定控制系统来确保电网安全稳定运行。现有的稳定控制系统通信架构简单,通信协议透明、可靠性和安全性不高,抗干扰能力弱,无法满足交直流混联电网稳定控制系统的高可靠性和高安全性要求。因此提出了通信帧再编码、通信识别码唯一性认证、循环自增计数校验等新技术,提高了稳定控制系统站间通信可靠性;提出了基于在线监测命令的自检技术,有效地检测出大规模稳定控制系统的隐性缺陷,大大提高了系统通信的整体可靠性;提出了一种DES加密算法应用于站间交互数据加密,确保了稳定控制系统的通信安全。实验验证和现场应用表明提出新技术较大提升了稳控系统的可靠性和安全性。     

用于安全稳定控制的高压直流极闭锁判据

交直流并联运行电网中直流极闭锁后引起的安全稳定问题十分突出，如何正确判别直流极闭锁是安全稳定控制系统研究中的重要课题。采用数值仿真方法分析了直流极闭锁对电力系统稳定的影响，指出稳定控制装置必须正确、快速地判出不同形式的直流极闭锁。通过研究直流极闭锁的电气量特征以及直流控制保护系统的动作行为，提出了可靠的直流极闭锁综合判据，并进行了详细的阐述。通过介绍中国南方交直流混联电网安全稳定控制系统核心部分———高肇直流输电安全稳定控制系统，进一步论述了研究直流极闭锁判据及直流极闭锁后稳定控制的重要性。     

西电东送广东电网安全稳定控制系统设置策略研究

南方互联电网到“十五”末期将成为世界上结构最复杂的电网，为保证南方电网的安全稳定运行，必须对南方电网，特别是受端广东电网的安全稳定控制系统进行深入研究。从受端广东电网的角度出发，详细研究广东电网内部故障和交直流送电线路故障时的安全稳定水平，并对广东电网的安全稳定控制系统配置策略进行探讨，提出需要解决的问题。     

南方交直流混合电网调度运行控制

南方电网是我国第一个交直流混合运行的大电网,直流落点集中,西电东送通道长期压极限运行,电网稳定问题较突出。同时,南方电网地理气象条件复杂,雷害、污闪、台风、覆冰等问题严重威胁电网安全。因此南方电网必然是一个结构复杂、科技含量高、运行驾驭难度大的电网。文中系统地阐述了南方电网的技术特点,总结了中国南方电网公司为保证南方交直流混合电网的安全稳定运行在调度运行控制方面所做的工作及安全措施,如注重电网稳定特性分析、加强安全稳定控制系统的建设和管理、强化PSS运行管理、合理调控交直流功率分配等问题。     

江苏特高压交直流输电交互影响研究

江苏电网特高压交直流发展迅速,未来将通过特高压受入大量电力;同时由于特高压交直流落点之间电气距离较近,特高压交直流电网之间的交互影响可能会对江苏电网的安全稳定运行带来重要影响。为了研究特高压交直流输变电工程的建设对江苏电网安全稳定性的影响,文中基于规划电网,采用电力系统仿真软件BPA对特高压交直流电网故障情况下的交互影响进行了计算分析,并根据计算结果给出了提高电网安全稳定水平的建议措施。     

交直流柔性协调控制技术在华中电网的应用

随着特高压大规模输电快速发展,交直流相互耦合愈加紧密,电网安全稳定问题凸显,安控措施量大,迫切需要适应于交直流混联大电网的安全稳定控制技术。交直流柔性协调控制技术是利用多回直流功率紧急控制,通过交流系统与直流系统相互配合,降低大容量直流故障冲击,提升系统振荡阻尼水平,替代或减少受入直流闭锁故障后电网切负荷量,该技术在华中电网得到了成功的工程应用。文中针对华中电网运行存在的实际问题,基于多直流协调控制理论和时域仿真,构建了交直流柔性协调控制系统,现场试验结论验证了该系统对于提高电网输电能力和安全稳定运行裕度的有效性。     

国电南瑞基于广域测量系统的交直流协调控制技术通过验收

正2015年12月3日,由国电南瑞电网安全稳定控制分公司承担的国家电网公司重大专项课题"基于广域测量系统的交直流协调控制技术"通过验收。以周孝信院士为组长的验收专家组一致认为该课题完成了合同规定的研究内容,同意通过验收。该课题通过构建适应交直流、多直流协调优化控制系统的整体框架和软硬件平台,实现了电力系统交直流混联电网的广域协调控制,可有效解决特高压交直流联网运行控制面临的关键问题,显著提高大规模交直流电网运行优化控制能力和电网安全控制水平。     

天广交直流系统并联运行的稳定控制

研究了天广交直流系统并联运行的系统稳定性，介绍了天广直流系统的稳定控制功能以及天广交直流系统并联运行的紧密控制措施。研究表明天广交直流系统并联运行具有较大的输电能力和较好的稳定性。将直流系统自身的稳定控制功能和辅助的交流系统安全稳定装置适当地结合起来使用，可以有效地控制和减小系统单一元件或多元件故障对系统的冲击，改善交直流并联系统运行的稳定性。     

直流调制改善交直流混联系统暂态稳定性的研究

文章研究了天广交直流混联系统中天广直流双侧频率功率调制对改善该混联系统暂态稳定性的作用,并做了基于实际系统运行方式的仿真实验,仿真结果表明,直流功率调制对减小系统第1个摇摆稳定峰值的效果比较明显;还基于典型两机系统的非线性直流调制控制器,构建了天广交直流混联系统的非线性直流调制控制器,并做了将其应用于实际系统的仿真实验.经综合比较得知,两种调制方式在改善系统的暂态稳定性方面的效果是相近的,且常规的双侧频率功率调制对电网运行的适应性更好.     

直流调制对交直流混合系统稳定性影响的研究

以分散最优控制理论研究了交直流混合电力系统中直流系统的控制方法。通过特征值分析和仿真计算研究了该控制方法对提高系统阻尼以及提高交直流混合系统功率输送能力的作用。研究结果表明：仅仅对一端换流站进行控制，可以同时阻尼不同的振荡模式。     

直流调制对南方电网交直流混联输电系统暂态稳定裕度的影响

交直流混联输电系统中,直流系统的控制及调制措施对系统的暂态稳定具有重要影响。以南方电网2005年丰大运行方式下,贵广直流单极运行、天广直流双极运行为例,当北通道交流输电系统发生扰动时,研究了直流系统在一定的控制方式下,调制增益的变化对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;分别取北通道功率变化率及南通道功率变化率为调制信号对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;考察了直流系统运行在不同控制方式下时,大方式调制和双侧频率调制等措施对混联系统暂态稳定裕度、送端电网机组及直流系统的影响,研究结果对实际电网运行中直流调制措施的制定具有一定的参考价值。     

提升电网运行的交直流系统协调控制策略研究

四川西部电网建设有多回水电送出500 kV交流输电通道,大容量水电送出通道严重故障方式下电网交流系统可能出现一定的低频运行风险。为改善川西交流电网严重故障方式下系统全网暂稳水平及帮助恢复交流系统频率,提出了提升电网运行性能的交直流系统协调控制策略。该策略具体包括:4回±800 kV特高压直流输电系统利用直流功率调制功能与交流系统间实现协调控制;协调控制目标效果;不同故障点交直流协调控制模式的选择(分散/集中两种协调控制模式);直流调制功率释放转移至交流电网后,其对交流电网热稳安全与电网经济性运行的影响分析。所提特高压直流输电系统与交流电网间的协调控制策略,可作为帮助分析研究交直流混联系统电网运行状况与提升电网安全经济运行水平举措的技术参考。     

提高交直流电力系统稳定性的HVDC模糊逻辑控制器

提出一种附加在高压直流(HVDC)系统上的辅助型模糊逻辑控制器以提高交直流互联电力系统稳定性。在控制器的设计中应用能量函数法，通过增大振荡的减速能量来提高系统的稳定性水平。借助于HVDC线路的快速控制能力，采用模糊规则平滑地调整HVDC输送的功率，并使用自适应控制技术以提高控制器的稳定性。在4机和8机交直流电力系统上的仿真结果表明，该控制器在平抑系统小信号振荡的同时也可在一定程度上改进系统的暂态稳定性。     

广东交直流混合电网的运行稳定性研究

建立了包含广东220kV及以上电压等级系统和主要互联省网等值系统的详细机电暂态仿真模型,在BPA平台上对2005年处于多回直流馈入交直流混合运行状态的广东电网的运行稳定性问题进行了全面测算和分析.通过计算广东电网的各逆变站在不同运行方式下的短路比分析了广东电网作为直流受端系统的强度.通过负荷中心附近发生单重和多重故障时的暂态稳定计算,分析了多个逆变站同时发生换相失败的可能性及其对广东电网安全稳定性的影响.通过区内外多重故障后果的对比分析,指出了广东电网的薄弱环节,并提出了相应的控制对策.     

含VSC-MTDC的交直流混联电力系统暂态稳定评估

多端柔性直流输电(VSC-MTDC)接入电力系统后,其灵活的调控特性和拓扑结构会改变系统的故障响应。文章旨在研究不同拓扑结构和控制方式下多端柔性直流输电系统对系统暂态稳定性的影响。首先构建了四端柔性直流输电系统,在不同故障下对不同拓扑的故障极限切除时间进行统计分析,得出VSC-MTDC拓扑结构与暂态稳定性的关系;在此基础上研究了控制方式对暂态稳定性的影响,依次将四个换流站设置为定直流电压端,综合近端、远端线路故障分析控制方式对暂态稳定性的影响。     

Taylor级数法交直流联合系统直接暂态稳定分析

本在详细考虑直流系统模型的基础上，利用整个电力系统动能、势能和总能量的高阶Ｔａｙｌｏｒ级数展开式形成一种快速求取交直流联合电力系统临界切除时间的方法，该方法由于在模拟持续故障轨迹时，可采用较大步长，因而可大大减少总的迭代次数，提高计算速度。实例分析表明，本方法是准确的，可用于交直流联合电力系统暂态稳定性的快速分析。