金中直流送端系统运行方式优化研究

金中送端配套电源两径流式水电厂在枯水期因来水不足开机数量受限,不能满足直流安全运行的短路容量要求;机组长期低负荷运行导致发电设备和厂房基础结构出现严重安全隐患,威胁电厂和直流安全运行。依据设计要求和仿真分析短路容量不足对系统稳定性、交流过电压和低次谐振特性的影响,优化金中直流安全运行边界条件及直流输送功率设定。为保证被动跳进孤岛后系统稳定运行,提出主动闭锁直流的技术方案,即先切除换流站中的全部交流滤波器,然后紧急停运双极直流。该运行方式优化方案降低了直流送端开机要求,最低总开机台数由4台降至2台;枯水期直流送端功率设定600MW,既满足机组枯期出力送出又满足金中直流在联网和孤岛运行方式安全稳定要求,增强直流及送端机组运行方式安排灵活性。     

呼辽直流孤岛运行方式下送端系统频率特性及控制策略

呼伦贝尔—辽宁高压直流输电工程在正常运行方式下断开伊敏3期电厂与伊敏1、2期电厂之间的联络开关,或送端交流系统因线路故障与东北电网失去电气联系时,将进入孤岛运行。研究了呼辽直流联网转孤岛和孤岛运行时的频率特性。通过发电机调频、直流频率控制模块以及相应的安稳措施提出了呼辽孤岛正常和故障运行方式下的频率控制策略。仿真结果表明,所提出的控制措施可以保证呼辽直流正常运行和故障情况下的系统稳定性。     

孤岛方式下云广直流自动功率调整功能与小湾电厂AGC配合的仿真

鉴于云广直流输电容量巨大,需要对孤岛运行方式下云广直流自动功率调整功能与送端电厂自动发电控制(AGC)能否相互配合进行验证,以确保南方电网的安全稳定运行。为此,建立了2010年南方电网实时数字仿真(RTDS)模型,构造了由南方电网主网、云广直流孤岛系统和该直流实际控制保护配置组成的、能够很好地模拟云广直流孤岛运行方式的RTDS平台,对孤岛运行方式下云广直流自动功率调整功能与送端小湾电厂AGC的相互配合关系进行了仿真研究。试验结果表明,对于在孤岛运行方式下的直流日负荷功率调整,送端电厂AGC日负荷曲线起着主导作用;利用直流频率限制控制(FLC)功能与电厂AGC协调控制,在稳态和扰动情况下均能基本上保持孤岛系统的稳定运行。     

金中直流送受端故障分析及对策研究

±500 kV金中直流工程起点于云南电网,落点于广西电网。金中直流投产后,广西电网不仅作为负荷中心,同时也是西电东送枢纽节点。随着鲁西背靠背直流工程及±500 kV观音岩直流送出工程投产,云南电网与主网异步运行,金中直流送受端电网结构及稳定特性发生巨大变化。对此,采用PSD-BPA机电暂态软件对金中直流投产后送受端故障进行仿真分析,研究其对送受端动态特性的影响,提出相应的稳控措施。     

中蒙直流输电工程送端孤岛频率控制问题

蒙古煤电资源通过中蒙直流输电工程直接送往我国华北电网京津唐负荷中心地区,直流输电系统送端采用"孤岛"运行方式。针对直流系统故障、受端地区交流系统故障后出现的送端频率快速上升问题,研究了利用安全稳定控制系统、机组高周切机保护、直流频率控制解决送端系统频率问题的有效性,并提出上述措施间协调配合的控制方案。仿真分析表明,利用综合控制手段能够较好地解决送端系统频率稳定问题,提高系统的稳定性。     

金中直流调制对送受端电网稳定性影响的研究

金中直流的调制功能对云南送端电网和广西受端电网的暂态稳定、动态稳定及热稳定水平具有重要影响。主要研究了金中直流功率提升/回降和直流频率限制功能对送受端电网稳定性的影响,并以2018年南方电网丰大极限方式作为基础数据,分析了金中直流功率提升/回降对系统暂态稳定和频率稳定的影响,及金中直流整流和逆变侧频率限制控制器对电网频率稳定的影响,并通过仿真分析验证了直流功率回降在解决受端系统热稳定问题中的作用。仿真和分析结论为金中直流工程控制保护试验中的调制功能测试和相关调制功能的定值整定提供了理论计算依据。     

计及储能SOC恢复的孤岛直流外送AGC模型预测控制

在交直流并联运行电网中,送端孤岛直流外送系统可避免直流闭锁故障所导致的直流潮流向交流通道大范围转移的问题,但孤岛系统缺乏大电网支撑,系统惯量小,调频能力有限,大规模新能源的随机性出力会给其频率稳定带来严重的影响.针对直流送端孤岛运行状态易于建模预测的特点,提出了计及储能荷电状态(SOC)恢复的孤岛直流外送自动发电控制模型预测控制方法.依据电网等效思路将孤岛电网等效为单一机网模型用于预测电网的未来行为动态;根据多步预测计算区域控制偏差预测值,构造目标函数使得预测值较大时储能系统和火电机组共同参与调频,预测值较小时对储能系统SOC进行恢复;在PSCAD/EMTDC中进行仿真分析,验证所提控制方法的有效性.     

云广直流带小湾和金安桥两个电厂的孤岛运行调试与分析

云南至广东±800kV直流输电工程送端楚雄换流站侧采用孤岛运行方式,可以较大幅度提高云南至广东现有交直流输电通道的送电能力。对该工程带小湾和金安桥两个电厂孤岛运行调试的分阶段计划和具体的试验项目进行了介绍,并基于实际完成的现场调试,对试验结果和孤岛系统的实际运行特性进行了分析。现场试验和分析结果验证了云广直流送端带两个电厂孤岛运行方式的可行性,从而为实际运行中采用孤岛运行方式打下了基础。     

新东直流送端被动孤岛运行的逻辑判别优化

直流在孤岛运行方式下送端为弱交流系统,安全稳定控制对电网的稳定运行十分重要。分析了新东直流输电处于孤岛方式运行下的控制策略,结合新东直流安稳控制策略的验证,开展了RTDS仿真试验,并针对试验中暴露出的现有稳控系统对小孤岛状态判别的缺陷,深入分析了稳控系统中电厂稳控装置动作的原理,提出了优化的小孤岛判别方法,并验证了该方法的有效性。所提方法对于稳控系统测试标准化具有重要的借鉴意义。     

金中直流送端电厂最少开机方式优化

为解决枯水期低负荷运行期间水电机组安全问题,基于对短路电流及有效短路比、跳入孤岛稳定性、低次谐波振荡分析,提出最少开机优化策略。为消除直流被动跳入孤岛后短路电流不足、存在功率振荡和低次谐振等风险,提出增加跳入孤岛主动闭锁直流功能,以确保小开机方式下跳入孤岛后设备安全。运行实践表明,采用所提枯水期送端电厂开机优化策略及实施跳入孤岛主动双极闭锁功能后,梨园和阿海电厂最少开机可优化至2台,从根本上解决枯水期部分机组长期空载运行导致的设备和厂房安全风险,且有效保证了跳入孤岛后直流和电厂相关设备安全。     

昆柳龙多端直流稳定控制策略设计及系统构建

±800 kV昆柳龙多端直流工程共由昆北、柳州、龙门三座换流站组成,昆北站为LCC型直流送端换流站,柳州、龙门站为MMC-VSC型直流换流站,通常作为受端运行。昆柳龙直流工程中采用的8000 MW大容量输电设计,工程投产后对送受端电网的稳定特性影响显著。同时,三端直流故障后灵活的极间、站间功率转带功能也将增加稳定控制策略的复杂性。梳理了多端直流线路故障再启动、在线退站以及稳定控制措施的动作时序,分析了直流故障及恢复期间不平衡功率下系统稳定性的变化,提出了各端换流站在不同交直流故障下的稳定控制措施。最后,以南方电网年方式数据为基础,设置了不同类型故障算例进行仿真分析,提出并验证了昆柳龙多端直流稳定控制策略正确性和有效性,为多端直流稳定控制系统构建提供了技术依据和设计参考。     

滇西北背靠背直流工程研究

滇西北地区小水电云集,距主网电气距离远,动态稳定问题突出。文章对直流背靠背工程在滇西电网应用的可行性进行初步研究,针对滇西北电网存在的问题,提出剑川直流背靠背方案,从动态稳定性、滇西水电外送能力、剑川直流背靠背故障对电网影响、投资回收年限等进行分析,结果表明剑川背靠背方案具有较好的技术经济性,可为云南电网的输电规划提供新的思路和依据。     

云南电网与南方电网主网异步联网实施阶段的系统风险分析

云南电网与南方电网主网异步联网实施期间,系统稳定特性将会发生显著变化。异步联网实施期间云南电力送出断面需要断开不同的500 k V交流联络线,同时由于鲁西背靠背直流、永富直流工程投产时间的不确定性,不同的异步联网过渡方案将影响电力系统的安全稳定。为了降低系统运行风险,本文提出了异步联网工程实施阶段的过渡运行方式,分析了系统稳定特性的变化规律,重点研究了电力系统稳定控制的系统适应性、第三道防线的配置、鲁西背靠背和永富直流的工程调试等方面,为提高电力系统安全稳定水平提出了合理建议。     

特高压直流送端孤岛系统频率稳定控制

特高压直流与大型水电机组配套电源采用送端孤岛运行方式,能有效消除由直流闭锁引起的潮流大范围转移、系统暂态功角失稳问题。但是,送端孤岛系统的频率稳定性是决定系统能否运行的关键因素之一。结合南方电网楚穗、普侨特高压直流孤岛的调试情况,研究了水电站与特高压直流送端孤岛系统超低频振荡的机理,提出了频率稳定控制策略;阐述了直流甩负荷导致部分机组调相运行的机理。机网协调控制RTDS试验平台的仿真结果以及特高压直流孤岛系统的现场调试结果表明了所提控制策略的有效性。     

异步联网后云南电网的频率特性及高频切机方案

异步联网后云南电网作为小负荷、大送出的多直流送端电网,频率稳定问题成为威胁电网安全运行的主要风险。研究了负荷模型、调速器参数对频率稳定性的影响,提出适应异步联网后多直流外送的送端电网高频切机协调配置原则,通过时域仿真对比分析了4种高频切机备选方案的适应性,提出了适应异步联网运行要求的送端电网高频切机方案。     

溪洛渡、糯扎渡直流输电规模对南方电网 安全稳定影响

考虑云南电网的负荷水平、开机方式、直流运行方式等因素,研究溪洛渡和糯扎渡直流采用5000MW或6400MW输电规模对南方电网影响,涉及南方电网的输电能力、安全稳定及电网适应性。研究结论是：直流规模越大,输电能力越高,但直流提高送电能力的比值越低;直流规模增大有利于减轻云南电网交流通道潮流,且在其他直流或交流线路发生严重故障时使云南电网处在较为稳定的状态,尽管在溪洛渡和糯扎渡直流发生双极故障时其本身需要切除的机组容量也增多。研究还表明,受端广东电网能承受这种直流规模,这种直流规模对南方电网主导振荡模式的阻尼影响也不大。     

渝鄂异步互联对华中电网运行特性的影响

针对规划的渝鄂异交流同步互联通道改造为背靠背柔性直流异步互联通道后对华中电网的运行特性的影响进行计算分析。比较了异步联网前后三峡近区短路电流变化情况,分析了四川电网内部发生大扰动后对华中电网安全稳定性的影响,以及华中系统小干扰稳定特性的变化情况。计算结果表明,渝鄂背靠背投运后,三峡近区短路电流减小,华中电网振荡模式有所变化,三峡近区的暂稳特性严重恶化,同时龙泉、恩施电网存在孤网运行的风险。针对上述问题提出新建龙斗四回、宜渔双回、恩渔四回的网架补强方案,验证了该方案的有效性。研究结果对华中电网规划、运行及国内同类直流工程设计都具有一定参考价值。     

特高压直流馈入湖南电网的暂态电压稳定分析

随着远距离跨区直流输电规模持续增长,受端电网暂态电压稳定问题日益突出。研究 ±800 kV祁韶特高压直流投运后的湖南电网负荷中心暂态电压稳定性。首先,构建一种暂态电压稳定指标,并以湖南电网为算例验证该指标的有效性;然后,从实际电网运行需求出发,提出一种保证直流受端电网暂态电压稳定的运行控制实用方法,并将该方法应用于制定湖南电网运行控制策略;最后,分析影响湖南电网接纳特高压直流能力的主要因素。     

云南电网直流背靠背工程方案比较

针对云南电网的动态稳定和滇西北富裕电力外送的存在问题,提出采用直流背靠背工程隔离滇西北中小水电和云南主网的工程设想,提出3种方案:剑川方案、黄坪方案和苏屯方案。通过技术经济比较,推荐剑川方案作为直流背靠背工程实施方案。进一步分析了剑川方案中直流逆变侧交流系统强度、直流背靠背故障对云南电网稳定的影响,以及直流背靠背对云南电网各个断面外送能力的改善。最后,建议将直流背靠背工程与500 kV串补工程相结合。