同步和异步运行电网暂态电压稳定性分析

随着直流输电快速发展,交直流混联电网暂态稳定问题越来越突出,将同步运行大电网通过直流线路实现异步互联成为一种新的思路。同步大电网异步运行后,暂态稳定问题尤其对于直流闭锁故障后引发的功角稳定问题有所好转,但异步运行后暂态电压稳定风险依然存在。本文从实际运行的大电网入手,建立了同步和异步运行2种交直流混联电网的等值模型,通过理论分析和仿真计算,揭示了直流故障和交流故障导致这2种电网暂态电压失稳的风险,并探讨了影响交直流混联电网暂态电压稳定性的因素。结果表明大电网异步运行能有效避免大面积电压失稳,但系统薄弱网架或潮流分布不均处仍可能存在局部电网功角失稳或电压失稳。     

考虑系统故障响应轨迹的交直流混联电力系统暂态能量计算方法

为提升直接法分析交直流混联电力系统暂态稳定的准确性,提出了一种考虑系统近似轨迹的交直流混联电力系统暂态能量计算方法。通过对交直流混联电力系统等值模型仿真得到系统近似故障响应轨迹,根据系统轨迹上直流端口电压、相角以及直流电流的取值确定直流端口传输功率,进而沿系统轨迹对直流端口功率进行积分,计算直流系统势能,提升了交直流混联电力系统暂态能量计算结果的准确性。分别运用所提方法和不计系统响应轨迹的能量函数计算方法对交直流混联电力系统测试算例进行分析,并与PSD-BPA时域仿真结果对比,验证了所提方法的优越性。     

基于网络能量的交直流混联电力系统暂态稳定评估

利用网络变量运行轨迹分析交直流混联电力系统的暂态稳定性，能够更加直观地展现分析结果，为暂态稳定的局部控制提供理论基础。首先，基于网络结构构建了适用于混联系统的暂态能量函数，依据直流线路有功功率的分布规律构造了直流线路势能函数；其次，构建了针对直流线路势能的稳定性判别指标，定量分析了混联系统的受扰程度和割集位置；最后，仿真计算改进后的新英格兰10机39节点系统，结果表明直流线路位置不同，其势能的稳定性不同，并且直流线路的接入不改变系统的割集分布，所提指标能够有效量化评估交直流混联电力系统的暂态稳定性。     

提升交流系统暂态稳定性的多端直流最优紧急功率控制

随着新能源在电力系统中的占比日益增大、系统有效惯量不断降低,交直流系统的暂态稳定性问题变得尤为突出。为解决交直流混联系统有效惯量降低、有效阻尼下降导致的功角稳定性问题,提出一种基于最优控制的多端直流(MTDC)系统的紧急功率调制方案。通过对直流潮流方程在电压平衡点处线性化,建立了含有直流网络功率调制控制的交直流混联系统模型。以发电机转子转速偏差和控制能耗最小为目标,考虑直流母线电压、直流电流、换流器功率等运行约束,得出最优控制律。基于三机九节点的交直流混联系统非线性数值仿真,表明所提控制方案在系统故障和负荷突变情况下均可有效抑制多机系统的第一摇摆,提高交直流系统的暂态稳定性。     

交直流混合系统中交流故障对直流的影响分析

为研究交直流混合输电系统的运行特性,提高交直流混合输电系统的运行管理水平。分析了天生桥地区交直流混合输电系统的典型故障、天广直流系统区外故障下交、直流保护动作情况和直流系统运行特性,结果表明交流系统故障下直流输电系统具有较好的稳定特性,但交、直流保护配合和直流系统保护配置存在不足,提出在考虑直流一次设备承受故障冲击能力的基础上交直流系统保护以及直流双极保护的配合问题。     

特高压直流故障对交流系统稳定性的影响分析

基于2016年新疆特高压交直流混联送端电网不同的运行方式,仿真分析±800 kV特高压直流输电系统发生不同类型的故障时对哈密地区与近区交流系统电压的影响;并且针对不同的故障形式采取不同的控制策略,分析不同控制策略对于交直流混联系统运行电压的影响。研究结果表明,在直流系统发生故障时,从故障类型来看,直流单极闭锁故障时,富裕功率小,对系统稳定运行影响小;双极闭锁故障时,富裕功率大,从而引起沿线交流母线电压的降低,严重时则引起电压失稳,对系统稳定运行影响大;发生换相失败对系统暂态电压稳定性影响较大。随着直流外送功率的不断增大,无论是直流双极闭锁故障还是换相失败故障均会出现暂态压升更加严重的局面。     

半波长输电系统运行特性的全电磁暂态仿真研究

为了同时准确模拟半波长输电线路波传播过程及其落点电网的运行特性,建立了含特高压半波长输电工程的华东大规模交直流混联电网的全电磁暂态仿真模型,建立其稳态运行方式,研究了半波长线路稳态运行特性;通过模拟半波长输电线路区内故障和区外交直流电网发生的严重故障,分析了半波长输电系统暂态运行特性及其与交直流相互影响。研究表明,半波长线路区内故障比区外故障对电网系统的影响更加严重,线路的首端和末端发生故障时,发生换相失败的直流回数和次数较多,故障后系统均能恢复稳定运行;半波长线路安装避雷器后能够提高系统的稳定性,减少直流换相失败的回数和次数,提高线路的输送能力。     

交流系统故障对直流输电系统的影响及改进建议

远距离、大容量、交直流混合运行电网中,交直流系统间的相互影响非常复杂。文中以南方电网交直流混联系统运行实例为基础,讨论了直流系统控制功能在交流系统故障期间的作用,分析了交流系统故障时可能误动的相关直流保护监视功能及换流变和站用变保护等,并给出了相应的改进建议。这不仅有助于提高直流输电系统的运行维护水平,确保交直流系统的安全稳定运行,还为未来直流输电系统的设计、交直流输电系统控制保护功能的合理配合等提供了有益的参考。     

大规模交直流混联电网暂态特性仿真分析

为了详细研究大规模交直流混联电网中交流线路故障后对继电保护的影响,需要首先对其电气暂态特性进行深入研究。基于实测参数,在ADPSS上建立了HD地区交直流混联电网机电-电磁暂态混合仿真模型,在故障仿真的基础上研究了交流故障引起的多条直流系统换相失败期间交流系统的暂态电气特性。仿真研究结果表明,对于交直流集中落点的负荷中心,交流系统故障期间会引起局部电网电压跌落,造成相关的多条直流线路换相失败,进而引起换相失败期间交流暂态特征以及系统等效序阻抗变化,为下一步研究换相失败对交流保护的影响奠定了基础。     

交直流混联电网中交流暂态侵入对直流继电保护的影响分析

为减少交流系统故障情况下直流继电保护误动作事故的发生,引入交流暂态侵入(IAST)的概念,为交直流混联系统中直流继电保护的设计与运行提供新的视角。首先分析了IAST及其暂态响应的机理、形式、特征等。在此基础上,分析了IAST给直流继电保护带来的问题和挑战。结果表明,IAST使得换流器区保护与换流变压器区保护之间的权责不清,导致以100 Hz保护为代表的直流保护与交流保护之间的时序配合不当,影响到直流保护的动作定值与性能。在保证直流输电系统一次设备安全的前提下,可通过改进保护逻辑、优化定值等手段,最大限度地提高交直流混联系统的运行效率和可靠性。