基于关键支路sBTTC指数幅相相关性的主导稳定形态判别与多级主动控制

大扰动冲击下,功角与电压两者相互影响、交互作用,主导稳定形态存在难以判别的问题,进而制约有效控制策略的制定。该文首先针对机组–机组、机组–负荷系统,通过支路两端节点空间位置遍历,分析不同失稳形态下支路两端节点电压幅值乘积Um Un和相位差△θmn空间分布的差异特征;其次,基于可表征电网稳定态势的简化支路暂态输电能力(simplifiedbranchtransienttransmissioncapability,s BTTC)指数,定义指数与其电压因子和相位因子的相关系数CCsBTTC-U、CCsBTTC-θ以及系数比CCRUθ。在此基础上,提出主导稳定形态判别方法和多级稳定控制策略。面向实际交直流混联电网,仿真验证判别方法连续监测主导稳定形态演变的准确性,以及多级控制策略降低失稳风险和限制失稳影响范围的有效性。     

基于广域支路响应的暂态电压失稳判据与控制

该文首先针对电压稳定分析的机组–负荷典型输电系统，研究随负荷功率增长的网络节点电压幅值、支路电流与无功的变化特征与规律，构建以支路响应为信息源的暂态电压失稳判据；其次，提出综合关键支路、准关键支路以及边界支路的判稳联合支路定位方法，分析支路无功变化方向以及不同失稳形态可能引起的判据误判问题，并提出解决方法，在此基础上，提出缓解暂态电压失稳威胁的主动控制策略。最后，针对3机10节点系统以及湖南特高压交直流混联受端大电网，仿真验证失稳判据正确性和主动控制的有效性。     

基于广域支路响应的功角与电压主导稳定模式判别及紧急控制

功角稳定与电压稳定是交直流混联电网机电暂态尺度内两种不同稳定模式,快速准确判别主导模式是实施有效控制的前提和基础。该文首先针对两种典型系统,分析不同主导稳定模式下节点电压的幅值与相位时空变化规律,以及不同交流支路段的响应特征差异;其次,利用基于响应信息的定量评价指数——简化支路暂态输电能力sBTTC指数实现不同模式下关键支路的统一识别;在此基础上,结合关键支路垂足电压位置、功率与相位变化率以及相位差大小等特征,提出主导稳定模式判别方法和降低系统失稳风险的紧急控制策略。面向交直流混联大电网的仿真结果,验证判别方法和紧急控制策略的有效性。     

基于sBTTC指数的主导稳定形态判别多场景验证——功角失稳场景

功角失稳是威胁交直流混联大电网安全稳定运行的重要形式之一，快速甄别功角失稳形态是实施切机组、送端速升直流外送功率等紧急控制的前提。为更有效判别出功角、电压主导稳定形态，对简化支路暂态输电能力(simplified branch transient transmission capability, sBTTC)指数进行了修正，弱化了原指数的相位因子。依据关键支路sBTTC指数与电压因子的相关性系数、与相位因子的相关性系数以及二者的系数比进行主导稳定形态判别；将支路垂足电压位于支路之上作为判别功角稳定形态的必要条件之一，以提升判别的可靠性。针对功角失稳的四种典型形式，即功角第一摆失稳、第二摆失稳，以及功角低频增幅振荡失稳、超静态稳定极限失稳进行验证，仿真表明判别方法对不同形式功角失稳均可准确有效判别出主导稳定形态。     

交直流混联系统电压稳定在线评估体系

在对现状/规划交直流混联电网电压稳定问题大量仿真计算的基础上,提出了电压失稳问题的分类方法;针对无短路冲击的大范围潮流转移问题,提出了分电压等级的综合考虑有功、无功潮流影响的电压稳定在线评估指标,电网仿真表明该指标既可有效评估负荷缓慢增长方式下的静态电压稳定水平,也可有效评估直流闭锁故障下系统的暂态电压稳定水平;在此基础上,提出了交直流混联电网电压稳定在线评估体系,依据故障性质不同采用不同的电压稳定判别方法,显著简化了在线计算规模、提升了计算速度。     

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。     

电力系统及规划

《特高压直流输电系统无功控制策略研究》,《电力系统无功配置的综合优化方法》,《综合考虑负荷增长和多预想故障的静态电压失稳预防控制策略》,《云电送粤交直流混联系统全过程动态电压稳定研究》     

受端交直流互馈特性的电网电压失稳机理分析

直流输电作为一种新兴的高效、低损耗的电力传输方式,得到了广泛的关注和应用。然而,在实际的电网运行中,受端交直流互馈特性可能会引起电网电压的失稳现象,对电网的安全运行造成了一定的影响。为此,通过分析受端交直流互馈特性对电网电压失稳的影响机理,探讨直流接入对受端系统电压稳定性的影响,通过算例验证直流受端无功-电压特性。该研究对于提高电网的稳定性和可靠性具有重要的理论和实际意义,也为后续相关研究提供了参考。     

基于广域支路响应特征的失稳预判与紧急控制

依据电网受扰响应连续监测暂态功角稳定态势,并适时实施紧急控制,对降低电网失稳风险减小故障损失,具有重要的理论意义和迫切的现实需求。该文首先解析机组功角摇摆过程中网络节点电压相位与频率的时空分布规律,研究不同支路段相频响应轨迹的差异特征;针对广域分布的多支路,利用简化支路暂态输电能力指数,识别可表征系统稳定态势的关键支路,并提出基于关键支路响应特征的失稳预判方法,以及降低失稳风险的紧急控制策略。交直流混联电网仿真结果,验证了基于广域支路响应特征识别关键支路并进行失稳预判及紧急控制的有效性。     

交直流混合系统电压稳定研究

分析了交直流混合系统电压稳定性的影响因素,指出负荷特性、发电机组及其控制元件、静止无功补偿器及高压直流对电压稳定性的影响尤为突出。通过对交直流混合系统电压稳定性分析方法的研究和探讨,提出了相关的预防电压失稳措施;针对目前对电压失稳本质的认识、研究方法和理论还不够完善的情况,分析了还未解决的有关交直流电压稳定性的关键问题,并指出了今后电压失稳的研究方向和重点。     

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。     

含电压源换流器的交直流混联电网无功优化模型

随着厦门柔性直流输电工程的建成投运,福建电网形成了以柔性直流输电通道与交流输电通道环网运行的交直流混联电网。为解决含柔性直流的交直流混联电网的无功优化控制问题,提出了一个含电压源换流器的无功优化模型,并采用分支定界法及原对偶内点法求解。所提模型及求解方法已在福建电网自动电压控制系统中进行了测试,实现了对辖区范围内机组、容抗器、有载调压抽头和电压源换流器等各类无功电压调节策略的在线实时优化计算,取得了较好的测试效果。     

基于特高压交直流混联电网的调相机无功补偿及快速响应机制研究

为了改善特高压交直流混联电网的无功功率调节能力,国网公司近年来在送、受端加装了很多了大型调相机。目前,大型调相机的暂态及动态特性复杂,主要受电机本体及励磁系统的影响,也与特高压交直流电网结构及故障等因素有关。为充分发挥和提升大型调相机对特高压电网电压的支撑作用,满足特高压交直流混联电网对大型调相机无功快速出力的需求,根据特高压直流的云-广±800kV电网结构搭建PSCAD/EMTDC仿真模型。结合目前实际的湖北电网运行特点,研究大型调相机对受端电网交、直流侧电网电压的影响。分析大型调相机对系统电压的无功支撑作用以及快速响应机制,为今后国家电网公司在特高压直流电网中安装大容量的调相机提供参考和建议。     

基于关键支路受扰轨迹凹凸性的暂态稳定判别及紧急控制

基于局部受扰信息,判别大扰动冲击下互联电网暂态功角稳定性,具有本地量测信息量少、实时响应实时判别、稳定判别计算量小等突出技术优点。该文首先分析了稳定与失稳两种情况下,发电机相轨迹与网络交流支路相轨迹几何特征的一致性;提出了基于临界断面中交流关键支路受扰相轨迹凹凸性的暂态稳定判别新方法;通过与快速失步解列装置整定参数的协调配合,获得了具备工程实施条件的时间裕度,在防控暂态稳定的第二道防线失效时,可作为避免失稳的紧急追加控制措施;交直流混联外送电网和特高压跨大区互联电网仿真结果,均验证了稳定判别方法和紧急追加控制的有效性。     

考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法

换相失败预测控制在减小换相失败风险的同时将增大直流系统的无功消耗,但当前研究均未考虑其在多回直流系统与受端电网之间无功交互的影响,因此提出了考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法。首先,分析了换相失败预测控制作用下交直流混联电网的态势演化规律。然后,综合考虑功率冲击和无功功率来评估各回直流系统对受端电网的影响程度,并据此对换相失败预测控制参数进行优化设置。最后,基于实际电网对所提协调优化方法进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法能在有效降低整体换相失败功率冲击的同时,避免直流系统吸收过多无功功率而威胁交直流混联电网的无功电压稳定,有利于故障后的无功电压态势向恢复稳定的方向演化。     

适应主导薄弱断面迁移的暂态稳定控制

为适应电网大扰动冲击下,表征机群主导失稳模式的主导薄弱断面动态迁移之复杂场景,需要制定相应暂态稳定控制策略。在薄弱断面关键支路识别方法,以及关键受扰轨迹几何特征判稳方法的基础上,针对大扰动冲击下主导薄弱断面迁移的复杂扰动场景,提出了以交流支路实时受扰电气量为信息源的暂态稳定控制策略,可有效降低系统失稳风险。大容量长距离交直流混联输电系统仿真结果,验证了控制策略的有效性。     

考虑直流电压交互影响的交直流混联系统无功规划

多馈入直流将对交直流混联系统的安全稳定运行产生重大影响。提出适用于交直流混联系统中直流输电间的系统和平均电压交互影响因子的定量计算方法;提出一种考虑直流输电间电压交互影响的交直流混联系统无功规划方法,上层规划以降低直流系统间电压交互影响为目标,下层规划以降低网损和无功投资成本最小为目标。IEEE 39节点扩展系统的无功规划仿真和分析表明,所提方法对交直流混联系统的电压稳定性具有良好的改善作用。     

电网动态无功配置选址的修正轨迹灵敏度分析法

随着特高压交直流混联电网的深化发展,系统对电压及无功调节的要求越来越高,动态无功补偿装置的应用前景趋好,然而目前仍缺少实用的能指导动态无功配置选址的有效方法。为此,提出了一种基于静态灵敏度、时域仿真和轨迹灵敏度的动态分析与静态分析相结合的修正轨迹灵敏度分析方法,该方法可有效反映动态无功补偿装置对系统各节点电压的全局改善程度,为动态无功最优配置选址提供量化指标。最后,通过IEEE39母线系统和特高压交直流混联电网,验证了该方法的正确性与有效性。     

考虑静态和暂态电压稳定的交直流混联系统综合无功规划方法研究

随着直流输电的大规模建成和负荷需求的不断增加,我国电网形成了交直流混联系统,可能会对电网的静态和暂态电压稳定性带来一定的影响。无功规划可增强电网的安全稳定运行能力,现有研究多为仅考虑静态电压稳定性或暂态电压稳定性的无功规划,为此,该文提出了同时考虑静态和暂态电压稳定性的交直流混联系统综合无功规划方法。首先,该文定义了暂态电压稳定评估指标,并给出了综合无功规划的选址方法,然后建立了基于双层规划法的综合无功规划模型,旨在以最低的无功投资成本提高电网的静态和暂态电压稳定性。最后,通过对IEEE39扩展系统和实际电网算例的分析,验证了综合无功规划方法的有效性及实用性。     

基于广域支路响应的功角失稳主动解列控制

主动解列控制是限制扰动波及范围、阻断连锁反应路径和减小故障造成损失的有效措施,对保障电网安全稳定具有重要意义。该文首先研究功角摇摆过程中机组与支路的响应特征,分析多支路互连电网中传输功率转移规律与失稳进程。其次,提出基于简化支路暂态输电能力定量评价指数的关键支路与准关键支路识别方法。再次,提出基于关键支路响应特征的功角失稳综合判据、联合准关键支路的解列割集搜索方法以及主动解列控制策略。最后,面向实际交直流混联电网的严重故障仿真结果,验证所提策略具有失步割集搜索准确、主动解列控制快速等技术优点,可降低直流功率大幅波动以及新能源低压脱网等连锁反应风险。