新一代调相机与电力电子无功补偿装置在特高压交直流电网中应用的比较

针对特高压交直流混联电网建设过渡期呈现出的新特性与稳定运行风险,该文以特高压直流接入对近区动态无功的实际需求为导向,从运行原理、响应特性及应用实例仿真等多个角度出发,比较了新一代大容量调相机与目前电网中应用较多的SVC、STATCOM一类基于电力电子技术的动态无功补偿装置之间的差异。对比分析的结果表明,新一代调相机具有更强的动态无功支撑能力与暂态电压调节能力,更适合于我国当前特高压直流工程输送容量大、送端短路容量不足、受端多回直流集中馈入下电压支撑能力不足的电网结构特点。     

基于调相机的直流近区电压无功协调优化方法

对特高压多直流馈入受端电网而言,直流连续换相失败已成为受端电网首要关注和解决的重要问题。分析了调相机抵御直流换相失败的效果;在研究调相机稳态出力可行性基础上,确定了调相机稳态和暂态出力配合的控制目标,提出了在暂态无功支撑约束下调相机无功协调优化方法,同时考虑了与直流换流站交流滤波器的协调配合。最后基于实际电网仿真验证了所提策略的有效性。     

同步调相机对分层接入特高压直流输电系统的暂态过电压抑制作用研究

目前已有特高压直流工程采用分层接入方式,同时随着新能源发电占比的提高,送端电网面临着暂态过电压的问题,同步调相机可以抑制过电压,有必要深入研究同步调相机对分层接入特高压直流输电系统暂态过电压的抑制效果。建立了含同步调相机的分层接入特高压直流输电系统模型,理论分析了同步调相机对暂态过电压的抑制机理,针对降功率运行、双极运行双极闭锁、双极运行单极闭锁和高低端换流器同时换相失败4种不同工况,研究了不同台数同步调相机对暂态过电压的作用效果,最后提出了基于暂态过电压的短路比增量指标,定量评估了同步调相机对暂态过电压的作用效果。结果表明所提指标可有效定量评估同步调相机抑制暂态过电压的作用效果,当分层接入特高压直流输电系统整流侧交流系统短路比在3~8变化,投入1台同步调相机后整流侧交流系统基于暂态过电压的短路比增量为0.106~0.396,投入2台同步调相机后基于暂态过电压的短路比增量为0.251~0.788,因此,投入同步调相机可等效提高交流系统短路比,有效抑制送端暂态过电压。     

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。     

应对多馈入直流换相失败的同步调相机布点方法

特高压直流输电网受端交流故障诱发的直流换相失败会造成系统短时大量功率短缺,对系统安全稳定性带来巨大威胁。同步调相机因其强大的动态无功支撑能力,在应对多馈入直流换相失败及加快系统暂态恢复过程方面受到了越来越多的关注。从多馈入直流间相互作用角度出发,分析了调相机应对多馈入直流换相失败的优势,结合多馈入交互作用因子、多馈入有效短路比及相对暂态电压跌落面积指标,逐层确定最佳的动态无功补偿站点,提出一种可运用于工程实际的调相机应对多馈入直流换相失败的布点方法,并在华东电网数据典型运行方式的基础上进行了仿真验证。     

加装同步调相机对多直流馈入受端电网的影响分析

随着直流的大规模馈入,受端电网运行特性发生显著变化,大量本地机组关停,导致动态无功储备和电压支撑不足问题凸显,电网承受扰动能力下降,因此迫切要求配置同步调相机等动态无功补偿装置。通过仿真软件对电网加装调相机前后的电压稳定裕度、引起直流换相失败的交流故障范围及短路电流水平进行仿真计算和比较分析,全面评估了多直流馈入受端电网中时加装调相机后对系统运行的影响。该研究为同步调相机布点配置和参数选取提供有效参考和依据,有助于推进多直流馈入大受端电网时同步调相机配置工作的开展。     

基于IFAHP和TOPSIS的直流弱送端电网调相机配置方案综合评估

为提高特高压交直流混联电网稳定运行水平,同步调相机已广泛应用于特高压直流送受端电网。提出一种直流弱送端电网调相机配置方案综合评估方法。文章建立调相机配置方案综合评估指标体系,共包括暂态过电压、稳态过电压、暂态电压稳定、有效短路比和投资费用等5个评价指标;采用直觉模糊层次分析法(IFAHP)确定评价指标的权重,IFAHP法能较好地刻画决策人员进行评价指标比较时的不确定性;基于逼近理想解排序法(TOPSIS)对方案进行排序。实际工程算例验证了所提调相机配置方案综合评估方法的合理性和有效性。     

多直流馈入华东受端电网暂态电压稳定性分析

基于2015年“三华”特高压规划电网的丰大运行方式,利用短路比和多馈入短路比指标分析了华东受端电网的强度,并讨论了受端系统网架调整和直流系统落点位置对短路比／多馈入短路比的影响。采用PSD-BPA暂态稳定程序,分析了华东受端电网在各种故障下的暂态电压稳定性。结果表明：直流系统落点位置对华东受端电网强度的影响较大;交直流...     

调相机参与多直流馈入受端电网紧急控制策略研究

随着特高压直流大规模馈入,受端电网运行特性发生显著变化,系统动态无功储备和电压支撑不足问题凸显,迫切需要配置调相机等动态无功补偿装置。首先研究了调相机对多直流馈入受端电网运行及直流换相失败特性的影响,其次分析了现有常规控制模式下调相机抑制直流连续换相失败方面的不足,提出了调相机参与紧急控制的策略思想及系统架构,最后基于实际省级电网仿真验证了所提策略的有效性。     

考虑过电压抑制的特高压直流弱送端系统无功控制策略

直流闭锁等扰动引起的送端电网过电压,已成为限制直流输送能力和新能源消纳的主要约束。基于±800 k V扎鲁特—青洲(简称鲁固)特高压直流弱送端电网,结合扎鲁特换流站调相机工程和东北电网系统保护建设,提出了协调换流站滤波器(电容器)、调相机及换流站近区同步机组的过电压抑制策略。一方面,电网稳态运行时,充分利用换流站及其近区调相机和同步机组补偿阀组消耗无功,减少滤波器(电容器)的投入量,从而降低直流闭锁滤波器(电容器)滞后切除引起的暂态过电压。另一方面,调相机和同步机组无功输出增大,为抑制直流闭锁潮流大规模回退引起的稳态过电压提供了充足的回降无功备用。最后基于鲁固特高压直流送端电网验证了策略的有效性。     

同步调相机对受端省级电网运行影响及控制策略研究

同步调相机作为特高压直流配套工程投产后,开展其对受端电网运行影响以及协调控制策略研究具有重要现实意义。首先分析了大型同步调相机的无功运行特性,建立了不同时间尺度下的调相机无功电压模型。其次通过华东实际电网算例,仿真分析了对电压特性、短路电流以及换相失败等的影响。仿真结果表明,调相机接入后可以有效提升电压支撑能力,显著增强电网强度,降低换相失败风险,验证了理论分析的正确性。最后提出将调相机接入AVC统一调配,并采用较小静态调差系数和稳态迟相运行的控制策略,可充分发挥调相机的动态无功支撑作用。     

大规模新能源直流外送系统调相机配置研究

针对抑制送端电网暂态过电压的技术需求,首先分析了送端电网暂态过电压的影响因素;然后构建了直流外送试验仿真系统,基于机电暂态仿真,考虑分布式调相机及其分层分散配置的作用,分别提出了调相机集中和分散接入不同电压等级配置方案;最后通过对比各方案给出了大规模新能源直流外送系统调相机配置建议,研究结果表明在各新能源汇集站低电压等级侧分散配置小型化调相机,不仅可以全面解决送端系统的暂态过电压问题,还能进一步提高经济性。     

直流馈入受端电网“空心化”形势下的稳定特性分析及解决措施

随着国家对“西电东送”战略逐步重视以及清洁能源大范围优化配置能力的持续提升,特高压多直流馈入后替代受端电网常规电源而导致受端“空心化”趋势可能成为一个较为普遍的问题。主要以青豫直流馈入河南及华中电网为例,分析了直流馈入受端电网后的潮流疏散、电压稳定、功角稳定、小干扰动态稳定及多馈入短路比等主要特性变化。计算结果表明,直流工程可有效提升受端电网供电能力及电力互济能力,但直流落点近区可能存在潮流疏散不均衡、暂态电压、功角及系统动态稳定性降低,及现有跨区直流多馈入有效短路比降低等问题。针对上述问题提出合理安排运行方式及受端交流网架加强工程与直流工程同步的建议,并验证了建议的有效性。研究结果对规划、运行及国内同类直流工程设计都具有较强的参考价值。     

特高压交流对四川电网多送出直流输电系统影响评估

雅安—荆门1 000 kV特高压交流投运后,四川电网将形成全世界独有的特高压交直流混联输电系统。为评估特高压交流投运对四川电网多送出直流输电系统的影响,针对四川电网2012年丰大运行方式,利用多馈入交互作用因子、多馈入运行短路比等评估指标,通过小干扰稳定性分析和仿真分析,对雅安—荆门1 000 kV特高压交流投运和未投运两种运行方式进行对比。结果均表明特高压投运后能有效提高四川电网三条直流系统的送端交流系统强度,减小送端换流站之间的交互作用,提高系统小干扰稳定性,提高短路电流水平和降低暂态过电压水平。     

含同步调相机的直流换流站稳态无功协调控制策略

网源稳态调压方式会对系统动态无功支撑能力产生直接影响。针对特高压弱受端电网电压稳定性下降的问题,提出了一种直流换流站内滤波电容欠补偿、同步调相机迟相运行的稳态无功协调控制策略。同步调相机自动电压控制(AVC)子站作为控制中枢,与直流控保系统进行运行信息、动作指令信息和动作报文信息通信,以交直流系统无功交换量为控制目标,通过同步调相机与滤波电容无功置换,达到减少滤波电容投入组数、增加同步调相机稳态无功出力的目的,从源头上减少交流电压跌落导致的直流换流站无功补偿缺额。基于雅中—江西特高压直流投运后的江西电网规划数据,在PSASP仿真平台上开展潮流计算与暂态稳定分析。不同工况下的仿真结果表明,所提协调控制策略可以有效降低弱受端电网电压失稳的风险,提升直流功率的消纳能力。     

特高压交流对四川电网多送出直流输电系统影响评估

雅安-荆门1000 kV特高压交流投运后,四川电网将形成全世界独有的特高压交直流混联输电系统.为评估特高压交流投运对四川电网多送出直流输电系统的影响,针对四川电网2012年丰大运行方式,利用多馈入交互作用因子、多馈入运行短路比等评估指标,通过小干扰稳定性分析和仿真分析,对雅安-荆门1000 kV特高压交流投运和未投运两种运行方式进行对比.结果均表明特高压投运后能有效提高四川电网三条直流系统的送端交流系统强度,减小送端换流站之间的交互作用,提高系统小干扰稳定性,提高短路电流水平和降低暂态过电压水平.     

新型大容量调相机在特高压直流输电中的应用研究

结合特高压直流输电大规模应用带来的无功动态调节问题,通过调相机与其他无功装置的优缺点比较,对调相机运行特性仿真分析,以及一起受端换流站调相机应用效果分析,证明其优良的次暂态、暂态、稳态特性适合在直流输电系统发生低电压及过电压故障时,发挥其逆向无功调节特性,对于快速恢复故障作用明显。     

UHVDC分极分层接入方式及其运行特性

在现有分层接入方式的基础上,提出分极分层接入方式。首先对特高压直流输电接入受端电网的两种分层接入方式,从经济性、多馈入短路比指标方面进行对比分析。继而基于PSCAD/EMTDC仿真平台,对分层接入500kV/1 000kV受端电网的±800kV特高压直流输电系统搭建了两种分层接入方式的仿真系统。最后对两种分层接入方式的特高压直流输电系统的稳态、动态及暂态特性进行比较分析。研究结果表明:分极分层接入方式不仅能有效提高受端电网的多馈入短路比,增强受端电网的电压支撑能力,而且具有良好的稳态及动态响应,更重要的是能够实现两个逆变站换相失败的分层隔离,提高特高压直流输电运行的可靠性。文中针对分极分层接入方式中单极停运或双极功率不平衡时接地极电流过大的不足,提出了抑制接地极电流的措施。     

多回特高压直流分层馈入模式下交直流混联系统的稳态特性分析

针对多回特高压直流单层接入特高压交流电网、单层接入超高压交流电网及分层接入特高压和超高压交流电网这3种模式,从多馈入短路比、交流系统稳态电压以及直流极限传输功率3个角度分析交直流混联系统的稳态特性,并提出基于自组织临界慢过程的直流极限传输功率分析方法。通过对两回特高压直流馈入的某区域电网进行仿真计算,验证分析方法的有效性。结果表明在一般情况下,采用分层馈入模式有助于提高系统的多馈入短路比,增强交流系统对特高压直流的电压支撑能力。     

特高压直流运行风险评估技术研究及应用

特高压直流输送容量大、外部运行环境复杂、一二次设备繁多,一旦故障将对送受端同步交流电网造成较大影响,实时运行中亟需研究构建特高压直流运行风险评估技术。构建了特高压直流运行风险评估总体框架,描述了直流一二次设备建模情况,提出了针对特高压直流运行特点的在线分析关键技术,最后给出了直流闭锁、再启动和换相失败、多馈入短路比等核心分析模块。相关成果已在相关调度机构部署,保障了特高压互联电网的安全运行。