长三角地区多直流馈入及交直流相互作用特性述评

随着长三角地区电力负荷的增长以及西部水电资源的大力开发,我国中路远距离"西电东送"规模迅速扩大,大容量电力由高压直流输电(HVDC)输送.长三角地区即将成为一个具有多馈入直流系统的负荷中心,直流系统输送容量之大、落点之密集在国际上不多见.对长三角多馈入直流输电系统的概况及其特点进行了介绍.描述了多馈入直流输电系统各种相互作用特性,并对研究不同相互作用的研究方法、分析工具和评估指标进行了评述.在此基础上,针对长三角多馈入直流输电系统的特点,对其交直流系统间相互作用的特性及其研究方法给出了一些思路.     

多模块互联电力电子系统特性研究进展

由多个具有独立和完整功能的电力电子变流器通过相互级联和并联的方法连接起来,已经成为构成现代各种先进的复杂电力电子系统的基本形式。现有的电力电子技术体系大都是讨论单个变流器与简单特性的电源或负载之间的相互作用并进行相应的分析和设计的,对多模块(变流器)互联而成的电力电子系统中变流器之间的相互作用(包括级联时电源变流器和负载变流器之间的相互作用、并联变流器之间的相互作用等)以及由这种相互作用表现出来的整个电力电子系统的特性,亟待进行深入的认识和研究。本文将概述在多模块互联电力电子系统的稳定性和动态特性领域国际上近年来的发展历史和现状,并汇报总结作者所在的课题组近年来在该领域所取得的成果。     

多运行方式下风电机组变频器参与次同步相互作用的分析与抑制

大规模风电经串补线路进行远距离传送存在引发次同步相互作用的风险,系统运行方式、串补度及变频器控制参数为主要影响因素。采用概率法和模式分析相结合,分别在含双馈感应型和永磁同步型风电场系统中,研究多运行方式下风电串补系统的次同步相互作用。利用参与因子进行模式识别,研究了串补度对次同步振荡模式及概率稳定性的影响,引入概率灵敏度指标分析起主导作用的变频器PI控制参数,并基于风电机组变频器提出一种鲁棒抑制次同步相互作用的附加阻尼控制策略。仿真结果表明,双馈风电串补系统中易产生次同步控制相互作用,在网侧变频器加装鲁棒DFIG-PSS能实现其有效抑制,而永磁同步风电机组对这一相互作用具有免疫特性。     

电力系统稳定性物理模拟实验研究

为进一步分析电力系统稳定性问题,以华中科技大学研制的WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台为实验平台,结合电力系统稳定性分析基本理论,系统地进行了电力系统静态和暂态稳定性物理模拟实验、发电机功率特性和功率极限实验。研究了在无励磁调节、手动调节及自动励磁调节情况下,发电机组的功率特性和功率极限的测定。通过电力系统暂态实验观察了不同故障类型、故障切除时间对暂态稳定的影响。研究结果表明,为提高电力系统稳定性所采取的一些措施可行,还分析了各种措施的原理、实用范围及特点并进行了对比,提出实际应用中应根据电力系统的实际情况具体分析、实施。     

并联电容补偿导致负阻尼现象成因初探

在考虑各种动态环节的基础上,研究了并联电容器补偿对电力系统阻尼特性的影响。首先 利用Heffron-Phillips模型,从理论上对该问题进行了详细的分析,解释了以往仿真研究中发现的 负阻尼现象,并对其出现的规律进行了深入的分析和讨论。进一步利用一个10母线系统和新英格 兰10机39母线系统对理论分析的结果进行了验证。研究结果对提高电力系统小扰动稳定性具有 一定的指导意义。     

计及锁相环的直驱风电机组间相互作用模型及机理分析

为了研究直驱风电机组间的相互作用,提出考虑锁相环的直驱风电机组间相互作用模型及分析方法.首先考虑频率耦合特性,利用谐波线性化方法建立单台直驱风电机组序导纳模型.其次考虑锁相环建立2台直驱风电机组间相互作用模型,研究2台机组之间的相互作用机理.然后根据锁相环动态特性,将其分为衰减振荡状态和非振荡状态,分析锁相环在不同情况下对2台直驱风电机组间相互作用的影响,研究总结了锁相环对2台机组间相互作用振荡特性的作用规律.最后对2台直驱风电机组并网系统进行时域仿真,并与频域分析进行对比,验证了考虑锁相环的2台机组间相互作用模型及分析方法的合理性.     

电力系统稳定的正规形分析法的效率研究

应用正规形理论分析电力系统动态稳定性,可以有效地揭示系统动态模式间的非线性相互作用,有利于理解和研究电力系统动态现象、动态行为和动态特性。通过分析电力系统动态数学模型和正规形算法模型的稀疏特性,探讨了正规形算法的存储效率和计算效率问题。所得结论可用于指导电力系统动态稳定的正规形分析程序的开发。     

并联电容补偿导致负阻尼现象成因初探

在考虑各种动态环节的基础上，研究了并联电容器补偿对电力系统阻尼特性的影响。首先利用Heffron-Phillips模型，从理论上对该问题进行了详细的分析，解释了以往仿真研究中发现的负阻尼现象，并对其出现的规律进行了深入的分析和讨论。进一步利用一个10母线系统和新英格兰10机39母线系统对理论分析的结果进行了验证。研究结果对提高电力系统小扰动稳定性具有一定的指导意义。     

阵列式多管集成静电雾化试验分析

为了减小甚至消除多管集成静电雾化（multiplexed electrostatic atomization,MES）中相邻毛细管荷电射流间电场的相互作用,探索和优化MES雾化特性,通过设计错位毛细管阵列来扩大喷雾源间距,并在静电场中加介质来减小射流排斥作用,改善了电场均匀性。对不同介质作用下MES的雾化特性进行了试验...     

微电网动态稳定性研究述评

在微电网内部,电力电子变换器接口型分布式电源广泛存在。电力电子接口微源与传统交流同步发电机在功率变换、控制策略和动态特性方面差异性较大,控制方法的多样性以及电力电子接口微源的高渗透率将给低惯量微电网的安全稳定运行带来严峻挑战。同时,多类型微源、多类型负荷在微电网内混合共存,可能引发源源耦合交互、负荷间交互以及源荷交互,不同特性的设备间相互作用将重新塑造区别于传统电力系统的动态响应特性,并诱发稳定性问题。首先对近年来国内外微电网稳定性的研究进行评述,归纳总结可再生能源渗透率不断提升下微电网典型运行特性和存在的动态稳定性问题;在微电网动态稳定性分类的基础上,分别从微电网动态稳定问题和微电网动态稳定分析方法两方面对微电网稳定性的研究动态进行分析、评价和探讨;最后,预测和探讨了微电网稳定性研究的发展趋势。     

直流输电系统控制参数对交直流连接母线电压幅值的影响

该文采用灵敏度分析方法对交直流输电系统稳态运行条件下的相互影响做了详细分析。讨论了不同控制方式下的直流输电系统控制参数改变使得它输送的有功功率和吸收的无功功率发生变化,导致交直流连接节点电压的变化。分析了交直流系统之间联结节点上交流电压变化对直流输电系统的影响。该文结合交直流输电系统的计算结果,总结了交直流输电系统控制变量之间相互影响的方式和大小,对认识交直流输电系统之间稳态运行条件下的相互作用有实用的价值。     

直流输电系统控制参数对交直流连接母线电压幅值的影响

采用灵敏度分析方法对交直流输电系统稳态运行条件下的相互影响作了详细分析。分析了直流输电系统控制参数变化对直流输电系统输送的有功功率和需要的无功功率的影响,进而导致交直流连接节点电压的变化情况。采用解耦求解与联合求解2种方法讨论了不同控制方式下,直流输电系统控制参数对交直流连接母线电压幅值的影响。结合交直流输电系统的计算结果,总结了直流输电系统电压设定值、电流设定值、触发角(或熄弧角)设定值、功率设定值以及换流变压器变比对换流器有功功率和无功功率的影响,以及这些控制量对交直流连接母线电压幅值的影响。其影响的大小和方向取决于系统采用的控制方式以及系统网络参数。运用所提出的方法易从计算得到的灵敏度矩阵中分析交直流输电系统之间稳态运行条件下的相互影响。     

Practice and Prospect of AC/DC Hybrid Power Grid in Southern China

China Southern Power Grid is a unique EHV AC/DC hybrid transmission network that operates in China. In its service area, the distribution of energy resources and the development of economy are extremely unbalanced, so long-distance and bulk power transmission are needed; besides, the geography and climate conditions are serious, rains, fogs, lightning and typhoon as well as high temperature are common all the year round. Facing these challenges, the power grid enhanced stability control, improved the equipment and strengthen the network structure. In the future, the power grid plans to optimize the disposition of power sources and build digitalized power system.     

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。     

受端负荷模型对交直流系统稳定性的影响

分析负荷模型对多馈入交直流系统功角稳定性的影响。在远方电源向负荷中心送电的多馈入交直流系统中，受端负荷为动态负荷或恒功率负荷时，系统的功角稳定性差；受端负荷为恒电流负荷，特别是恒阻抗负荷时，系统稳定性较好。同时分析了负荷模型对采用直流简单模型进行快速扫描的精度影响。通过量化分析方法揭示了上述现象的机理。     

交直流电力系统关联测量分散励磁控制

介绍了交直流电力系统关联测量分散励磁控制的建模方法和控制规律的求取, 所得控制规律既可以分散实现,又能保证全局稳定且性能最优.通过一个典型交直流电力系统(EPRI-36系统)的小干扰稳定计算和暂态仿真表明,关联测量分散励磁控制下的闭环系统在功角稳定性、电压调节精度以及小干扰稳定性方面均优于常规励磁附加PSS.从特征值比较看,关联测量分散励磁控制下的小干扰稳定性可以接近全状态量反馈控制时的性能.     

交直流混合输电系统灵敏度分析

研究了稳态条件下交直流(AC/DC)混合输电系统中交流(AC)子系统与直流(DC)子系统之间的相互作用和相互影响.采用灵敏度分析方法,分析和讨论了DC系统控制参数对AC/DC混合系统运行特性的影响,以及在DC系统存在的条件下,AC系统控制量对AC系统其他变量的影响.系统地分析和计算了AC/DC系统的各类灵敏度矩阵,这对潮流控制、参数调整和电压估算等问题都有实际的意义.     

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。     

交直流混合系统的概率稳定性分析

提出了一种考虑复杂故障模式的概率稳定性计算方法，并采用非序贯蒙特卡罗仿真实现之，重点模拟了多种交直流稳定控制措施，完善了系统和节点的风险指标，并以修改的EPRI－36系统为例进行了分析计算；将各种稳定控制措施、发电机模型、负荷模型和保护系统整定值对计算结果的影响进行了统计分析，验证了机组模型精度、保护动作时间和直流控制对系统稳定性的显著影响，证明了该文所提出的模型和算法是可行的、合理的。