异步互联格局下川渝送端电网的频率稳定特性与控制策略

川渝电网与三华电网、西北电网异步互联后,大容量特高压直流输电系统(ultra high voltage direct current,UHVDC)一旦发生双极闭锁故障,会造成川渝送端电网的巨大功率盈余,导致系统频率急剧升高甚至诱发频率失稳、系统解列等重大安全事故。因此,迫切需要研究异步互联格局下,直流闭锁故障对川渝送端电网频率稳定的影响及其控制策略。该文基于异步互联后川渝送端电网2020年大方式运行数据,考虑送端系统一次调频特性,研究了任一回大容量特高压直流通道(向家坝—上海、宜宾—金华、锦屏—苏州、雅中—江西)发生单极闭锁或双极闭锁故障后川渝送端电网的频率稳定特性。为保障频率稳定,提出了相应的直流调制、稳控切机及协调控制等策略。仿真结果验证了所提稳定控制策略的有效性。     

风电参与调频后的切机效果影响研究

电网异步联网后,若直流系统发生闭锁故障,送/受两端电网都将出现功率不平衡,两端电网的频率稳定性会受到很大影响。风电建设规模与出力规模日渐提高,促使风机参与系统调频这一传统电网常规问题,成为亟待探索的方向。然而,由于风机与大水电、小水电、火电等各型类型机组具有不同的调频特性,因此就处理直流系统闭锁故障后送端电网的稳控切机措施而言,不同类型机组的切除效果有很大的不同。本文在分析上述四种类型机组的工作原理与运行特性的前提下,着重分析了风机有无参与调频的情况下送端电网不同类型机组切除对系统频率的影响。采用PSDBPA软件对云南某地区电网中不同类型机组的切机过程进行仿真。结果表明,风电参与调频后系统具有更好的频率调节特性。     

新疆电网多送出直流输电系统运行特性分析

针对新疆电网±1 100 kV和±800 kV特高压多回直流外送输电系统交互影响的复杂性,基于2015年冬季大负荷运行方式,利用多馈入影响因子（MIIF）、多送出运行短路比（MOSCR）等指标定性分析交直流以及多直流系统之间的影响;在此基础上,利用BPA仿真平台进一步仿真并量化分析了直流故障下系统的稳定性及多直流系统之间相互作用、支援的特性.结果表明;在直流单极闭锁等典型故障下,新疆电网交直流、多送出直流系统之间的交互影响在合理范围内,但双极闭锁等严重工况下存在功角及电压失稳的风险;配套电源支撑是影响电网安全性的关键因素之一;利用多直流的紧急功率支援可提高送端系统稳定性.     

SVC与STATCOM改善直流孤岛外送特性研究

随着直流输电配套工程的完善及电网安全稳定运行需要,直流输电系统孤岛运行方式成为良好的选择,配套无功补偿设备SVC与静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的选择成为亟待解决的问题。文中以哈密—郑州特高压直流输电系统为背景,仿真分析了哈—郑直流系统孤岛运行方式下分别采用SVC与STATCOM时,直流输电系统出现单极闭锁故障、双极闭锁故障、线路故障、直流配套机组跳闸及滤波器切除等工况时,直流孤岛系统的电压波动情况。仿真结果表明:SVC与STATCOM对直流输电系统孤岛方式故障后的电压恢复有积极作用;通过对比分析得出,在选择相同容量的前提下,SVC在孤岛运行方式下对过电压的抑制效果优于STATCOM。     

特高压直流输电系统雷击闭锁对送端电网影响的分析

以2015年四川电网为对象,开展了雷击造成特高压直流输电通道闭锁对送端电网安全稳定运行影响的研究。给出了特高压直流系统的准稳态模型,利用PSASP建立了2015年四川电网丰大运行方式下包特高压直流输电通道的电网模型。基于系统稳定性判据,通过仿真分析了雷击造成不同特高压直流输电通道单极/双极闭锁时对送端电网安全稳定的影响。文章对含特高压直流工程的电网安全稳定运行具有参考价值。     

地区电网火电机组孤网运行频率控制策略研究

地区电网在面对孤网工况时,机组如何进行频率调节以保证系统的稳定运行一直缺乏系统的指导。针对这一问题,在深入研究孤网运行形成时频率动态响应的基础上,提出了一种考虑孤网运行频率特性的控制策略。首先根据孤网运行的频率特性建立了适应孤网运行的仿真模型,并仿真分析了影响机组孤网运行频率响应的主要因素;然后提出机组孤网运行的一次调频和二次调频策略;最后以频率控制策略为指导进行了实际孤网试验,试验结果表明了该控制策略是正确有效的。所提出的频率控制策略适应性强,可作为各类型火电机组面对孤网工况时的控制指导。     

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.     

高压直流输电系统单极闭锁故障下同步调相机与STATCOM的对比研究

当高压直流输电系统送端换流站发生单极闭锁故障时,换流站交流侧将出现无功功率过剩,导致换流站交流侧电压骤升,进一步会引起送端电网各发电设备端电压的骤升。因此,需要在送端交流侧附近加装适当的暂态无功补偿装置以提高系统的稳定性。为此该文先从运行原理、响应特性等多个角度对同步调相机和静止同步补偿器两类暂态无功补偿装置进行分析。然后再对比分析单极闭锁故障下两者在高压直流输电送端系统的应用效果。最后结合单极闭锁故障下切除部分无功补偿装置的措施,得出同步调相机具有更强的暂态无功支撑能力和暂态电压调节能力的结论。     

基于RTDS的孤网频率特性仿真

为研究孤网频率特性,以便采取措施保障电网安全稳定运行,针对2008年初桂林地区电网孤网运行的实际情况,利用RTDS搭建了国电永福电厂#2机单机带负荷的孤网仿真模型。通过仿真实验和理论分析,深入研究机组一次调频中调差系数、调频限幅、调频死区、励磁系统AVR各参数的设置以及负荷特性对孤网频率稳定性的影响,仿真结果对于孤网运行具有重要的现实意义。     

基于雷电预警的UHVDC系统主动雷击防护策略

提出了基于降压运行和直流紧急功率支援的主动防护思路,分析了在特高压直流输电系统遭受雷击故障时2种方法提高电网安全运行能力的作用。利用PSASP建立了四川电网丰大运行方式下包含特高压直流输电通道的仿真模型,基于系统稳定性判据,仿真分析了雷击造成各条特高压直流输电通道单极/双极闭锁时,降压运行控制和直流紧急功率支援控制对送端电网安全稳定性的影响。研究结果对确保含特高压直流输电系统的电网安全稳定运行具有参考价值。     

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。     

特高压直流闭锁后超（超）临界机组大频差控制策略

特高压直流输电系统发生直流闭锁故障时,受电端电网瞬间损失功率必须依靠区域内电厂调频来弥补,火电机组的作用尤为关键,现阶段火电厂多为高参数大容量机组,机组的蓄能非常有限,电网直流闭锁故障引发的大频差一次调频动作时,火电机组一次调频贡献电量受到机组蓄能的影响,不利于电网事故的快速恢复,还可能引起电网频率的振荡。以目前比较典型的600 MW等级火电机组为例,在皖电东送田集电厂进行大频差时一次调频和协调控制策略的相关试验,研究优化方向,采用了形式多样的新型控制策略,改善机组协调控制和一次调频性能,提高事故状态下火电机组对电网的贡献度。     

±1100kV“疆电入川”特高压直流输电对四川电网安全稳定影响

文中建立了包含四川220 kV及以上电压等级系统和主要互联省网等值系统的详细机电暂态仿真模型,在BPA平台对2015年包含"疆电入川"直流的四川电网运行稳定性问题进行了全面计算和分析。通过负荷中心近区发生单重和多重故障时的暂态稳定计算,分析了逆变站单极、双极闭锁对四川电网安全稳定性的影响。进一步研究了枯期留电方式、系统负荷水平和受端系统强度变化情况下"疆电入川"特高压直流双极闭锁时系统安全稳定性。     

滇西北直流频率限制控制研究及工程应用

直流频率限制控制(frequency limit controller,FLC)是电网频率稳定控制的重要措施,在直流工程中被广泛使用,滇西北直流工程面临着云南电网与南方电网主网异步联网运行后频率稳定性风险增大、投产初期送端机组开机量不足等问题,FLC的配置至关重要。文中分析了南方电网现有直流工程中采用的两种FLC控制逻辑,通过仿真试验对两种控制逻辑响应结果进行了比较。对滇西北直流FLC配置、参数选取进行了说明,针对孤岛系统下机组跳闸、阀组闭锁等典型故障下FLC响应特性进行了仿真验证,仿真与现场的频率调制输出特性一致。     

大规模风电经LCC-HVDC送出的送端电网频率协同控制策略

针对大规模风电经电网换相型高压直流(LCC-HVDC)送出的送端电网所面临的严峻高频问题,充分挖掘风电潜在调频能力,提出一种风电与直流频率限制器(FLC)参与送端电网调频的协同控制策略。分析直流FLC参与送端电网调频的响应特性,刻画送端电网频率与风电机组功率的下垂关系,设计风电机组变转速与变桨距角相结合的一次调频控制方法。建立包括常规机组一次调频、风电机组下垂控制和直流FLC的频率响应综合模型,结合电网的频率稳定要求,采用灵敏度方法整定风电机组与直流FLC的调频参数,设计风电与直流FLC共同参与的频率协同控制策略。算例仿真结果表明：所提频率协同控制策略可有效降低高频切机、直流过载运行风险,提高送端电网的频率稳定性。     

云广特高压直流孤岛运行方式下单极闭锁故障分析

送端孤岛运行方式要作为云广特高压直流的一种正常运行方式,一个基本要求是该方式能够经受长期运行中可能发生的各种典型故障冲击,其中直流单极闭锁故障是必须能够承受的一种严重故障。该文基于孤岛方式现场调试结果,对额定功率运行条件下直流单极闭锁故障试验进行了分析,利用精确的电磁暂态仿真,重点分析单极闭锁后送端孤岛交流系统中发电机组电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)反调作用对故障恢复过程的影响,研究减小PSS输出限幅值对改善故障恢复性能的作用。分析结论为实际运行中采用孤岛运行方式提供了重要的技术支持。     

云广特高压直流送端孤岛运行超低频振荡与措施

大容量特高压直流输电系统与配套大型水电站构成的直流送端孤岛运行系统存在着较严重的调速器控制稳定问题。云广特高压直流送端孤岛系统也存在水电机组调速器与直流控制不协调而出现的超低频振荡现象。分析了电网超低频振荡过程中所有机组的同调特征,提出了电网超低频振荡分析模型。基于频域分析法指出了水轮机调节系统在超低频范围内存在负阻尼频带,水轮机调节系统的时间常数越大、调速器前向通道增益越大,负阻尼越显著。提出了通过退出部分机组一次调频功能或协调机组一次调频与直流频率限制控制器(FLC)动作死区设置,以直流FLC调频为主的直流孤岛频率控制策略能有效抑制孤岛系统的超低频振荡。基于实时数字仿真器(RTDS)的机网协调控制实时仿真结果验证了该策略的有效性。     

含高密度风电、交直流送端电网直流闭锁故障稳控方案研究

基于新疆电网2014年底网架结构,为了保障含高密度风电、交直流送端电网的稳定运行,当±800 k V特高压直流输电系统发生双极闭锁故障时,提出综合考虑新疆网内火电、哈密地区风电及直流配套电源,协调优化切机不平衡量的稳控方案,分析不同稳控方案对于含高密度风电、交直流混联系统运行电压的影响。研究结果阐明在满足新疆网内安全约束下,稳控风电切机量在20%~80%及优先切网内无功出力较大的火电机组、保留直流配套电源部分机组运行有利于系统稳定。该稳控方案对提高±800 k V特高压直流送端系统的稳定运行及减小高密度风电地区电压稳定性具有重要的参考价值。     

特高压电网对福建电网安全稳定影响研究

分析了交、直流特高压电网对福建电网安全稳定的影响,研究了特高压交流电网、特高压直流系统发生故障时福建电网的安全稳定性以及受端换流站附近交流电网单一或严重故障对直流系统的影响及系统安全稳定水平。分析了特高压电网对福建电网短路电流和无功补偿的影响以及1 000 kV/500 kV电磁环网的解环等问题。结果表明：大容量直流输电系统单极/双极闭锁后主要问题是引起局部500 kV网架过载;交流特高压线路单一乃至个别多重故障情况下福建电网均能保持稳定运行。福建电网具有较大的抗扰动能力。     

带云广直流的云南电网运行风险及其对策分析

云广±800 kV直流线路与云南电网联网运行模式下,直流单极或双极闭锁会引起交流系统线路越极限运行、系统暂态失稳等问题。分析了直流故障引起云南电网的运行风险,对比直流闭锁前后相关断面潮流情况,根据云广直流闭锁后云南电网相关送电断面调整量的计算结果,提出了云广直流闭锁后云南电网的调控对策及机组调控顺序,为调度运行人员日后处理事故提供了技术支持。