强直弱交受端交流系统安全馈入直流功率评估方法

随着特高压交直流输电的快速发展,交流电网新增馈入直流全面建设,电网"强直弱交"的问题逐渐突出,受端交流系统的安全隐患日益严重。对于多馈入交直流混合系统而言,由于多个直流线路并列运行,各交直流系统之间,直流子系统之间相互影响,对交直流混合系统的控制和保护提出了新要求。分析了短路比、直流线路换相失败、受端交流系统接入能力研究现状,为强直弱交受端交流系统安全馈入直流功率评估研究提供参考。     

基于解耦安全域的多馈入交直流系统无功补偿装置落点研究

对于弱受端系统的多馈入交直流混联系统,直流子系统输电能力弱,功率调整范围小,快速功率调制时容易使换流母线的电压越限。在提升系统输电能力的措施中,安装无功补偿装置是一种十分有效的手段。为了确定无功补偿装置的最优落点位置,以STATCOM作为无功补偿装置,提出了基于解耦安全域的综合评价因子。该评价因子同时计及了在不同运行状态下,系统的输电能力以及解耦安全域内解的数量留存率等因素及其影响权重。算例分析表明,根据该综合评价因子的大小来确定多馈入交直流混联系统最佳的无功补偿装置落点方案,能够全面评价最优的无功补偿落点方案的优劣。     

混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制

随着高压直流输电的发展,柔性直流与常规直流接入同一或电气距离较近交流母线,形成混合多馈入交直流混联系统。为充分发挥柔性直流功率解耦及快速调节特性,减小常规直流换相失败概率,并保持交直流混联系统电压安全稳定,文中提出了一种混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制方法。首先,对混合多馈入交直流系统进行建模,并分析柔性直流不同控制方式下控制量对交流母线电压灵敏度的求解方法。其次,构建两级协调电压控制,系统级控制以交流系统最低节点电压轨迹偏差和控制成本最小为目标;换流站级控制以保证常规直流馈入母线电压和换相裕度为目标。根据发电机无功裕度设计不同的控制方案,针对常规高压直流输电熄弧角和有功功率,避免其发生控制冲突,设计两级协调策略。最后,仿真结果表明所提控制方法能够明显提高交直流混联系统的中长期电压稳定性。     

混合双馈入直流系统最大传输功率控制策略研究

目前,我国南方电网、华东电网等受端负荷中心已经初步形成基于电网换相器型高压直流输电(LCC-HVDC)和柔性直流输电(VSC-HVDC)混合多馈入的格局,直流馈入容量不断增长,直流混合馈入系统将成为我国未来受端电网的常态。为了探究混合多馈系统中LCC和电压源变流器(VSC)的耦合基理,研究混合直流系统传输最大功率的控制策略,该文首先建立混合双馈入直流输电系统数学模型,在考虑设备容量限制、交直流系统稳定约束等边界条件的基础上,提出求解交流电网短路容量变化时双馈系统最大可传输功率的方法。然后结合电网运行控制要求,提出一种离线计算控制策略表、在线辨识电网等效阻抗并查表的控制策略,使得交流系统发生事故后自适应调整直流输电控制模式,从而达到当前工况的最大可传输功率。最后通过PSCAD的数字仿真验证了控制策略的有效性。     

多馈入直流对受端交流系统的影响

系统分析了多馈入直流对受端交流系统的影响,指明多馈入短路比(MISCR)可以作为表征交直流混合系统运行性能的综合指标.综合分析国内外对于多回直流馈入系统(MlDC)影响研究现状,将多馈入直流对受端电网的影响分为直流线路对弱交流系统的影响和多回直流交互作用产生的影响两大类,并提出改善措施.     

柔性直流分区技术在多直流馈入的受端电网中的应用研究

多直流馈入的受端电网由于多直流落点受端系统的交直流相互作用复杂、直流馈入功率大,存在着交流故障引起多条直流同时发生换相失败的风险、区域间潮流交换困难、短路电流水平超标等问题。柔性直流输电以其快速灵活的调节功率、不增加系统短路容量等优越特性,在远距离大容量输电、异步联网等方面获得了广泛的应用。利用柔性直流输电的技术优势来进行电网分区,不仅可以降低甚至消除交流故障期间交直流系统间和各个直流系统相互之间的耦合,还可以向系统提供无功支撑,减少因交直流系统相互影响而带来安全稳定问题的发生。本文引入了短路电流裕度、多馈入短路比、引起直流换相失败的短路故障比例、短路故障造成直流功率丢失的比例等受端电网网架评估指标,对以江苏电网为代表的多直流馈入受端电网现状进行评估。通过应用柔性直流分区技术后的评估指标对比,江苏电网的安全稳定性得到明显提升。     

基于最优变目标策略的交直流系统分层协调控制

提出了一种采用分层控制结构的协调控制策略来处理含有多馈入直流输电的交直流混合系统，并运用所设计的协调控制结构，并以算例的仿真计算来证明其有效性。该方案的控制层具有各自相互独立的任务：交直流协调层基于高压直流的功率调制和发电机励磁控制设计最优变目标控制规律；直流协调层主要负责多馈入直流输电系统中各条直流之间控制参数的优化调整。     

基于电化学储能的多馈入直流系统暂态控制及影响因素分析

随着越来越多大容量特高压直流输电工程建成投运,我国电力系统逐渐形成交直流混联结构,电网耦合特性更加复杂,系统的安全稳定运行面临更大挑战.电网侧电化学储能技术近年来在电网中快速发展,有望成为改善交直流混联系统稳定性的有效控制手段.该文针对多馈入直流系统暂态过程中的连续换相失败问题,分析了连续换相失败的机理及储能电站的作用机制,提出了储能电站改进暂态无功控制策略,优化了储能电站的暂态控制效果,并进一步分析了储能电站的容量大小与接入位置两个关键因素对控制效果的影响.以河南多馈入直流系统为例,仿真结果验证了所提储能电站改进暂态无功控制策略能够实现较好的换相失败控制效果.此外,遍历仿真结果也揭示了容量大小与接入位置对储能电站控制效果的影响规律.     

应对多馈入直流换相失败的综合防御研究

随着多馈入直流格局的形成,系统安全稳定控制难度也随之增大。发生严重交直流故障时,存在多直流同时换相失败使系统失去稳定的风险,因此避免直流换相失败和维持受端电压稳定,是目前多馈入直流受端系统控制措施需要解决的重要问题。研究了多馈入直流换相失败的电网特性和影响因素,从三道防线角度研究提出应对多馈入直流换相失败导致的电压失稳的控制策略。基于实际电网进行仿真验证,所提出的控制策略可降低多馈入直流换相失败风险、提高受端电网电压稳定水平。     

多直流馈入系统功率调控与机组出力恢复协调优化

含多直流馈入的受端电网发生大停电后,充分发挥直流系统启动后的调控能力是加快负荷恢复进程的重要手段,同时对系统恢复控制提出了更高的要求。在此背景下,提出了一种多直流馈入系统功率调控与受端系统机组出力恢复协调优化方法。首先,从直流系统逆变站的功率调控特性和多直流馈入系统与送/受端交流系统的交互作用这2个层面分析多直流馈入系统的功率调控特性,并建立相应的功率调控约束模型;然后,以机组爬坡时间和直流系统功率调控时间最短为目标,综合考虑直流系统、送/受端系统的约束条件以及常规发电机组的恢复运行约束等因素,建立直流馈入量调整模型,计及系统功率平衡、电压和频率安全、旋转备用等约束,构建多直流馈入受端系统的机组出力优化模型。在此基础上,将该问题建模为双层混合整数线性规划模型,实现传统机组出力和各直流传输量的协调优化,最小化机组出力调整时间,并达到避免直流传输量小幅调整的调度目标。最后,以含多直流馈入的IEEE 30节点、IEEE 118节点系统以及含多风电场的IEEE 30节点系统为算例验证所提模型的有效性。     

混合多馈入直流作用下江苏受端电网安全稳定性评估及改善

混合馈入直流系统一般指电网换相换流器（line commutated converter,LCC）和模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）混合馈入的直流系统。目前,含有多个直流落点的混合多馈入直流系统已在受端电网规划中得到采用,但其对系统安全稳定性的影响尚未明确。为了对混合多馈入直流作用下受端电网的安全稳定性进行量化评估,首先总结了7种评估指标,并形成了一套评估方法。然后,以江苏电网为例进行了分析,说明江苏受端电网的安全稳定性不足,直流系统换相失败是最严重的问题。针对现存问题,先后提出了将彬长直流逆变侧改用MMC的方案1,以及进一步构建受端以MMC为主的多端直流系统的方案2。最后,对2种方案应用效果进行了定量评估,结果说明采用MMC换流站并构建多端直流系统将提升受端电网安全稳定性,也验证了所提评估方法的有效性。     

基于反步法的多馈入直流输电系统调制控制器设计

该文将整个交直流混合电力系统建模为一个级联系统：直流系统为第一级,交流系统为第二级,并为多馈入直流输电系统设计了非线性调制策略：为交流子系统设计虚拟控制,该虚拟控制能够增强交流子系统的阻尼;对直流子系统进行调制策略设计,使得交流子系统的输出能够渐近地跟踪所要求的虚拟控制,并保证整个系统的状态不发散.所设计的调制策略提供了2个正定矩阵参数KD和KV.矩阵KD决定了虚拟控制增强交流系统阻尼的能力;矩阵KV决定了直流子系统的输出渐近地跟踪虚拟控制的能力.仿真结果验证了文中方法的有效性.     

基于安全距离灵敏度的交直流混联系统安全校正策略

大型交直流混联系统中,直流系统的大容量、灵活可控等特征使得交直流混联电网的动力学特性有了根本变化,运行控制难度急剧增大。直流闭锁后潮流的大范围转移将严重影响系统的稳定运行,迫切需要研究交直流混联系统的安全校正策略。为此,提出一种基于静态安全距离灵敏度的交直流混联系统安全校正方法。在交直流混联系统静态安全域理论的基础上,为了适应电力系统在线计算的要求,对安全域边界面进行线性回归拟合并给出修正安全距离及其灵敏度的计算方法。通过对安全域的伸缩变化以表征不同维度变量的控制代价,并在此基础上求取安全校正指导矢量。根据各控制变量对指导矢量的灵敏度和各控制变量的实际调节能力对其进行排序,并依次将其代入安全校正模型中进行求解,以使得调节过程中的总调整量最小。对改造后的IEEE 39节点交直流混联系统和简化实际电网进行分析计算,结果验证了所提安全校正策略的正确性与有效性。     

华东大受端电网安全稳定分析研究思路

含多馈人直流输电系统和特高压交流联网的华东电网,其运行复杂性和难度使电网安全稳定面临风险.提出了从交直流系统动态交互作用的影响、大受端电网电压稳定、大受端电网频率稳定、直流功率调制对受端系统稳定性的影响分析,以及特高压交流线路投产初期华东受端系统的无功电压运行分析等5个方面开展华东大受端电网安全稳定研究的基本思路,指出研究的关键,对保障大受端电网安全稳定运行具有深远的意义.     

LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统故障穿越控制策略

送端采用电网换相换流器（LCC）、受端采用全半桥子模块混合型模块化多电平变流器（FHMMC）的LCC-FHMMC混合直流输电系统,当受端交流系统发生故障时,受端交流电压跌落,受端功率传输受阻,盈余的功率导致子模块电容过电压,甚至可能造成设备的严重损坏。为此,提出了一种基于FHMMC直流电压降压运行的受端交流系统故障穿越控制策略,使其直流电压始终低于逆变侧交流母线的电压有效值。同时,整流侧LCC保持常规的定直流电流控制,保证逆变侧的直流电流在额定值附近运行,从而实现了进入直流系统的有功功率与逆变器向受端交流系统输出的有功功率之间的平衡。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台上对LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统发生的对称故障和不对称故障分别进行了仿真分析,仿真结果验证了所提控制策略能够快速有效地穿越受端交流系统故障,并抑制子模块电容过电压。     

受端混联型多端直流输电系统逆变侧交流故障特性分析及协调控制策略

受端混联型多端直流输电系统具有很好的工程应用前景,但受端不同换流站在交流故障时的耦合特性复杂,其控制策略应能适应各站交流故障穿越的需求。首先研究了受端混联系统逆变侧并联模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)侧交流故障时的电流不平衡、过压过流机理,以及电网换相换流器(line commutated converter, LCC)侧交流故障时的功率返送机理。然后,基于故障特性提出了一种简单的协调控制策略,即通过在MMC从站配置基于有功不平衡量的电压补偿来实现并联站间电流平衡,通过设计合适的LCC定电流整定控制来解决严重过压问题。最后基于白鹤滩—江苏多端直流输电工程实际参数的电磁暂态仿真结果,验证了对故障机理分析的正确性和所提控制策略的有效性。协调控制策略不仅能有效解决MMC功率和电流不平衡问题、减小过压过流和避免功率返送,还能改善系统恢复性能,提升系统安全稳定性。