弱电源支撑的特高压直流送端系统优化方案研究与实施

在分析特高压直流送端系统设计需考虑的关键因素基础上,针对东北地区±800kV扎鲁特-青州特高压直流工程因缺少送端配套电源而面临的无功支撑能力弱、系统频率稳定性差等问题,对送端系统方案进行了优化设计。通过计算分析系统短路比、无功容量等参数,确定了送端系统短路比的要求以及换流站侧零无功功率交换的无功功率配置原则,提出了调整500kV接入系统方案、控制送端机组开机方式等优化方案。结果表明,优化后的送端系统可以大幅提高直流输电工程投运后的系统稳定性。     

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.     

应对多回并列直流换相失败的送端系统安全稳定控制措施研究

大容量特高压直流工程的陆续投运进一步加剧电网"强直弱交"特性,送受端系统的耦合作用和相互影响愈发显著,受端系统故障引发的多并列直流同时换相失败会对送受端电网造成巨大的冲击,严重挤压送端电网稳定运行空间,若电网稳定裕度较低,甚至会导致全网崩溃,因此需针对多并列直流送出系统同时换相失败采取一定的安全稳定控制措施。基于三区域交直流互联系统等值模型,该文从机理分析角度提出应对多回直流同时换相失败故障冲击下互联系统安全稳定控制措施,并针对换相失败故障的特殊性对控制措施的适应性进行了分析,最后基于"三华"实际电网算例对控制措施的有效性进行仿真验证。     

风光火打捆多直流弱送端电网安全稳定防御系统研究

风光火打捆多直流弱送端电网新能源占比高、直流外送规模大、系统转动惯量水平低,交流网架承载能力弱,功角、频率、电压稳定问题突出。文中在总结西北电网风光火打捆后新的特性基础上,分析了当前电网安全运行面临的问题,指出现有感知、控制手段的不足。重点研究了风光火打捆多直流外送电网安全稳定防御系统的构建方案,阐述了防御系统的主要功能,即同步稳定控制、频率控制、全过程电压控制等,介绍了多资源广域协调控制和新能源全景监控等关键技术。评估效果表明,防御系统建成后可有效应对特高压直流的故障冲击,有效阻断连锁反应,提升西北电网的安全稳定运行水平,指导风光火打捆多直流弱送端电网的控制技术发展和工程实践。     

大规模风电接入的特高压混合级联直流系统送端无功协调控制策略

随着新能源发电占比的不断提高,特高压直流输电系统的送端电网强度变弱,送端交流系统可能存在电压质量较差的问题。为提高送端弱交流系统的电压质量,基于大规模风电接入的特高压混合级联直流系统,提出了滤波器与模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)协调参与送端电网调压的无功协调控制策略。分别分析了该级联直流系统的运行特性、滤波器的无功控制原理以及MMC在不同运行工况下影响其无功支撑能力的因素。针对MMC在过载的运行工况下对弱交流系统无功支撑能力较弱的问题,提出了一种MMC直流电压自适应控制策略,根据MMC传输的有功功率调整其直流电压,以扩大MMC的无功功率极限。仿真算例表明,所提无功协调控制策略能够有效支撑送端弱交流系统的电压,提高送端交流系统的电压质量。     

特高压同步电网安全性评估

重点研究特高压同步电网是否能满足我国电力系统安全稳定性的标准要求。在总体评估特高压同步电网安全稳定性的基础上，探讨进一步利用新技术提高系统安全稳定水平的可能性及效果。电网安全性分析的内容主要包括：电力系统的潮流及静态安全分析、暂态稳定性、动态稳定性、抵御严重故障能力及稳定控制措施、特高压交、直流输电系统相互影响及送、受端系统安全、无功平衡及调压、短路电流水平、提高系统稳定性及特高压电网输电能力的先进技术措施等。     

大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术综述

风电和光伏发电等新能源在近年来得到了大规模快速发展,大规模开发、集中式送出是中国新能源发展的主要特征之一。目前中国西北等地风光新能源基地普遍通过特高压直流输电系统送至远方负荷中心,直流送端附近配套火电机组少,系统频率调节和无功/电压支撑能力弱,振荡问题突出,已经形成或即将形成弱同步支撑直流送端电网系统,运行控制难度大。文章从系统频率调节、无功/电压控制、次同步振荡机理与抑制等3个方面对大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术国内外研究现状进行综述,分析已有研究存在的问题,尝试给出了后续研究建议和展望。     

中蒙直流输电工程送端孤岛频率控制问题

蒙古煤电资源通过中蒙直流输电工程直接送往我国华北电网京津唐负荷中心地区,直流输电系统送端采用"孤岛"运行方式。针对直流系统故障、受端地区交流系统故障后出现的送端频率快速上升问题,研究了利用安全稳定控制系统、机组高周切机保护、直流频率控制解决送端系统频率问题的有效性,并提出上述措施间协调配合的控制方案。仿真分析表明,利用综合控制手段能够较好地解决送端系统频率稳定问题,提高系统的稳定性。     

面向风火打捆的特高压直流输电工程弱送端强直弱交耦合特性研究

哈郑特高压直流是我国首个大容量风火打捆直流外送工程,送端电网存在多种安全稳定问题。分析了直流运行特性,提出了过渡期联网运行和孤岛运行的条件。研究了弱送端电网不平衡功率分配特性,为故障后保障重要交流通道安全稳定控制策略的制定奠定了基础。研究了特高压直流输电系统与750 k V交流电网耦合特性,指出配套火电的投运将使吐哈断面稳定问题由动态稳定转变为暂态稳定,二通道同时存在电压大幅波动和暂态稳定问题,给出了故障约束下特高压直流与二通道输电能力。分析了直流对青藏直流及藏中电网频率稳定的影响规律,研究了风火不同比例下直流故障引起的电压波动问题,为西北电网的运行控制提供了参考依据。     

银东直流逆变站换相失败后对送端系统的影响及仿真分析

高压直流输电系统受端换相失败时,整流侧换流器短时间内会从送端交流系统吸收大量无功功率,在送端交流系统较弱或其他不利条件下可能产生电压不稳定或保护误动作等问题。以银东直流工程为例,分析了受端换相失败后直流系统的响应特性,研究了直流逆变站换相失败导致的送、受端交流系统故障耦合机理,并通过仿真给出了弱送端系统条件下的电压波动情况,结论对直流工程建设调试和交流电网调度运行具有重要的指导意义。     

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。     

考虑换流站独立控制约束的交直流系统静态无功优化方法

交直流互联电网的三级电压控制结果应当满足换流站运行的独立控制方式,为此,提出一种考虑换流站独立控制约束的交直流系统静态无功优化方法.新模型以三级电压控制周期内直流功率及离散调压设备保持初始运行状态不变为基本假设,在常规交直流系统静态无功优化模型基础上,进一步考虑了直流系统就地无功平衡的死区控制约束以及直流配套电源的非固定边界可调范围约束;算法上,采用内点法进行求解.以中国东北某特高压直流换流站及其近区交流电网仿真验证所述方法的有效性.仿真结果表明,所提方法能够降低换流站离散调压设备的频繁动作风险,实现换流站暂稳态无功功率的协调控制.     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证

特高压电网的快速发展对直流输电工程动态特性的仿真提出了更高需求。文中提出了接入多直流控制保护的大规模交直流电网数模混合仿真平台建设技术方案,并从直流输电工程控制保护装置简化原则、数模混合仿真接口技术、直流输电系统一次建模要求等方面提出了适用于接入大规模仿真电网的直流输电工程数模混合仿真建模方法。选择宾金特高压直流工程现场调试的典型故障,将直流输电工程数模混合仿真结果与现场波形进行了详细对比,对比结果表明直流输电数模混合仿真模型的动态响应特性与实际工程的动作特性高度吻合,能够真实再现实际系统情况,可以较为准确地仿真交直流相互影响的现象,为交直流电网安全稳定运行提供强有力的技术支撑,同时可以作为其他数字仿真模型的校准工具。     

四川多回±800kV直流外送系统直流有功功率协调控制

金沙江1期工程和特高压交流输电系统建成后,四川将形成特高压交直流混联系统。电网结构更加复杂,电网安全稳定运行的压力进一步增大。针对四川交直流混联电网的特点,选择直流功率协调控制作为提升四川电网安全稳定水平的技术措施。提出了交直流协调控制中直流附加控制器输入信号的选取原则,评估了多回特高压直流有功协调控制对2012年四川电网丰大极限方式下系统稳定性的影响。结果表明:当交流线路出现故障时,通过直流有功功率的快速调节,承担原有交流线路输送的部分或全部功率,可以提高系统抵御严重故障的能力。     

巴西美丽山特高压双回直流工程协调策略设计

巴西美丽山特高压直流工程为双回直流送出工程,两回直流工程隶属于不同的项目公司,没有统一设计,且分期建设、各自管理,不同的设备供货商在设计理念上存在差异。针对以上问题,开展了主控系统设计,提出两回直流工程有功控制协调策略,可实现两回直流功率相互支援,有利于电网稳定运行。针对两回直流工程无功控制都采用定交流电压控制,提出两回交流滤波器的协调控制策略,在两回交流滤波器各自独立控制的情况下,可实现有序投退。针对两回直流工程在欣古换流站共用接地极的运行方式,提出了相应的控制保护策略,满足两回直流工程共用接地极运行的需要。通过联调试验和现场运行,验证了所述设计方案的有效性。     

大电网特高压直流系统建模与仿真技术

未来15年内,中国电网将是一个具有20多回超/特高压直流输电系统的交直流并列运行的特大型特高压电网,大电网的建模、仿真及分析技术遇到了严重挑战。该文讨论大电网特高压直流系统仿真建模技术的最新进展及研究方向,并介绍中国电力科学研究院系统所正在开展的电磁暂态/机电暂态混合仿真技术研究工作及直流控制系统详细建模工作,将其应用于工程实际后,将对中国电网未来的规划、运行及科研工作中的大电网特高压交直流系统仿真分析带来巨大突破。     

基于实时数字仿真器的云广特高压直流系统孤岛运行仿真

云广特高压直流系统输送功率大,送端换流站远离电站而且靠近云南电网昆明负荷中心,交流系统相对较弱,特高压直流系统在失去与云南主网相连的全部500kV联络线后,系统将进入孤岛运行方式。为此,采用实时数字仿真器和特高压直流保护控制软件搭建了详细的实时闭环仿真系统模型,对云广特高压直流系统进入孤岛运行过程进行仿真分析,研究云广直流系统进入孤岛方式运行交直流系统的暂态稳定性能,并对交流系统和直流系统故障过程进行了仿真,分析系统故障后交流系统电压和频率的暂态特性以及交直流控制系统的动态性能。通过仿真验证了云广特高压直流在孤岛运行方式下,系统仍具有良好的动态性能,对实际的工程具有重要指导意义。     

特高压远距离大容量云电送粤中的稳定问题研究

云电送粤特高压直流输电嵌入交流系统运行，将使送端云南电网面临诸多挑战，其中涌现出的若干稳定问题将对送端电网的安全稳定运行产生重大的影响，亟待深入的分析和研究。介绍了送端云南电网的特点，并分析了云广特高压系统投运后，云南电网将面临交直流相互影响、直流潮流转移导致的电网稳定问题以及送端电网的高周问题。提出针对这些问题的部分研究思路和内容，包括建立全电磁暂态仿真平台开展交直流相互影响的研究；从暂态稳定、电压稳定和低频振荡3方面研究云南电网潮流转移中的系统稳定问题；针对电网高周问题，以机理分析为基础，开展云南电网高周协调控制策略的研究工作。