特高压交直流背景下的江苏电网无功电压控制分析

当前,特高压交直流建设步伐加快,对受端电网而言,扩大区外来电规模已经成为各方共识。分析了江苏电网规划发展与无功电压运行情况,探讨了特高压交直流背景下开展无功电压控制研究的重大意义,分析了特高压交直流背景下电网的静态无功电压控制策略和无功补偿配置方案,并对电网动态无功电压裕度进行了仿真分析,开展了电网严重故障下的电压稳定校核。为提高特高压直流近区电网的电压稳定裕度水平,提出了安装适当动态无功补偿装置等措施,仿真计算结论显示效果良好。     

大型受端电网动态无功配置

特高压、远距离、大容量电网的建设,对受端电网电压稳定提出了更高的要求,传统固定式补偿设备逐步难以适应电网发展.为此,以河南实际电网为例,重点针对交流特高压及其近区500 kV电网,将时域仿真法、V-Q曲线法及灵敏度分析法相结合,综合分析特高压交直流混联大型受端电网的动态无功配置方案,为大型受端电网动态无功配置研究提供了一种实用的方法.     

青海海西电网动态无功配置方案初探

无功功率与系统电压稳定及电压崩溃现象密切相关,对系统稳定运行具有重要意义,然而在传统的电力系统可靠性评估中,很少计及无功功率的影响。西北与新疆联网二通道建成后,新能源电力通过特高压、远距离、弱联系电网传输,对传输电网电压稳定提出了更高的要求,传统固定式补偿设备难以适应电网发展。为此,文章以青海海西实际电网为例,重点针对交流特高压及其近区330 k V电网,将灵敏度分析法与V-Q分析法相结合,综合分析特高压交直流混联弱送端电网的动态无功配置方案,为大型送端电网动态无功补偿配置提供了一种实用的方法。     

电力系统及规划

《特高压直流输电系统无功控制策略研究》,《电力系统无功配置的综合优化方法》,《综合考虑负荷增长和多预想故障的静态电压失稳预防控制策略》,《云电送粤交直流混联系统全过程动态电压稳定研究》     

直流整流站动态无功特性解析及优化措施

受过渡期送端交流网架结构薄弱支撑能力不足、配套电源建设滞后导致局部功率大量汇集,以及强直弱交型混联电网稳定瓶颈约束等因素影响,大扰动后直流整流站动态无功特性将会显著影响交流电压和直流功率恢复,进而影响混联电网受扰稳定特性。因此,提高直流机电暂态仿真精准性,提升交直流混联电网特性认知能力,以及优化直流控制参数缓解扰动冲击,是具有重要现实意义的课题。解析了整流器和整流站的动态无功非线性轨迹特征,并分析了低压限流启动值、定功率环节测量时间常数以及整流器控制方式对动态无功轨迹的影响。华北与华中特高压交直流混联电网仿真结果表明,正确设置直流仿真参数对精准评价混联电网动态行为特性具有重要意义;验证了直流控制器参数优化缓解故障对跨区互联电网冲击的作用。     

考虑静态和暂态电压稳定的交直流混联系统综合无功规划方法研究

随着直流输电的大规模建成和负荷需求的不断增加,我国电网形成了交直流混联系统,可能会对电网的静态和暂态电压稳定性带来一定的影响。无功规划可增强电网的安全稳定运行能力,现有研究多为仅考虑静态电压稳定性或暂态电压稳定性的无功规划,为此,该文提出了同时考虑静态和暂态电压稳定性的交直流混联系统综合无功规划方法。首先,该文定义了暂态电压稳定评估指标,并给出了综合无功规划的选址方法,然后建立了基于双层规划法的综合无功规划模型,旨在以最低的无功投资成本提高电网的静态和暂态电压稳定性。最后,通过对IEEE39扩展系统和实际电网算例的分析,验证了综合无功规划方法的有效性及实用性。     

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。     

调相机接入对浙江电网的影响研究

随着交直流混联电网的不断发展,交直流系统交互响应特性日趋复杂,引入调相机等动态无功补偿装置以提升电网稳定性已成为当前研究热点。基于浙江交直流电网基本运行特征,分析了两大特高压直流落点金华、绍兴换流站加装调相机对电网安全稳定水平的影响。分别针对交流系统故障及直流系统故障2种工况,通过对比调相机接入前后电压响应特性,分析了调相机在特高压交直流系统故障中的作用。仿真结果表明:调相机的接入有利于提高直流系统换相失败抵御能力,缩小事故中交流电网电压波动范围,提升事故后地区电压稳定水平。     

动态无功补偿装置提高多馈入直流恢复的布点方法

交直流混联系统中交流系统短路故障发生后,由于交流系统电压不能恢复或持续降低而引起多回直流输电系统连续发生多次换相失败甚至闭锁,采用动态无功补偿装置提高多馈入直流换相失败过程中电压恢复。分析了不同地点及程度交流故障下不同补偿装置直流恢复速度,从多馈入直流间相互影响的交互作用因子出发,计及不同直流传输功率故障后对系统稳定性的影响,定义了多馈入直流交互影响权重系数,确定动态无功补偿装置补偿区域边界,考虑动态无功—电压灵敏度以确定动态无功最佳补偿地点,制定了工程实用的多馈入直流系统动态无功补偿装置布点方案。大电网仿真结果表明,在同等容量的动态无功补偿装置下,推荐方案能有效减少交流故障引起的多馈入直流同时换相失败。     

交直流混联受端电网动态无功规划研究

能源资源与用电需求逆向分布的特点决定了我国西电东送的整体输电格局.随着用电负荷增长、直流输电技术发展,我国逐步形成多个交直流混联受端电网,严重故障下存在暂态电压失稳风险.文章首先从静态稳定和暂态稳定的角度研究动态无功补偿设备对于提升电压稳定性的作用.考虑多约束故障下动态无功补偿设备对于系统静态电压稳定、暂态电压稳定的提...     

基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制

针对交直流受端系统暂态电压调控能力不足的现状,提出一种基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制方法。构建以最优无功补偿容量和紧急控制成本最小为目标函数的两阶段暂态电压控制模型。借助摄动法求取暂态电压稳定裕度对控制量的轨迹灵敏度,将非线性暂态电压控制模型转化为二次规划模型来提高暂态电压控制效率。为避免故障期间交直流受端系统暂态电压的大幅跌落,实施静止同步补偿器和新一代调相机协同的预防控制,充分发挥无功补偿装置在暂态电压不同跌落程度下的动态无功支撑优势。针对实施暂态电压预防控制后恢复阶段的低电压延时恢复问题,实施包含基于电压源换流器的高压直流和传统调压措施的紧急控制来加快暂态电压恢复速度。修改后的IEEE 39节点系统和实际系统算例结果验证了所提暂态电压控制方法的准确性和有效性。     

计及TCSC的交直流系统静态电压稳定性分析

基于交直流系统潮流方程雅可比矩阵的特征结构分析法,提出了一种利用可控串联补偿器(thyristor controlled series compensator,TCSC)提高交直流系统静态电压稳定性的方法。该方法研究了交直流系统潮流方程雅可比矩阵的最小模特征值,以节点电压对无功功率变化的灵敏度为指标,结合参与因子,判断全电网中最有可能发生电压不稳定的节点或者区域,从而为系统无功功率补偿装置的配置提供决策依据。对美国西部5机14节点系统进行了仿真计算,验证了TCSC在交直流系统中提高静态电压稳定性的可行性、有效性和正确性。     

基于电压灵敏度的交直流电力系统静态电压安全域评估方法

特高压直流可能导致近区电网潮流分布不合理,造成电压越限。针对这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的交直流混联系统静态电压安全域的快速评估方法。首先结合直流系统准稳态模型得到交直流系统潮流方程,通过对系统功率方程求偏导数得到节点注入功率和支路导纳对电压的灵敏度,进一步给出基于灵敏度的节点电压变化量计算方法。然后设置预想故障集,并将其中的事故等值为节点功率扰动与支路导纳的变化,计算出各种事故后节点电压的变化量。最后基于电压变化量最大值和最小值评估静态电压安全域,给出具体的节点电压安全运行范围。通过对四机两区域的交直流系统及江西500 kV电网的仿真,验证了所提出的评估方法的可行性。     

综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。     

上海多馈入直流系统的无功控制策略

以上海多馈入直流规划系统为对象,采用常规稳定分析方法对系统存在的电压稳定问题类型进行了区分。利用静止无功补偿器(static var compensator,SVC)和调相机(synchronous condenser,SC)动态无功补偿装置以及直流换流站内无功控制、直流无功调制等方法提高了该系统抵御上海受端交流系统故障和直流闭锁的能力,改善了该系统的阻尼特性,形成了一套较完整的多馈入直流系统无功控制方法。仿真计算结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

特高压交流变电站用磁控式动态无功补偿技术方案

1 000 kV交流特高压变电站110 kV侧并联无功补偿电容器组具有电压等级高、容量大等特点。通过对1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程110 kV无功补偿装置的电容器和电抗器投切控制进行仿真分析,特高压输电系统因无功补偿装置频繁投切时产生的合闸涌流和系统电压波动不容忽视。讨论了110 kV磁控式动态补偿的设计方案,通过对设计方案进行仿真分析,结果表明采用磁控式动态无功补偿技术可以避免并联电容器组频繁投切,有效地稳定系统的电压波动。     

考虑多直流协调恢复的换相失败预测控制启动值优化方法

换相失败预测控制环节在降低换相失败概率和连续换相失败风险的同时,往往需要交流系统提供更强的无功支撑,进而对直流自身及其他直流的换相失败特性和恢复特性产生影响。首先分析了直流恢复能力及其恢复过程中多馈入直流的无功支撑耦合影响,综合考虑直流近区动态无功补偿设备的支撑能力,提出一种考虑多馈入直流交互作用的直流换相失败预测环节启动门槛值优化方法,以实现多回直流的协调恢复,降低直流发生连续换相失败风险和直流换相失败对电网的功率冲击。基于实际多馈入直流电网的仿真算例验证了所提方法的有效性。     

电力系统数模混合仿真技术及发展应用

近年来,特高压电网快速发展,大规模交直流混联带来电网特性深刻变化,对电力系统仿真提出更高需求。电力系统数模混合仿真能够较精确地模拟交/直流电力系统的运行特性和动态过程,是研究大规模交/直流电网运行特性的重要方法,其特点是仿真精度高、速度快,是认知大电网运行机理特性的基础平台,但混合仿真响应的建模相对复杂,规模有一定局限。从电力系统数模混合仿真技术及发展应用等多方面对电力系统数模混合仿真技术进行了深入描述,对电力系统数模混合仿真的功能及应用范围进行了详细介绍,并结合未来我国特高压大电网发展需求,提出电力系统数模混合仿真技术的发展方向。     

并网大容量调相机对交直流电力系统无功电压灵敏度的影响

交直流电力系统的无功电压灵敏度是衡量交流子系统与直流子系统交互作用,指导无功优化控制的重要指标,新一代大容量调相机在我国特高压直流送受端的逐步推广,给现有的无功电压灵敏度计算方法带来了挑战。为此,基于交直流电力系统线性化潮流方程,提出不同类型节点间的无功电压灵敏度计算方法,分析PV节点无功电压灵敏度的物理意义。以EPRI 36节点系统为例,仿真结果验证了所提方法的正确性。