多馈入直流受端电网静态电压稳定的薄弱区域识别及优化研究

多馈入直流受端系统在高压输电系统中逐渐增多,故障情况下大范围潮流转移将对受端电网的电压稳定构成冲击,严重情况下,甚至会造成电压崩溃。针对多馈入直流受端电网静态电压稳定性,提出了一种综合应用连续潮流法、严重故障筛选法、模态分析法快速求取静态电压稳定极限、节点相对参与因子等指标开展薄弱区域识别的方法。应用于江苏南部受端电网,并针对薄弱区域提出了电压稳定提升措施。计算结果显示,江苏南部受端电网静态电压稳定薄弱区域位于苏州电网及锦苏特高压直流近区,在电压稳定薄弱区域安装STATCOM,能够更好地提升苏南直流受端电网电压稳定性。     

四川电网静态电压稳定分析

采用电力系统综合分析程序PSASP对2010年四川电网进行静态电压稳定分析,研究电网的电压无功问题。通过连续潮流计算、V-P曲线分析和灵敏度分析计算电压稳定裕度,寻求电网电压薄弱节点、薄弱线路以及薄弱区域。     

一种基于连续潮流的在线静态稳定综合评估方法

基于负荷裕度计算的电力系统静态电压稳定评估已经成为现代能量管理系统中的一个基本任务。传统方法大多没有考虑负荷的静态电压特性,没有计及有载调压变压器分接头与并联电容器的自动投切、低压减载等动作的作用,也没有计及线路热约束及其继电保护动作造成的开断对于负荷裕度的影响。因此,电压稳定评估得出的功率裕度与实际脱节,无法满足安全预警与预防控制的需求。文中提出一种基于连续潮流技术的在线静态稳定综合评估方法,计及了负荷的静态电压特性,考虑了自动装置和线路保护动作的作用。对中国某省网系统的实际应用表明,该方法比传统方法更具有实用价值。     

交直流互联下的大型受端电网静态电压稳定性研究框架与应用

随着负荷快速增长和电网建设受限制,交直流互联运行系统的受端电网面临电压不稳定的风险越来越大。根据静态电压稳定性分析成熟方法及工具,进一步发展交直流互联下大型受端电网静态电压稳定性研究框架,并应用于西电东送受端电网———广州电网,求出大型复杂电网静态电压稳定约束下的负荷裕度和电压裕度,并利用模态分析法判断电网薄弱节点,对电网的安全稳定运行提供有用的建议,同时也为其他交直流系统受端电网开展相关研究提供可选择的分析方法和计算工具。     

计及负荷电压静态特性的电力系统最小负荷裕度的快速评估

负荷裕度是静态电压稳定性最重要指标之一,定义了非线性复变电力系统的最小负荷裕度。利用非线性电路动态等值方法,引入功率参变量,构造拉格朗日函数。证明非线性电力网络负荷节点获取极大有功功率的必要条件：负荷静态等值阻抗模等于负荷节点看进系统的动态等值阻抗模,然后提出评估电压稳定性的阻抗模裕度指标。同一扰动下,阻抗模裕度越小,电压稳定性越薄弱,节点负荷裕度越小,只需计算最薄弱节点的最大负荷裕度,即系统最小负荷裕度。通过阻抗模裕度最先到达零来确定最薄弱节点获取的极大有功功率,计算其最大负荷裕度。计及负荷功率扰动方式与负荷电压静态特性,通过对IEEE30节点系统的仿真表明：单节点负荷功率扰动方式及恒定阻抗与恒定电流负荷比例的增加,提高了系统的最小负荷裕度。     

基于Gram-Charlier级数的含风电电力系统 静态电压稳定概率评估

可再生能源的波动性和随机性加剧了传统电力系统静态电压稳定评估的难度。为了有效计及风电出力不确定性对静态电压稳定评估的影响,提出了一种计及风电出力不确定性的静态电压稳定概率评估方法。首先,借助电力系统负荷裕度,推导各节点负荷裕度对风电注入功率的灵敏度,进而求解负荷裕度的各阶半不变量和负荷裕度的各阶矩。然后,结合风电所连节点注入功率的各阶矩和半不变量,对负荷裕度各阶矩进行Gram-Charlier展开,以求取计及风电不确定性的负荷裕度概率分布,进而实现电力系统静态电压稳定概率评估。最后,通过IEEE30节点系统验证所提方法的准确性和有效性。     

典型直流落点无功补偿方式对近区交流系统静态电压稳定影响研究

研究了直流落点不同无功补偿方式对交流电力系统静态电压稳定的影响。当直流落点采用固定电容器补偿时,可将该节点看作PQ节点;而采用大容量同步调相机补偿时,该节点可看作PV节点。基于计及负荷静态电压特性的交直流电力系统连续潮流方法,分析了直流落点分别为PQ节点和PV节点下,直流落点近区交流系统的静态电压稳定性,得出直流落点采用大容量同步调相机进行无功补偿有助于提高近区交流系统的静态电压稳定性。     

一种提高电力系统静态电压稳定裕度的切负荷算法

电力系统运行过程中发现静态电压稳定裕度低于临界值时,应及时采取控制措施以提高静态电压稳定裕度。给出一种电力系统静态电压稳定裕度的在线估计和提高静态电压稳定裕度的切负荷算法。该方法首先利用节点静态电压稳定指标（voltage stability index,VSI）识别出系统的薄弱节点,然后通过电压幅值优化来提高薄弱节点的电压幅值进而达到提高静态电压稳定裕度的目的。我国某实际682节点系统的仿真表明所提切负荷方法具有计算量小、速度快等特点。     

计及DSSC的含新能源电网静态电压稳定性分析

受大规模新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,高渗透率新能源并网后的静态电压问题逐渐影响到电力系统的安全稳定运行。伴随着电力电子器件的发展,柔性交流输电技术(flexible AC transmission system, FACTS)在调节线路潮流、改善静态电压稳定性方面的研究更加深入。文章探讨计及分布式静态串联补偿器(distributed static series compensator, DSSC)的新能源电网静态电压稳定性,从系统静态电压稳定性方面评估DSSC发挥的潮流控制效能。首先分析DSSC的等效电路及工作原理,并基于DSSC的等效功率注入模型得到潮流计算方程;其次,基于潮流计算方程提出能够反映系统静态电压稳定性的效能评估指标,计算分析接入不同容量新能源对静态电压稳定性的影响;最后通过IEEE 30节点系统对所提方法进行仿真验证,结果表明,DSSC能够有效调节薄弱节点电压,提升新能源电网的安全稳定性。     

计及SSSC的高渗透率新能源电网静态电压稳定特征研究

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,高渗透率新能源逐渐影响到电力系统的安全稳定运行。同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网后的静态电压问题更加突出。探讨分析了计及静态同步串联补偿器（SSSC）的高渗透率新能源电网系统静态电压稳定特征,从系统静态电压特征方面评估SSSC发挥的潮流控制效能。首先分析了SSSC的等效电路及工作原理,并基于SSSC的等效功率注入模型得到潮流计算方程;其次,基于潮流计算方程提出能够反映系统静态电压稳定特征的效能评估指标,并计算分析接入不同容量新能源对静态电压稳定特征的影响,以及SSSC对新能源并入电网后薄弱节点静态电压稳定特征的影响;最后通过仿真验证,安装SSSC后能够改善新能源电网薄弱节点的电压稳定问题,提升电力系统运行时的安全稳定性。所提方法具有快速简洁的特点,并且具有一定的工程应用价值。     

浙江交直流混联受端电网静态稳定分析

归纳提出了特高压交直流混联受端电网静态稳定分析通用流程,探讨了影响静态稳定分析准确度的多种关键因素及处理原则。详细计算分析了±800 kV宾金和灵绍两回特高压直流密集馈入后,浙江电网的静态功角和静态电压稳定特性,并针对特殊方式下浙江电网静态稳定裕度下降等情况,提出了有针对性的预防措施。相关研究成果为新形势下浙江电网的优化运行和调度提供了理论依据。     

交直流混合系统负荷功率裕度分析

定义了区域有功负荷裕度指标．运用该指标研究了给定负荷增长方式下2005年广东实际交直流电网的静态电压稳定状况，结果表明，珠江三角洲重负荷区域、粤东地区负荷裕度小，是静态电压稳定薄弱区域。针对给定负荷增长方式确定系统负荷功率极限结果偏乐观的缺陷．提出了交直流混合系统最临近负荷功率极限算法．采用交直流潮流交替迭代方法．同时可计及稳态时直流不同控制方式和换流站无功补偿对功率裕度的影响。算例分析表明．该算法能方便地计算交直流混合系统在最恶化负荷增长方向下的负荷功率裕度。     

考虑源荷频率特性的含风电交直流系统概率连续潮流方法

针对传统连续潮流方法难以适应大规模风电接入交直流互联系统的实际情况,提出了一种含风电交直流系统概率连续潮流计算方法。该方法在兼顾常规机组调频特性和负荷电压/频率静特性基础上,进一步考虑风电出力随机性、直流控制方式和频率波动偏差约束,建立考虑电源调频和负荷电压/频率静特性的含风电交直流系统概率连续潮流方程;通过其修正方程的雅可比矩阵,推导能反映频率波动、风电出力和控制方式等因素的负荷裕度灵敏度指标;基于统一迭代法,结合蒙特卡洛方法和预估-校正方法获取系统N和N-1状态时多场景潮流解和负荷裕度。最后,修改的IEEE 39节点系统算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

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。     

多馈入直流线路的交直流混合电网静态电压稳定性研究

就目前广东电网中存在的多馈入直流的交直流混合电网静态电压稳定问题进行了研究,给出了研究静态电压稳定性的模型,对静态电压稳定性的判断指标从交流、直流和交直流混合3个角度进行了分析;对静态电压稳定性的分析方法则从整体上和局部上给予了分析和讨论,并给出了实际工程中静态电压稳定性的判据。通过特征值分解和相应的模式分析来判断出电力系统电压稳定性、计算负荷裕度,并能够根据裕度指标、最小特征值及相对电距离指出系统中的薄弱环节,从而加强薄弱环节、提高整个系统的稳定性。     

基于分岔理论的负荷模型对交直流混联系统电压稳定性的影响

为研究区域负荷模型对交直流混联系统电压稳定性的影响,以3机9节点交直流混联电力系统为例,建立考虑系统各元件动态特性的数学模型,采用分岔理论与局部参数化的延拓法相结合的方法对系统的平衡解流形进行追踪,并对影响系统稳定的鞍结分岔点、霍普夫分岔点进行搜索和检测。在此基础上,针对不同负荷增长方式对电压稳定性的影响进行研究,重点分析比较国家电网各区域电网调度部门、规划部门所采用的负荷模型对电压稳定影响的异同。研究表明：以全网负荷同比增长方式增加负荷时系统静、动态负荷裕度最小,最不利于系统的稳定性;随着负荷模型中异步感应电动机比例的不断增加,分岔边界曲线前移,各类型分岔点出现时间缩短,系统的电压稳定裕度减小,电压稳定性将受到更大的威胁。     

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。