基于暂态能量的解列功角区间快速预估方法

研究解列后局部电网功角首摆稳定特性,明晰解列时机对解列措施有效性的影响机理,对信息驱动的大电网暂态稳定主动防御具有重要意义。首先,基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC),对3区域互联系统解列后的局部电网进行等值,划分等值功角的相对运动为3个阶段;其次,针对故障切除后和系统解列后局部电网的运行特性差异,将其区分为2种典型场景,基于相对动能的概念量化分析解列后功角首摆的稳定性,进而引申出最晚解列角和最早解列角的概念,机理上解释并刻画极限解列时刻的特征;最后,给出解列功角区间预估在主动解列技术中的实现手段和应用方法。采用IEEE-9系统和IEEE-39系统算例验证方法的有效性,证明该方法具有较好的工程应用价值。     

解列时刻对解列后孤网暂态稳定性的影响机理

解列时刻是解列后孤网能否保持同步稳定运行的一个关键参量.文中采用扩展等面积准则方法,将组成孤网的机组通过互补群惯量中心-相对运动变换映射为单机映象.基于单机映象等值电磁功率在解列前后的差值在等值功角变化区间上的积分,提出了解列时刻影响孤网暂态能量变化量的计算方法,从能量角度解释了不同解列时刻对孤网暂态稳定性的影响机理.进而提出了解列后孤网暂态稳定裕度对于解列时刻的灵敏度计算公式,判断延迟解列是否有利于孤网暂态稳定性,并通过仿真证明了分析方法的正确性.     

基于改进ucosφ的电网振荡解列判据研究

针对传统的ucosφ解列判据,研究其有效性以及局限性,基于等值两机系统,指出发电机相对功角在0°或者360°附近时刻时,ucosφ并不能正确反映振荡中心的电压,ucosφ解列判据容易发生误判.此时,需要对判据进行适当的修正处理,可以较为准确地捕捉到失步系统的振荡中心所在位置,对于防止装置误判、事故后的解列控制,以及减少由于解列造成的大电网故障损失具有重要意义.基于四机两区域系统的仿真验证了该方法的准确性和有效性.     

风机有功控制对系统暂态功角第二摆稳定性影响机理

该文着重研究大规模集中并网的双馈风电基地故障后有功控制行为对系统暂态功角第二摆稳定性的影响机理。首先基于静态扩展等面积定则,对双馈感应式风机接入后系统的网络节点电压方程进行改进,构建适用于含风电多机系统暂态功角稳定性定量分析的等值单机无穷大系统模型;利用该模型对双馈风机与两台同步机互联的简化系统进行解析分析,分别给出风电并网系统暂态功角第二摆失稳的充分条件、必要条件,揭示出故障后风机有功出力低会降低第二摆稳定性;进一步分析风电并网系统中功角第二摆稳定性与第一摆稳定性的关系,从整体上揭示风机有功恢复速率变慢会使原本只会出现首摆失稳的系统发生第二摆失稳,并最终导致系统整体稳定性下降;最后对机理分析进行仿真验证。所做研究拓展了当前风电并网后只关注首摆失稳的暂态功角稳定性分析方法,为大规模风电集中并网电力系统暂态稳定控制提供理论指导。     

风电比例对风火打捆外送系统功角暂态稳定性影响

目前风火打捆交直流混联外送系统作为一种新型输电方式,其稳定特性研究值得重视。文中基于扩展等面积准则(EEAC),研究了风电比例对风火打捆交直流混联外送系统的功角暂态稳定性的影响。将风电场机械功率和注入电网功率等值为临界群机械功率的增量,推导出系统功角加速度随风电比例变化时的函数,提出该函数为凸函数时应满足的条件。若余下群相对临界群等值惯量为无穷大时,两者相对功角首摆稳定性随风电比例增加而提高;反之,则随风电比例增加先提高后降低。仿真结果表明了文中分析的正确性。     

基于解列信息触发的孤立电网紧急控制方法研究

跨大区电网互联、大容量直流输电及第三道防线动作的延时和不确定性对紧急控制技术提出了更高要求。缺乏快速主动控制措施是导致电网联络线解列后大量潮流跨网转移和孤网内安全稳定形势恶化演化,继而引发系统相继解列和最终崩溃的关键原因。在分析总结导致电网解列的因素和解列后孤网面临的主要安全稳定问题基础上,提出了“离线-在线”相协调的包括控制主站、控制信息子站和执行站三层结构控制的基于解列信息触发的孤立电网紧急控制方案。通过离线基于性价比、在线基于量化的交直流控制措施的控制性能指标完成策略的搜索和优化制定,确保电网紧急状态解列后具有快速主动有序的控制措施。仿真验证了方案的可行性。     

适用于单测量端的快速解列判据

在现有快速解列判据的基础上,以减少解列装置的使用量和解列判据的计算量为目的,提出了适用于单测量端的快速解列判据。分析了等值双机失步振荡系统中,快速解列判据组相关量在失步联络线功角超前端和滞后端的变化特征,重点改进这种解列方式的功角变化率判据和有功功率变化率判据,以解决现有快速解列判据的测量点在线路滞后端无法正确识别失步振荡的问题。BPA仿真结果证明改进的快速解列判据在线路任何一端都可有效辨别出线路失步情况。     

基于相位角的失步解列判据在复杂场景下的适应性及对策

明确基于就地信息解列判据在大电网适应性,以及对指导复杂大电网运行与控制具有重大意义。分析了失步振荡中心两侧等值电势电压幅值不等、解列装置安装位置和多频振荡对失步过程中相位角变化规律的影响,研究了基于相位角解列判据在复杂场景下的适用条件,提出了适用于大电网的配置原则和应对策略。以失步振荡中心为分界点,配置在等值电势电压较高侧的解列装置存在不能正确识别系统失步的风险,现有工程判据适用于等值电势比小于1.4的场景,配置在等值电势电压较低侧的解列装置存在误判失步周期问题。针对潜在风险,提出统一失步振荡中心方向判断逻辑,在备选解列断面双侧配置解列装置和闭锁反方向失步判断逻辑等应对策略。以多频失步振荡场景,验证了改进策略的正确性。     

音扎线加装失步振荡解列装置的必要性

呼兴电网联网后存在诸多的暂态安全稳定问题,其中乌兰浩特地区机组暂态功角稳定问题尤其突出,威胁着电网的安全稳定运行。通过对乌兰浩特地区机组暂稳问题模拟计算的分析,采取在音扎线装设失步振荡解列装置,可使系统发生故障后将失步机组从系统中解列,保证主网和解列地区电网暂态稳定。     

电力系统振荡解列原理的分析与研究

分析了电网振荡时各电气量的变化规律,介绍了基于不同电气量变化规律的电网振荡解列判据,并从间接反映功角、直接测量功角和能量原理的反映三个方面对它们进行了分类,深入分析了各种判据的特点和适用范围。在此基础上对部分判据进行了改进,提出了基于有功功率变化量的新型解列判据。最后针对大型复杂电网提出了设计电网解列新判据应注意的问题和解列发展的方向。     

大规模风电并网对送端系统功角稳定的影响研究

随着我国风电能源的不断发展,大规模风电集中接入电网对送端系统暂态功角稳定的影响问题仍然不容忽视。以双馈型风电集中接入受端大系统为分析对象建立等效模型,并基于双馈风机的功角特性和暂态特性展开分析。首先,采用单端送电系统同步机的电磁功率解析表达式,通过分析风电等出力置换火电出力接入系统对电磁功率方程的影响推断出风电接入对同步机初始功角的影响。其次,通过负负荷接入与风电接入两种接入方式的对比分析了双馈风机在故障发生后有功功率和无功功率特性对同步机电磁功率方程的影响,并基于等面积定则(EAC)分析了双馈风机接入对系统暂态功角稳定性的影响。研究结果表明,风电等出力置换火电出力时同步机初始功角减小,暂态稳定性升高;双馈风机的有功功率和无功功率特性对系统暂态功角稳定性具有正向作用。最后,通过仿真验证了理论的正确性,并在实际电网中得到了验证。     

特高压紧急直流功率支援策略研究

采用扩展等面积法(EEAC)分析了多机系统中特高压(UHV)紧急直流功率支援(EDCPS)提高系统暂态稳定性的机理,深入研究了UHVDC在大扰动下的EDCPS策略,包括支援起始时刻、支援速率、支援数量和支援持续时间等对功角稳定和电压稳定的影响.研究结果表明EDCPS能改善故障后系统的暂态稳定性,但直流提升量要适当,较大的提升量能够改善功角稳定性.但也加大换流站的无功需求.对正在恢复中的节点电压产生不利影响;紧急功率支援投入要适时,过早将加大换流站的无功需求.过迟则将不能有效地增加等效加速面积;提升速率不能太快,否则也将加大无功需求,削弱换相电压的稳定;在等效单机无穷大系统(OMIB)功角的回摆过程中适当回降直流功率能更好地改善系统的暂态稳定性.最后,研究负荷特性、静止无功补偿器(SVC)和低压限流单元(VDCOL)特性对EDCPS策略及效果的影响.     

基于OMIB的孤立稳定域现象研究

针对实际系统暂态稳定评估中遇到的“孤立稳定域”现象,用经典单机无穷大母线(OMIB)系统进行了详细的稳定分析。分别采用等面积法则、势能界面(PEBS)直接法和稳定域分析法研究这一现象的原因。在不考虑系统阻尼的情况下,这一现象具有周期性。极限切除时间指标在这种情形下会失灵。文中推导并给出了自治OMIB系统多摆切除,下一摆失稳的极限切除角计算公式。     

德宝工程紧急直流功率支援策略研究

以直流输电线路异步联接的两个交流系统为模型,分析了紧急直流功率支援的机理。通过将其等效为一个单机无穷大系统,利用扩展等面积法则推理可知,系统正摆时提升直流功率,回摆时回降直流功率可分别达到吸收和补偿交流系统中有功过剩和缺额的目的,提高系统的暂态性能。在此结论上,针对德宝直流异步联接的四川—西北电网2010年丰大方式,在BPA仿真平台上研究了四川电网交流线路短路故障、无故障切机、无故障甩负荷情况下的德宝紧急直流功率支援策略。研究表明,对于交流线路短路故障,宜采用大方式调制策略;而对于无故障切机和无故障甩负荷故障,则应采用功率回降(或提升)结合大方式调制的策略。     

上海电网220 kV统一潮流控制装置示范工程应用效果分析

结合上海特大城市电网特征和实际运行需求,分析了上海220 kV电网加装统一潮流控制器装置(UPFC)的必要性。确定了UPFC示范工程合理的选址方案,提出了220 kV蕴藻浜站UPFC示范工程的电气主接线、主设备参数以及控制策略。基于实时闭环仿真平台研究了加装UPFC对上海电网的影响。通过仿真验证了UPFC示范工程在提升电网传输能力、改善电网电压稳定性、实现分区无功就地平衡等方面的多重应用效果。     

华中—华北交流同步电网简化等值建模分析

为了深入地研究华中—华北交流互联同步电网的运行机理,将华中电网与华北电网简化等值成一个7机48节点系统,该等值系统较好地保留原型系统的联络线潮流静态特性、联络线功率动态特性、大扰动冲击特性和短路电流特性。通过对该等值系统仿真分析,初步证明了仿真中发现的四川区域电网个别母线严重故障导致华中电网与华北电网间交流联络线发生解列的现象属于功角失稳范畴,基于此提出了一种实用的可提高系统稳定性的措施。     

梯度因子估计虚拟同步发电机阻尼的配置方法

针对电网接入分布式发电机时出现的功率振荡问题,建立了虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制的并网逆变器功率控制模型。以功率圆模型推导VSG控制的摇摆方程,引入梯度因子实现了摇摆方程中有功和无功功率的线性独立控制。建立输入输出功率最优二阶阶跃响应模型,设计出线性独立VSG控制摇摆方程阻尼配置方法,阻尼比取0.707时系统的功率振荡恢复到稳定状态的动态响应效果最优。仿真结果表明了所采用的梯度因子和阻尼配置方法的有效性。     

大规模风电并网与电网振荡解列的交互影响

针对风电并网与电网振荡解列日益凸显的交互影响,首先,基于PSD- BPA仿真软件建立"风火打捆"等值单机无穷大系统,从风电接入比例及风电场是否加装无功补偿两个方面对系统失步振荡特性进行仿真分析。结合实际电网,加以仿真验证。其次,改变电网运行方式或者故障点位置,通过对比相应的风电脱网量,仿真分析振荡解列对风电可靠并网的反作用。结果表明,风电并网比例越大、风电场具备无功补偿时有利于抑制电网失步振荡,提高电网稳定性;电网不同运行方式及故障地点可能改变电网的振荡模式,使振荡中心发生迁移,影响风电的可靠并网。最后,针对二者间的交互影响,提出合理的优化建议。