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。     

交直流混合输电系统交互作用量化指标研究

中国直流多落点系统的电网格局在南方电网、华东电网和四川电网中形成。现有的多馈入交互作用冈子和多馈人短路比没有考虑交直流并联多落点系统送、受端换流站间的相互影响．没有计及换流站的无功损耗。统筹考虑所有换流站的相互作用．采用复功率形式计人换流站无功损耗．将现有交互作用因子和多馈入短路比扩展到交直流并联多落点系统中．提出复功率短路比．证明系统强度不仅与电网结构参数和直流功率的变化有关,还受换流母线电压的影响。通过算例仿真说明复功率短路比对换流母线抗电压跌落能力有一定表征作用,更加适用实际研究的需要：弥补了现有短路比定义未考虑无功影响而导致评价过于乐观的不足,有助于指导实际交直流互联电网的安全稳定分析及其规划设计。     

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。     

多馈入交直流混联系统解耦安全域的刻画及应用

多馈入交直流混联系统具有强非线性、强耦合特征,而直流调整的快速性对控制策略的确定时间提出了较高要求。对于弱受端系统,直流子系统的输电能力较弱,功率的调整范围较小,进行快速功率调制时容易使系统越限,因此需要精细化的控制策略。为了从宏观角度考虑安全特性并实现快速功率精细调制,提出了解耦安全域的概念。对于含有静止同步补偿器(STATCOM)的弱受端多馈入交直流混联系统,基于解耦安全域调整直流功率,并将功率调制问题转化为线性规划问题,可快速得到安全控制策略,并实现直流系统快速功率调制的目的。最后,通过案例研究验证了所提方法的可行性。     

多馈入直流受端电网动态无功补偿选址研究

随着大容量直流输电的广泛应用,若动态无功功率储备不足,当发生直流闭锁等严重故障时,系统面临暂态电压失稳风险。提出综合电压涨幅指标法研究多馈入直流受端电网的动态无功补偿选址问题。通过系统电压弱区域分析和时域仿真,结合静止无功补偿器（SVC）的响应指标和容量等参数确定SVC的最优安装地点。对大规模交直流混联系统仿真结果验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

受端电网最大直流受入规模分析方法

确定受端电网最大直流受入规模是电网规划的重要内容之一。为此,提出在网架结构优化、直流落点优化和动态无功补偿配置优化的基础上,采用启发式规划方法求取最大直流受入规模。电网规划优化从兼顾短路电流控制和提高多直流馈入支撑能力出发,分别给出了以限流方案投资、限流效果和综合多馈入短路比最优为目标的多目标函数及网架结构优化方法。直流落点优化通过综合多馈入短路比为指标的排序优选,动态无功补偿配置选点优化通过电压灵敏度的无功补偿安装效果评估指标排序实现。结果表明:考虑配置一定规模的动态无功补偿装置,江苏电网可承受的最大直流规模为6回,共42.2 GW;若不考虑动态无功补偿装置,江苏电网可承受的最大直流规模为5回34.2 GW。优化方法应用于江苏规划电网,可提高多直流馈入电网稳定性和承受直流能力。     

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。     

考虑直流电压交互影响的交直流混联系统无功规划

多馈入直流将对交直流混联系统的安全稳定运行产生重大影响。提出适用于交直流混联系统中直流输电间的系统和平均电压交互影响因子的定量计算方法;提出一种考虑直流输电间电压交互影响的交直流混联系统无功规划方法,上层规划以降低直流系统间电压交互影响为目标,下层规划以降低网损和无功投资成本最小为目标。IEEE 39节点扩展系统的无功规划仿真和分析表明,所提方法对交直流混联系统的电压稳定性具有良好的改善作用。     

动态无功补偿装置抑制直流换相失败能力影响因素研究

针对交直流混联电网中直流换相失败的问题,对影响动态无功补偿装置抑制直流换相失败效果的因素进行了深入的研究和分析。首先对比分析了同步调相机、静止无功补偿器(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)3类常用的动态无功补偿设备的特性。其次研究了动态无功补偿设备抵御直流系统发生换相失败的机理,总结了影响动态无功补偿装置效果的因素。最后采用电力系统潮流计算仿真软件(PSD-BPA)分别对单馈入直流系统以及华东十馈入直流系统进行仿真分析,仿真结果表明,动态无功装置的安装地点对其抑制直流系统换相失败能力有较大影响,当安装地点确定时,其抑制直流系统发生换相失败的能力随着安装容量的增加逐渐饱和。     

新型双馈入直流输电系统无功调节特性分析

针对多馈入直流输电（MIDC）系统的稳定性问题,将电压源型高压直流输电（VSC-HVDC）引入MIDC系统组成一种新型双馈入直流输电（DIDC）系统。在基于 dq同步旋转坐标下,提出VSC-HVDC的基于有功、无功独立解耦控制策略,实现了DIDC的协调控制。充分利用VSC-HVDC对无功快速调节的能力,将其与常规无功补偿装置进行配合运行,提高系统稳定运行的能力。在PSCAD/EMTDC仿真环境下实验结果表明,在系统发生扰动的情况下,DIDC系统能够更有效地维持逆变侧母线电压的稳定,防止无功补偿装置振荡性投切,减少HVDC换相失败的概率,提高HVDC系统运行的可靠性。     

陇赣直流输电工程江西换流站无功配置方案研究

±800 kV陇赣直流输电工程是江西电网规划中第一个±800 kV级直流输电工程,换流站的无功补偿与配置是特高压直流输电系统的重要组成部分。经过分析换流站无功消耗的特点,提出了换流站的无功补偿设备总容量及其分组配置方案,通过换流站无功分组投切的仿真计算,验证了该无功补偿与配置方案的合理性。     

交直流静态安全域下计及时间特性直流有功调整方法

随着交直流混联系统状态及控制变量广域耦合程度不断提高,各元件时间响应特性差异巨大,系统的控制目标会因为各控制参数时间尺度的不协调而难以实现。为解决上述问题,首先,在交直流混联系统静态安全域理论基础上研究了其边界曲面线性回归拟合及二维投影的刻画方法。在考虑安全域和控制设备时间参数的基础上,提出具有时间特性的控制安全域及域内最优调整曲线的通用模型。然后,通过高压直流输电主回路参数计算得到直流输送有功和无功补偿、触发角、熄弧角以及变压器分接头等电气量的稳态关系,并依此结合计及时间特性控制安全域的刻画方法以完成直流有功控制域的表征,且在域内以整个调节时间内系统中敏感母线平均电压波动最小为优化目标给出最优调整曲线,从而保障交直流系统有功调整在时间维度上的安全性。最后,基于改造的两区四机交直流混联系统进行仿真计算,验证了理论分析的正确性与可靠性。     

抑制多馈入直流换相失败的同步调相机优化配置方法

多馈入直流系统中交流侧短路故障发生后,导致交流系统电压持续降低进而引起多条甚至全部直流同时发生换相失败,使电网安全稳定性受到严重破坏。同步调相机具备过载能力,且其无功输出受系统电压影响小,在面对交流故障带来的电压跌落可以提供较强的无功支撑,从而抑制直流换相失败的发生。为了抑制直流换相失败,提出了一种抑制多馈入直流换相失败的同步调相机优化配置方法,对其安装地点及容量这两个方面同时进行了优化配置。首先从直流换相失败持续时间出发,且考虑各直流间相互作用,提出了一种抑制换相失败效果指标;然后根据电气距离确定了安装待选区域,由无功补偿响应指标筛选出同步调相机最佳补偿地点;随后建立了同步调相机配置优化模型,对最佳配置方案进行二阶段的求解,获得最终配置方案;最后在实际大电网仿真结果表明,所得最终解能够考虑经济性的同时有效抑制交流故障引起的多馈入直流换相失败。     

直流换流站无功设备投切过程仿真研究

确定合理的换流站无功平衡和投切策略是直流输电系统安全稳定运行的基础。阐述了交直流系统的无功功率需求和无功补偿设备容量的确定。在PSS/E软件中建立CDC6直流准稳态模型,利用其自定义分析功能,分别从直流系统的启动和停运两个方面来模拟含有感性无功补偿设备的换流站无功投切策略。启动过程遵循“先切感性无功,再投容性无功”的投切原则,停运过程遵循“先切容性无功,再投感性无功”的投切原则。最后通过仿真算例,换流站与交流系统的无功交换量始终处于限定的范围内,验证了该方法的有效性。     

±1500 kV特高压直流输电系统主回路设计

为满足超远距离大容量电力输送需求,研究更高电压等级的直流输电技术是可行方案之一。文章重点对±1 500 kV电压等级直流输电系统主回路进行概念设计,提出适应±1 500 kV电压等级直流输电需求的3个12脉动换流器分层接入的主接线型式,并结合该接线型式特点提出了包括双极混合电压、双极2/3（1/3）电压等方式在内的多种直流运行方式;提出±1 500 kV特高压直流输电工程换流变压器、平波电抗器、直流滤波器和无功补偿设备等关键设备参数的可行方案。     

考虑电压稳定的电力系统无功优化规划

建立了模糊多目标无功优化规划的数学模型。在目标函数中考虑了网损、无功补偿设备的投资、静态电压稳定裕度以及负荷节点电压的偏移。首先采用电压稳定灵敏度排序法找出电压稳定性最差的节点,作为候选无功补偿节点;然后采用遗传算法对数学模型进行求解,得到优化补偿节点及补偿节点的优化补偿容量。通过对IEEE30节点的计算结果表明:采用文中的优化规划方法能够达到很好的降损效果,提高了整个系统的电压稳定性。     

TBM掘进机无功补偿系统故障分析与研究

本文针对新疆地区工作的TBM掘进机出现无功补偿系统过热、烧毁和功率因数不高等故障,通过对当地电网、设备负载类型和工地实测数据分析,建立谐波下的等效电路模型,通过理论推导得出补偿系统发生故障的原因,以及配电距离较远的电网即弱电网对系统谐波的影响,依据分析结果提出无功补偿系统的优化方案,优化后的补偿系统投入工程使用后运行稳定。此故障的分析和优化方案为TBM掘进机的无功补偿系统提供了理论和设计参考。     

基于改进最优覆盖法的智能变电站无功优化配置

智能变电站的无功控制需要实现实时就地平衡。传统变电站通常配置电容器组进行无功补偿,而随柔性交流输电技术的发展,动态无功补偿装置逐步应用于智能变电站无功补偿中,但很少有考虑两者的协调配置。针对以上情况,提出电容器组与静止无功补偿器（static var compensator, SVC）协调配合进行智能变电站的无功优化配置。在原最优覆盖思想仅考虑电容器的等容分组配置的基础上,增加SVC进行组合配置,在分析等容分组与几种典型不等容分组情况后,建立统一的无功失配面积最小及投资成本最优的多目标优化数学模型,并转换为年损耗最小的单一目标函数作为变电站无功配置的评价函数,用遗传算法进行寻优,获得SVC与等容及不等容分组的电容器组优化配置方案,进行对比,得到最优方案。最后采用某智能变电站无功负荷数据验证了该配置方法的有效性及实用性。