孤岛电网频率电压耦合机理及控制措施

地区电网与主网发生解列故障时,将转为孤岛电网运行状态,由于孤岛电网转动惯量较小,大容量不平衡功率冲击下孤网频率和电压交互作用显著。首先,揭示了孤岛电网频率和电压之间耦合作用的机理,通过构建单机单负荷模型,分析了线路传输有功、负荷频率因子和线路高抗补偿度对孤网频率和电压动态过程的影响。结合西藏电网实际运行情况,从稳定控制措施方面给出了应对孤网频率和电压越限的建议,并通过仿真验证其有效性,研究结论可以为藏中联网工程投运后西藏电网稳定运行提供技术支撑。     

驻马店和信阳地区电网与河南主网解列事故分析

2000年12月8日19时41分,河南电网发生了驻马店,信阳受端电网与主网解列事故。事故的特点是,短路故障持续时间长,两解列后的小网功率缺额大,其频率,电压变化过程复杂。在低压解列及低频减载装置正确动作后,两小网保住了京广电铁负荷并维持住了孤网运行。文中分析了小网在大功率缺额下的频率,电压变化过程。     

基于感应电动机网荷互馈特性的暂态电压失稳机理探析

<正>确认识电压失稳机理是进一步对电力系统电压稳定问题进行深入研究的关键。分析了网络视在功率传输特性和感应电动机负荷特性,揭示了以感应电动机为核心的暂态电压失稳正反馈动态过程。将与滑差相关的感应电动机负荷及网络视在功率传输的相互作用关系定义为感应电动机网荷互馈特性,并据此进一步分析了含有感应电动机负荷的系统电压崩溃过程,明确了基于感应电动机网荷互馈特性的暂态电压失稳机理,提出了感应电动机负荷电压失稳判据,构建了简单系统算例验证分析结果。分析表明,以感应电动机为核心的电压失稳正反馈动态过程是系统暂态电压失稳的重要环节;将感应电动机故障切除时滑差对应的恢复电压作为判断感应电动机电压稳定的必要条件,能够提高暂态电压失稳判定的准确性与适用性。所述电压稳定判据为预防电压失稳现象的发生和制定电压失稳解决措施提供了有力的理论支撑。     

江苏低频低压减载与负荷联切协调配置研究

针对江苏分区电网极端严重故障下存在严重功率缺额、局部孤网的局面,以及可能发生频率、电压崩溃的风险,文中提出低频低压减负荷与负荷联切装置相互协调的稳控配置方案。该方案依据断面潮流判断相应的切负荷量,并通过与低频低压减负荷协调配合适应电网不同运行方式。实际算例仿真验证了所提方案可有效保证分区电网孤网后的安全稳定运行。     

基于保护配置现状的智能配电网大功率缺额孤岛自愈方案

分布式电源(DG)大量接入低压配电网,在故障扰动时,系统容易进入低供电质量的孤岛失稳运行状态。当孤岛电源容量远小于负荷需求时(存在大功率缺额),通过改进保护配合方案实现孤岛自动恢复正常运行状态是关键。基于低压配电网低频减载装置与备自投装置的配置现状,区别于传统整定方案,提出了一种零增加电网投资的智能配电网孤岛自愈方案。方案以优先保证机组安全为目标,通过改进定值整定方案,实现机组安全最优的目标,保证了供电负荷零损失自动并网运行,通过实际电网故障案例仿真分析表明,提出方案提高了供电可靠性、避免了分布式电源机组失稳运行,具有较大的工程应用价值,已在江苏某地区电网实际投入运行。     

基于负序电流注入的光伏并网逆变器孤岛检测方法

孤岛运行时光伏电源继续向负载供电,会给检修人员和用户设备带来安全隐患,快速有效地实现孤岛检测具有重要意义。提出了一种通过并网逆变器注入负序电流并检测公共连接点电压不平衡度的快速孤岛检测方法。通过合理投切负序电流注入降低了对电网的干扰,不受电网不对称故障的影响且无检测盲区。在光伏电源功率与负荷功率匹配、公共连接点电压和频率基本不发生偏移的情况下对该方法进行了仿真验证,结果表明即便在这种最不利于孤岛检测的情况下,该方法仍能快速准确地检测出孤岛运行状态。     

新原理的电力系统频率电压紧急控制装置的研究

本文介绍了研制的以１６位单片微机为核心的ＵＦＶ－２型低频低自动减与解列装置。该装置能够反映系统内功率缺额的大小，快速切除相应数量的用户负荷，在联络断开时能按地区电网缺额的数值联切足够的负荷，以确保电网的安全运行。该装置具有自动识别、躲开短路故障功能，其完善的自检、自试和多种闭锁措施保护了装置的安全性与可靠性。     

考虑空调削负荷能力不确定性的孤岛最大运行时长评估

在不影响用户用电舒适度前提下,孤岛可以运行的最大时长是其运行能力的一种体现,对于故障后孤岛网络的划分和运行优化都具有一定的指导作用。为了评估故障后所形成的孤岛网络的最大运行时长,该文根据空调的热负荷模型,考虑初始控制温度以及室外温度预测误差等不确定性,建立轮控策略下空调削负荷能力的概率模型;根据风机、光伏、负荷功率预测误差的概率模型,空调负荷削减能力的概率模型,以及孤岛内微型燃气轮机和储能等装置的可调度性,建立孤岛运行时长及功率缺额概率双层评估模型,对不同功率缺额概率阈值下的孤岛最大运行时长、不同运行时长下的孤岛最大功率缺额概率、运行不同时长的概率进行评估。基于改进的IEEE 13节点系统进行仿真验证。结果表明,所提孤岛运行能力概率评估模型能够更加真实反映系统运行时长,提高评估结果的可信性。     

特高压直流闭锁后的交直流混联受端电网最优切负荷方案

交直流混联受端电网中大容量特高压直流(UHVDC)输电线路发生直流闭锁故障后,电网会产生巨大功率缺额,引起潮流大幅度转移和频率跌落,可能会造成交流通道过载,引发连锁故障。针对这一问题提出了一种交直流混联受端电网最优切负荷方案计算方法。该方法基于广域测量技术,利用直流闭锁后瞬间量测数据,建立闭锁后稳态时交流通道传输功率和电网频率的估算模型,考虑交流通道传输功率极限、电网频率安全约束及可切负荷的重要性差异,以负荷综合损失最小为目标,建立最优切负荷方案的优化模型。通过改进的粒子群优化(PSO)算法求解得到电网最优切负荷点及其对应的最优切负荷量,保证了直流通道闭锁之后,交直流混联受端电网的安全稳定运行。最后在机电暂态软件PSS/E中以IEEE 39节点改进系统为例,通过仿真分析对所提方法进行对比验证,证明了该方法的正确性和有效性。     

超级电容器在微型电网中的应用

总发电容量小于总负荷需求的微型电网（微网）,因外部故障而进入孤岛运行时,为了保护重要负荷必须切除次要负荷。如果外部故障为瞬时性故障,则在短时间内微网又会因瞬时故障消失而重合到主网并重启次要负荷,从供电稳定性和经济性的角度来看对次要负荷不利。因此,提出在外部故障后,用超级电容器向孤岛运行的微网提供短时功率缺额,维持所有负荷并等待重合于主网。文中用理论和仿真证明了此方法的合理性。     

基于估测惯量计算的低频减载方法

新能源发电接入系统的控制方式的不同会给系统的惯量带来不同的影响,研究了基于估测惯量系统功率缺额实时计算方法。首先分析了现有低频减载装置计算系统功率缺额算法的不足。针对这些不足,研究了电压偏移对系统有功缺额的影响,并给出了量化算法;根据扰动后负荷的响应信息,提出了实时辨识系统惯量的方法,由此得到基于估测惯量的系统功率缺额实时计算方法,进而得到最优的自适应切负荷方案。在IEEE 39节点系统下进行孤岛系统的仿真,验证了研究得出的电压偏移对系统有功缺额的影响,以及系统惯量的实时辨识、系统功率缺额实时计算的准确性和有效性。与传统的分轮次动作的低频减载方案相比,所提方案的负荷减载量以及动态频率偏移相对更小,频率恢复稳定能力更强。     

链式供电结构下受端电网的稳控切负荷策略的优化研究

随着国家经济水平的不断提高,电网的用电负荷不断增加,同时由于某些电网网架结构薄弱,采用链式结构供电,导致电网中各重要断面功率接近极限运行。当电网发生故障情况下,将导致断面超极限以及地区电网电压稳定性和频率稳定性等问题,严重影响电网安全稳定运行。尤其是链式供电方式下受端电网发生机组跳闸,将导致电网中多个断面超极限运行,系统稳定性遭到破坏,稳控装置动作。稳控装置动作可以保证电网安全稳定运行,但是随着受端电网网架结构的不断建设,受端电网装机容量以及单台机组容量不断增加,造成稳控切负荷策略复杂甚至可能导致过切。通过对链式供电方式下,受端电网机组发生跳闸进行分析,找出了机组跳闸后的共性,结合这一共性提出了一种新的稳控切负荷方案。运用PSASP程序对某电网进行仿真分析,验证了该切负荷方案策略简单且不会导致过切,具有重要的实用价值。     

含水电系统的低频减载关键参数优化方法

低频减载是电网的最后一道防线的重要组成部分,针对在水电高占比电网系统中发生大的功率缺额扰动时低频减载装置容易出现过切现象的问题,分析了含水电系统发生功率缺额故障后的频率变化特性,并从水锤效应原理出发,结合电网发生扰动后的频率特性和水锤效应的影响,提出一种适当加大级差的低频减载关键参数的优化方法,最后经过仿真实验证明该方法可以有效应用在水电高占比电网中,减少发生极端功率缺额扰动后的负荷过切现象。     

含多感应电动机负荷的微网电压稳定性仿真分析

微网中含大量高度非线性的感应电动机负荷,对微网孤岛运行时的电压稳定性构成严重威胁。为此,针对含多感应电动机负荷的微网,根据电力系统功率平衡的原则,从理论上推导了微网各电动机负荷转差与系统电压的动态耦合关系,进而说明感应电动机负荷更加敏感的原因及多感应电动机负荷的转差和系统电压之间的动态耦合特性与微网稳定性相关。基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了风光柴储多源主从控制微网,通过仿真研究了不同条件下多机叠加启动及微网故障两种情况下微网的电压稳定性,进而提出了提高含多感应电动机负荷的微网电压稳定性的措施。仿真结果表明,多感应电动机负荷之间的相互作用对微网电压稳定性具有重大影响,且串联主从微网的临界故障清除时间受三相短路故障点离感应电动机负荷点的距离和故障点离主控单元的距离双重制约,采用叠加启动策略和故障点快速切机等措施可有效提高微网电压稳定性。所得结论为含多感应电动机负荷的微网稳定性研究与控制提供了理论参考。     

暂态低频高压驱动的直流馈入电网减负荷紧急轮配置方案

针对相控换流式直流(LCC-HVDC)闭锁扰动下受端电网的低频控制问题,考虑事件发生后固定暂态响应模式,提出一种基于事件特征驱动的减负荷紧急轮配置方案。首先推导了LCCHVDC闭锁故障时刻受端电网频率和电压的变化规律,然后分析了延迟联切换流站无功补偿装置造成的低频高压现象。接着采用灰色关联分析方法提取电压信息,并结合初始频率变化率,利用k-近邻算法匹配动作方案。在传统低频减载的基础上,附加紧急轮以应对LCC-HVDC闭锁故障,由就地监测的低频高压特征驱动,实时匹配决策表以切除故障区域负荷。最后以某省级电网为例,对所提出方法的有效性进行了验证。     

负荷主动响应应对特高压受端电网直流闭锁故障的探讨

特高压直流输电线路因其输电容量巨大,一旦发生闭锁故障,受端电网输入功率严重缺失,将给电网运行带来巨大冲击,目前的常规调度手段可能会切除大量负荷。频率响应负荷能够在频率偏低时快速主动减少用电或退出用电;电压响应负荷可通过母线电压的主动调整来改变负荷有功大小,帮助电网快速实现功率平衡。通过对频率响应负荷和电压响应负荷调节能力的事前评估和事中统计,并与拉限电策略的在线协调优化,可以减少事故情况下的负荷切除量。发电资源和负荷资源的统一调度可提高特高压直流故障后受端电网的频率稳定水平,仿真结果表明了发电和负荷协同调度策略的有效性。     

计及电压稳定的自适应协调低频减载策略

为了提高资源利用率,电网经常处在临界稳定的运行状态,大停电事故往往在系统重负荷运行时发生,多表现为多个电气量协同作用下的系统崩溃。提出一种计及电压稳定的自适应协调低频减载策略。根据功率缺额的动态计算值对扰动的严重程度进行分类,以期有针对性地采取不同的控制措施。若发生严重故障则需要进行两阶段的减载,先基于各负荷母线的频率调节效应来指导阶段1的选址定容,然后应用有功网损灵敏度来获取电压薄弱区域信息,计及时延后实施阶段2的减载;若发生一般故障则直接进行阶段2的减载过程。仿真对比验证了所提策略的有效性和优越性,该策略可以自适应不同严重程度的故障扰动,并能及时有效地保证系统频率稳定以及各母线处的电压稳定。     

基于灵敏度分析的改进微电网下垂控制方法

传统下垂控制方法应用于微电网中存在电压和频率波动较大的问题,对此提出了一种基于灵敏度分析的改进下垂控制方法。由于微电网线路阻抗较大,基于灵敏度分析,在下垂控制中加入虚拟阻抗,调节了线路阻感比;并对下垂控制器进行改进使其具有更好的控制精度。将微电网的电压频率的误差与误差变化率作为模糊控制的输入量,运用模糊推理方法在线整定具有PI结构的下垂系数,从而控制电压与频率的输出。通过对微电网切换运行模式以及孤岛模式下切负荷这两种情况下的运行特性进行仿真分析,应用该方法不仅能平稳抑制电压幅值和频率的波动,还能在微电网切负荷之后合理分配各分布式电源(Distributed Generation,DG)的功率。仿真结果证明了该控制方法的可行性和有效性。