多馈入交直流混合系统的相互影响研究综述

在多馈入交直流混合电力系统中,因为多条直流线路落点于同一交流电网、各换流站间电气联系紧密、无功消耗大,交、直流系统间常以换流母线为纽带发生非常复杂的交互影响。本文围绕多馈入交直流系统的相互影响,概述了换相失败、功角/电压稳定性、扰动后直流输电系统的协调恢复等问题,分析了现有控制和恢复策略的特点及不足,为今后多馈入交直流系统的进一步研究提供依据。     

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。     

强直弱交受端交流系统安全馈入直流功率评估方法

随着特高压交直流输电的快速发展,交流电网新增馈入直流全面建设,电网"强直弱交"的问题逐渐突出,受端交流系统的安全隐患日益严重。对于多馈入交直流混合系统而言,由于多个直流线路并列运行,各交直流系统之间,直流子系统之间相互影响,对交直流混合系统的控制和保护提出了新要求。分析了短路比、直流线路换相失败、受端交流系统接入能力研究现状,为强直弱交受端交流系统安全馈入直流功率评估研究提供参考。     

南方电网直流闭锁故障时受端系统电压稳定问题分析

作为南方电网的受端电网和负荷中心,有多条交直流落点从云南、广西、贵州送端电网馈入广东电网。对交直流并联电力系统中的直流双极闭锁故障导致的动态电压稳定问题进行了研究,分析和讨论了动态无功补偿装置、紧急切除线路高抗、保留直流故障线路处电容器组策略,以提高直流闭锁故障时的暂态电压稳定性,通过仿真分析对三种策略进行了研究和比较,对各策略进一步的研究重点及存在的问题给出了建议。     

南方电网直流闭锁故障时受端系统电压稳定问题分析

作为南方电网的受端电网和负荷中心,有多条交直流落点从云南、广西、贵州送端电网馈入广东电网.对交直流并联电力系统中的直流双极闭锁故障导致的动态电压稳定问题进行了研究,分析和讨论了动态无功补偿装置、紧急切除线路高抗、保留直流故障线路处电容器组策略,以提高直流闭锁故障时的暂态电压稳定性,通过仿真分析对三种策略进行了研究和比较,对各策略进一步的研究重点及存在的问题给出了建议.     

考虑VSC-HVDC作用的LCC-HVDC系统短路比实用计算

准确量化LCC-HVDC（电网换相换流器型高压直流输电）及VSC-HVDC（电压源换流器型高压直流输电）多馈入系统的传输极限和电网强度是保障新型电力系统稳定运行的关键之一。通过改进传统LCCHVDC交直流系统的电网强度量化方法，提出了量化混合直流馈入系统电网强度的短路比指标，以此分析交直流系统的传输极限。首先，根据潮流方程建立混合直流馈入系统的准稳态模型；其次，通过分析雅克比矩阵奇异性与直流馈入系统功率传输极限的关系，得到用于评估混合直流馈入系统中LCC-HVDC传输极限的短路比指标，并分析指标临界值与VSC-HVDC运行方式的灵敏度关系；最后，通过PSCAD/EMTDC及MATLAB平台验证了短路比指标的有效性。分析结果表明：VSC-HVDC在受端定电压控制方式下具有更好的电压支撑能力，同时VSC-HVDC的运行方式对LCC-HVDC传输极限的影响较小，可通过所提指标进行定量分析。     

应对多馈入直流换相失败的综合防御研究

随着多馈入直流格局的形成,系统安全稳定控制难度也随之增大。发生严重交直流故障时,存在多直流同时换相失败使系统失去稳定的风险,因此避免直流换相失败和维持受端电压稳定,是目前多馈入直流受端系统控制措施需要解决的重要问题。研究了多馈入直流换相失败的电网特性和影响因素,从三道防线角度研究提出应对多馈入直流换相失败导致的电压失稳的控制策略。基于实际电网进行仿真验证,所提出的控制策略可降低多馈入直流换相失败风险、提高受端电网电压稳定水平。     

多馈入交直流电力系统研究中的相关问题

介绍了大扰动下多馈入交直流电力系统中的一些相关问题,如换相失败后直流输电系统的恢复、交直流电力系统的功角及电压稳定性、直流控制器间的相互作用和协调以及直流功率调制等。回顾了近年来针对这些问题所取得的研究成果,并对解决这些问题的方法和对策提出了建议。     

多馈入直流输电系统短路比评估方法综述

短路比是评估交直流系统强度的重要指标,影响着直流系统的运行特性。通过介绍单馈入直流输电系统中短路比的评估方法,针对多馈入高压直流、多馈入柔性直流和包含高压直流和柔性直流的混合多馈入直流3种电网结构,分析并对比了多馈入直流短路比评估方法的最新研究成果。最后阐述了多馈入直流短路比评估方法的主要问题和发展方向,为指导直流系统的规划提供理论依据。     

基于最优变目标策略的交直流系统分层协调控制

提出了一种采用分层控制结构的协调控制策略来处理含有多馈入直流输电的交直流混合系统，并运用所设计的协调控制结构，并以算例的仿真计算来证明其有效性。该方案的控制层具有各自相互独立的任务：交直流协调层基于高压直流的功率调制和发电机励磁控制设计最优变目标控制规律；直流协调层主要负责多馈入直流输电系统中各条直流之间控制参数的优化调整。     

交直流互联系统的多参数分岔分析

针对交直流系统的微分-代数模型,提出了一种多参数分岔分析方法。该方法虽然使系统方程的维数有所增加,但其雅可比矩阵具有很强的稀疏性,易于推广至大系统。在此基础上,对单馈入及多馈入交直流系统分别进行了多参数分岔分析。对单馈入交直流系统,分别以励磁参考电压、直流子系统各参数及逆变站换流变变比的极限值为控制参数,研究了这些参数对系统动态负荷裕度(DLM)和分岔点类型的影响。对多馈入交直流系统,重点研究了在直流典型控制方式下直流子系统之间的联络线电抗值及多个直流参考电压共同作用对系统分岔行为的影响。     

多馈入交直流输电系统的模糊控制器协调优化算法

设计了一套阻尼区域间功率振荡的模糊控制器。在多馈入交直流输电系统的直流功率控制系统和发电机励磁系统中同时采用了该模糊控制器,并对影响其性能的关键参数进行了协调优化。为了解决优化结果容易限于局部最优的问题,采用了遗传算法进行全局并行寻优,同时引入序优化理论在概率意义上保证优化解的质量。仿真结果表明:与常规阻尼控制器相比,模糊控制器能更好地提高交直流互联系统的动态稳定性且具有鲁棒性。序优化遗传算法比传统遗传算法具有更稳定的性能,可作为多馈入交直流输电系统的模糊控制器参数协调优化的一种有效方法。     

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。     

特高压直流输电对系统安全稳定影响研究

以金沙江一期、锦屏梯级水电基地外送采用特高压直流输电方案为依托,研究了2015年前后大容量直流馈入华东、华中、华北交流同步电网对处于交直流并列运行系统的安全稳定影响。分析了特高压直流发生单一及严重故障时交流输电通道及受端电网承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平;送、受端换流站近区交流系统发生单一或严重故障对直流系统的影响及系统的安全稳定水平;交流通道加装静止无功补偿器(SVC)、系统负荷特性变化、增加直流功率调制功能情况下特高压直流双极闭锁时系统的安全稳定性。     

交直流电力系统暂态电压稳定性综述

交直流输电系统中直流换流器要消耗大量的无功功率,这使大干扰后交直流系统的暂态电压稳定性面临严峻考验。因此,研究交直流系统的暂态电压稳定性具有重要意义。文中介绍了暂态电压稳定性研究的主要内容,如暂态电压稳定性的影响因素、分析方法、稳定判据等,回顾了近20年来暂态电压稳定性问题所取得的研究成果,提出了交直流系统中预防暂态电压失稳事故的措施,并对多馈入交直流电力系统暂态电压稳定机理、负荷模型等问题进行了探讨。     

基于协同控制理论的非线性直流附加控制器设计

为提高高压直流联络线所连交流系统的暂态稳定性,针对大规模交直流互联电网的非线性及其建模的不准确性,设计了一种新型的基于协同控制的直流附加控制器并将其用于多区域交直流混联系统中。首先根据各区域惯量中心设计合适的宏变量和流形,推导出基于协同控制直流附加控制器的解析表达式;然后以区域惯量中心角频率偏差和直流功率偏差最小为目标函数,采用遗传算法优化控制器参数;最后将所设计的控制器分别用于两区域交直流并联系统和多馈入系统,并采用PSCAD搭建详细模型进行时域仿真。仿真结果表明,与基于极点配置线性化方法和基于滑模控制非线性方法的直流附加控制器相比,提出的协同控制方法具有更好的控制效果,能够有效地抑制区间功率振荡。此外,该控制器的推导对系统模型的依赖性不强,且对不同负荷模型、不同运行方式和广域测量信号的延时具有较强的鲁棒性。     

特高压直流对交直流并联电网安全稳定影响

以南方电网为例,应用PSS/E仿真软件探讨含有特高压直流的电网中交流和直流系统相互影响机理,以便揭示交直流并联运行电网失稳的可能性。分析表明,多馈入直流系统中,受端交流故障对直流运行状态的破坏程度远较送端交流故障严重,其对系统稳定的影响与直流功率恢复速度有关,若直流恢复速度较慢,有可能使受端交流故障成为系统输电能力的约束故障。大容量直流对系统稳定影响表现为输电能力更高,双极故障后的安稳措施代价更大。     

基于多馈入直流评估指标的江苏电网安全稳定性研究

针对多馈入直流的接入对江苏电网安全稳定性会产生较大影响的问题,建立基于多馈入等效短路比、多馈入影响因数和换相失败系数对多馈入直流接入电网的安全稳定性评估方法,并应用于江苏电网安全稳定性仿真分析计算中。多馈入影响因数指标计算结果表明,江苏电网属于强交流系统,其安全稳定性较高,满足安全稳定运行要求。其中锦苏直流位于受端中心,容量较大,严重故障下容易发生换相失败。通过在锦苏直流近区电网安装动态无功补偿装置能够改善直流换相失败问题。     

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。     

改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援协调控制策略

直流功率紧急支援能够有效改善多直流馈入电网在大功率缺额故障扰动后的系统频率稳定性。文中分析了直流功率紧急支援的原理,提出了一种综合考虑直流过负荷能力、直流运行工况和交流输电能力的单回直流实时可提升功率的估算方法。基于交流电网的安全稳定约束,提出了区域电网最大可支援能力的计算方法和“同送出同馈入”的多回直流实际支援量的协调优化算法。在此基础上,提出了改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援的协调控制方案,并在华东多直流馈入电网中进行了仿真验证。