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。     

特高压直流接入对华东受端交流系统稳定性影响的研究

在建立特高压直流输电准稳态模型的基础上,研究了向家坝-南汇±800 kV特高压直流接入对华东交流受端系统的稳定性可能产生的各种影响,包括特高压直流故障对交流系统稳定性的影响,基于调速器潮流的特高压直流故障后交流系统潮流转移特性,交直流交互作用机理分析以及对华东电网稳定性的影响,并基于短路容量动态等值法提出了交流系统故障诱发直流系统闭锁的关键性因素.     

±660 kV银东直流输电山东侧安全稳定控制策略

在交直流混联电网中,直流系统的双极闭锁对系统的安全性和稳定性影响较大。银东直流输电系统发生双极闭锁故障时,会引起特高压线路失稳、系统低频的稳定性问题,此时可通过采取切负荷的控制策略,确保系统稳定运行。文中通过研究±660kV银东直流输电系统山东侧安全稳定控制策略,提出了适用于大容量直流输入电网的安全稳定控制系统的策略研究方法、有效的切负荷优化技术及直流极闭锁判据;设计了主站、执行站分层控制模式以及按轮级切负荷的控制原理。该策略在山东电网的实际应用结果证明了其有效性。     

基于ADPSS的锦苏特高压直流对江苏电网运行特性影响研究

为了深入研究锦苏特高压直流接入后江苏电网的运行特性,交流系统故障或者双极闭锁等故障对江苏电网造成的影响,基于2013年江苏电网预计夏高负荷,在电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS)平台上搭建了锦苏特高压直流输电系统的电磁暂态模型和江苏电网其余部分的机电模型。通过机电—电磁混合典型故障仿真研究了锦苏直流接入对江苏电网稳定性的影响,分析了锦苏直流接入对江苏电网静态稳定电压极限的影响,研究了双极闭锁再启动的过程。结果表明,该模型能准确反映锦苏直流输电系统的实际运行特性;锦苏直流的接入提高了苏南地区和关键线路的静态电压稳定极限;通过采取适当措施,直流双极闭锁和交流系统典型故障下江苏电网能够维持稳定运行;双极闭锁后江苏电网能够顺利启动。     

基于ADPSS的锦苏特高压直流接入的江苏电网机电—电磁混合建模与仿真

为了精确地分析锦苏特高压直流接入后江苏电网,特别是直流换流站附近苏南电网的运行情况,在2013年江苏电网预计夏高负荷的基础上,基于电力系统全数字实时仿真平台(ADPSS)搭建了锦苏特高压直流系统的电磁暂态模型和江苏电网其余部分的机电模型。利用搭建的机电—电磁混合模型进行了特高压直流接入的江苏电网稳态仿真验证。在双极闭锁情况下对比了采用纯机电模型和机电—电磁混合模型的暂态仿真结果。仿真结果表明:机电—电磁混合模型能够有效地反映锦苏特高压直流输电系统的电磁暂态特性,适合于研究直流系统中十分复杂快速的暂态过程。混合仿真模型为研究锦苏直流接入对江苏电网受端系统稳定性的影响奠定了基础。     

特高压直流接入江西电网后的故障影响分析及其应对措施

江西电网计划于2020年建成首条±800 kV特高压直流输电工程,西南电网大容量清洁能源将通过特高压直流输入江西电网,同时江西受端系统安全稳定性将面临挑战。为研究受端系统故障对交直流混联系统暂态稳定性的影响,提出了一套离线仿真的分析方法。该方法涵盖了交直流混联系统可能存在的换相失败、闭锁以及连续换相失败后闭锁的运行风险分析,并基于分析结果提出相应的安全控制措施。以雅中—江西±800k V特高压直流输电工程为例,分析了直流阀直接闭锁和连续换相失败后闭锁两类故障,对比两类故障对江西电网安全稳定运行造成的影响,提出了配套的应对措施。仿真研究表明,所提评估分析方法能有效指导电网运行与控制,所提安全稳定控制措施能有效提高电力系统应对紧急事故的能力。     

特高压直流输电系统雷击闭锁对送端电网影响的分析

以2015年四川电网为对象,开展了雷击造成特高压直流输电通道闭锁对送端电网安全稳定运行影响的研究。给出了特高压直流系统的准稳态模型,利用PSASP建立了2015年四川电网丰大运行方式下包特高压直流输电通道的电网模型。基于系统稳定性判据,通过仿真分析了雷击造成不同特高压直流输电通道单极/双极闭锁时对送端电网安全稳定的影响。文章对含特高压直流工程的电网安全稳定运行具有参考价值。     

基于雷电预警的UHVDC系统主动雷击防护策略

提出了基于降压运行和直流紧急功率支援的主动防护思路,分析了在特高压直流输电系统遭受雷击故障时2种方法提高电网安全运行能力的作用。利用PSASP建立了四川电网丰大运行方式下包含特高压直流输电通道的仿真模型,基于系统稳定性判据,仿真分析了雷击造成各条特高压直流输电通道单极/双极闭锁时,降压运行控制和直流紧急功率支援控制对送端电网安全稳定性的影响。研究结果对确保含特高压直流输电系统的电网安全稳定运行具有参考价值。     

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。     

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。     

多特高压直流参与受端“强直弱交”电网安全防线的协调控制技术

特高压直流以其快速、灵活的调控特点成为电网运行中有效的控制手段,结合实际电网,研究特高压直流控制在电网安全防御的作用及功能尤其必要。结合中国典型的受端电网“强直弱交”实际场景,仿真分析了强直流冲击弱交流的安全稳定风险,提出了应对直流闭锁风险的特高压直流参与受端电网三道安全防线的控制策略,包括：特高压直流功率预控;特高压直流与切负荷等安控的紧急协调控制策略;弱交流通道解列后特高压直流与低频减载的协调配合策略等。仿真验证了受端电网的直流闭锁冲击特性及直流参与安控防线策略的合理性。     

特高压直流分层接入下交直流系统中长期电压稳定协调控制

与传统特高压直流单层接入方式相比,分层接入方式从电网结构上改善了交流系统对多馈入直流系统的接纳能力和电压支撑能力,在潮流分布与控制上更加灵活、合理。为了充分利用分层接入直流系统快速功率调节能力,避免或减少中长期电压失稳过程中切负荷造成的经济损失,文中提出一种特高压直流分层接入下的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,基于直流分层接入系统准稳态模型,推导了不同直流控制方式下换流母线电压对分层接入直流逆变器传输功率的灵敏度解析表达式,并建立交直流系统电压轨迹预测模型。综合考虑直流电流和高、低端逆变器熄弧角的调制,基于预测轨迹构建协调电压控制的滚动优化模型,对直流分层注入功率和交流系统各电压控制手段进行协调控制。对山东电网规划系统的仿真分析表明,所提方法能够有效协调直流传输功率在交流电网中的分配,提高了系统电压稳定性并减少了切负荷损失。     

UHVDC系统换相失败故障过程分析及运行参数影响研究

受端交流系统故障是诱发特高压直流系统换相失败的主要原因,严重影响电网安全。为充分明晰交流系统故障下特高压直流系统换相失败期间阀组换相过程和控制响应,通过故障过程的电磁暂态仿真,基于换相面积理论对比阀组实际关断面积和最小关断面积,分析换相失败的主要原因。对运行参数与换相失败和故障恢复的灵敏度展开研究,发现低压限流环节参数和逆变侧控制的比例系数、积分系数对换相失败和故障恢复过程有明显影响,可以在控制系统优化时重点考虑。该研究可为特高压直流换流站换相失败故障分析及稳定运行提供参考。     

基于ADPSS的特高压直流输电控制保护系统开放式建模

目前特高压直流输电控制保护系统的仿真模型主要是基于典型的控制保护结构进行构建,难以准确地模拟实际特高压直流输电特性,且商业仿真软件大多提供封装式模块,难以根据实际情况进行修改和自定义建模。因此有必要搭建开放式特高压直流输电控制保护模型,以便准确地模拟实际特高压直流输电工程的控制保护特性。ADPSS可实现交直流机电暂态与电磁暂态混合仿真,在解决交直流混联电网建模问题上具备独有的优越性。在ADPSS平台上搭建了基于实际特高压直流输电工程的开放式控制保护系统,包括完整的换流器控制系统、换相失败预测控制与换相失败保护等。通过对比实际工程实验和所搭建的仿真模型在控制指令阶跃响应仿真与逆变侧交流系统故障仿真下的结果,验证了基于ADPSS的控制保护系统模型的准确性和有效性。     

特高压直流闭锁在PSASP中的交互仿真方法

随着特高压直流（ultra high voltage direct current， UHVDC）输电的快速发展，当前我国逐步形成了强直弱交的混联电网，直流系统闭锁故障给交流系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。混联电网故障后的紧急控制严重依赖于电网仿真结果的准确性。因此，准确的直流故障模型和仿真分析方法至关重要。在已有直流故障功率模型的基础上，研究了特高压直流闭锁在电力系统分析综合程序（PSASP）中的交互仿真实现方法。首先介绍了PSASP现有自带模型存在的不足，然后基于直流故障功率模型给出了直流故障交互仿真方法的步骤及原理，通过MATLAB及VB编程将直流故障功率模型注入PSASP中，并不断调用PSASP的暂态稳定程序，实现与PSASP的交互仿真计算。最后，通过对实际电网直流闭锁故障进行仿真复现，验证了该交互仿真方法的有效性及准确性。     

±1000 kV特高压直流在我国电网应用的可行性研究

根据我国电网特点和特高压交直流建设情况，探讨了±1 000 kV特高压直流在我国电网发展中应用的可行性。在考虑设备制造能力的基础上，分析了±1 000 kV特高压直流的基本配置方案和经济性，并从多个角度分析±1 000 kV特高压直流对系统安全稳定的影响，具体包括接入系统方式、对送端和受端系统稳定性的影响以及多直流馈入问题等。最后，文章给出了±1 000 kV特高压直流发展需解决的技术问题，并对发展前景进行了展望。     

计及VSC和DFIG的电网动态无功优化模型

近年来,一系列特高压直流工程的投运和大型风电场等新能源的并网给特高压近区电网无功控制带来了新的挑战。为解决含柔性直流的交直流混联电网的无功优化控制问题,提出了含电压源换流器(Voltage Source Converter, VSC)并考虑双馈感应风机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)无功支撑的动态无功优化模型。该模型以交直流电网全天网损最小为目标函数,约束包括交直流系统的潮流约束、直流变量的控制约束、离散控制变量动态调节次数约束及节点电压的安全约束。原模型是一个多时段非线性混合整数规划问题,缺乏快速有效的求解方法,通过线性化技术将原模型转化为能有效求解的二阶锥规划(Second Order Cone Programming, SOCP)问题。以IEEE30节点系统为例,通过仿真计算验证了所建模型和算法的有效性。     

特高压直流对交流系统稳定性的研究

针对大规模风电集中外送,重点从特高压直流对风电、火电打捆联网系统的安全稳定问题展开研究。建立了直流输电系统模型以及风电机组模型;分析了不同风电机组对交直流系统的稳定性以及直流闭锁故障对系统影响的仿真分析。在此基础上分析了风电、火电打捆联网直流外送系统带来的一系列问题,为大规模新能源的规划和运行提供了建设性依据。     

三华电网特高压交直流输电系统交互影响及控制策略

研究特高压交直流系统间的相互影响,并提出相应的控制策略对三华电网的安全稳定运行具有重要意义。基于电力系统安全稳定量化分析软件FASTEST,仿真分析了特高压交流系统故障对直流系统的影响、直流闭锁故障对系统稳定性的影响,在此基础上,提出了直流双极闭锁导致系统失稳时的紧急直流功率支援策略。结果表明：三华电网直流受端附近线路故障对直流系统影响最大;除严重危及直流系统的故障外,同一省区内故障点短路电流越大,故障对特高压联络线功率波动影响越大。仿真验证了所提出策略的有效性。