渝鄂柔性直流背靠背联网工程对湖北电网运行特性的影响

针对渝鄂柔性直流背靠背联网工程的投运将对湖北电网的运行特性产生的重要影响,介绍了渝鄂柔性直流背靠背联网工程的基本情况,详细分析了该工程投运对湖北电网运行特性的具体影响,包括潮流、短路电流、暂态稳定和频率特性等。该研究对湖北电网规划和运行具有一定的指导作用。     

渝鄂背靠背柔性直流附加控制对系统稳定性的影响

规划中的渝鄂柔性直流背靠背工程投运后,西南与华中电网将会实现异步互联,系统转动惯量减小,可能存在稳定问题。该文充分利用柔性直流输电的快速调节特性,考虑系统运行方式及换流器设备的安全边界条件,设计了渝鄂柔性直流附加控制策略及参数。在PSASP-UD中搭建了柔性直流及其附加控制策略的机电暂态模型,并通过CEPRI-36验证了模型的准确性。分别从频率和功角的角度分析了附加控制对系统稳定性的影响,推导出柔性直流接入后系统的调频特性和功角曲线,指出柔性直流可参与系统安全稳定控制。对渝鄂柔性直流近区的交流系统进行了大量N-2仿真,结果证明柔性直流附加控制可参与电网稳定控制策略的制定,提高系统稳定性。     

柔性直流输电系统的联网和孤岛运行通用控制策略

针对当前柔性直流输电系统缺乏在联网和孤岛运行条件下的通用控制策略的现状,根据高压电网的特点引入了交流侧的频率—有功功率的下垂控制和直流侧的有功功率—直流电压的下垂控制,并由此提出了柔性直流输电系统联网和孤岛运行的通用控制策略。该控制策略可有效适用于换流站的联网和孤岛运行工况,且能够与电网的一次调频、二次调频配合工作,适用于孤远电网及海上风电场等弱电网互联情况。电磁暂态仿真结果表明,该柔性直流输电系统通用控制策略可实现对柔性直流输电系统联网和孤岛运行工况的有效控制。     

渝鄂直流背靠背联网工程交直流系统谐振分析与抑制

2018年12月中国渝鄂直流背靠背联网工程（以下简称“渝鄂工程”）鄂侧空载加压试验中交流电压出现1 810 Hz谐振,使用典型高频谐振抑制措施后,渝侧空载加压试验中交流电压出现700 Hz谐振。根据奈奎斯特稳定性判据,文中使用基于阻抗理论的波特图对交直流系统整体进行谐振机理研究,分别对柔性直流系统和交流系统的阻抗特性进行分析,结果证实柔性直流系统与鄂、渝两侧交流系统在1 780 Hz和750 Hz附近存在谐振风险,与现场试验基本吻合。提出了一种基于电压前馈环节非线性滤波的控制策略,通过改造柔性直流系统在中高频段的阻抗特性,达到规避与交流系统谐振的效果。利用电磁仿真模型对渝鄂工程柔性直流系统和两侧交流系统进行仿真,复现了现场谐振现象,仿真结果验证了所提策略对谐振抑制的有效性。最后,将所提策略应用于渝鄂工程现场,典型运行方式下未再出现谐振现象。     

基于实时数字仿真器的云广特高压直流系统孤岛运行仿真

云广特高压直流系统输送功率大,送端换流站远离电站而且靠近云南电网昆明负荷中心,交流系统相对较弱,特高压直流系统在失去与云南主网相连的全部500kV联络线后,系统将进入孤岛运行方式。为此,采用实时数字仿真器和特高压直流保护控制软件搭建了详细的实时闭环仿真系统模型,对云广特高压直流系统进入孤岛运行过程进行仿真分析,研究云广直流系统进入孤岛方式运行交直流系统的暂态稳定性能,并对交流系统和直流系统故障过程进行了仿真,分析系统故障后交流系统电压和频率的暂态特性以及交直流控制系统的动态性能。通过仿真验证了云广特高压直流在孤岛运行方式下,系统仍具有良好的动态性能,对实际的工程具有重要指导意义。     

内蒙古电网——华北电网柔性直流背靠背联网初探

内蒙古电网与华北电网之间采用柔性直流背靠背换流站和交流联络线联网的设计方案,在PSCAD中对柔直矢量控制、内外环控制等控制策略进行详细建模,仿真分析了背靠背换流站的适应性和直流背靠背联网后的系统特性,结果表明,在一定的运行方式下外送交流线路的串补可能引起柔性直流系统与受端交流系统之间的次同步振荡,频率约为48 Hz。     

大规模光伏电站孤岛经柔性直流送出的电压特性

光伏电站孤岛经柔性直流外送至负荷中心消纳是“沙戈荒”等地区光伏基地送出的重要技术方案。然而,孤岛送出系统中柔性直流设备代替传统旋转设备成为光伏设备的唯一稳定交流电压源,将导致系统电压特性明显不同于传统电网。因此,针对大规模光伏电站经孤岛柔性直流送出稳态、暂态电压特性开展研究。首先详细介绍了大规模光伏电站孤岛经柔性直流送出系统;其次建立了孤岛送出系统稳态电压分析模型,提出了以功率圆为表征计及柔性直流暂稳态无功功率能力的稳态电压特性及功率极限分析方法,并通过算例系统开展了稳态电压特性分析;然后研究了大规模光伏电站孤岛经柔性直流送出系统严重交流故障情况下暂态电压特性,提出新能源与柔性直流暂态协调控制策略;最后提出了提升电压稳、暂态特性的措施,可为光伏电站孤岛经柔性直流送出系统实际运行设计提供参考。     

异步联网后西南电网安全稳定特性分析

针对渝鄂背靠背柔性直流工程投运后,与两华电网异步联网运行条件下的西南电网进行计算分析。研究了异步联网后西南电网小干扰稳定、功角稳定及频率稳定等稳定特性的变化情况。结果表明,渝鄂背靠背后,西南电网小干扰特性变化,尖山近区故障激发弱阻尼振荡成为限制水电通道送出能力的新制约因素。暂态功角稳定性有所提升,不再成为限制川电外送的主要制约因素。频率稳定问题突出,且存在严重的由于水电机组负阻尼效应导致的超低频振荡风险。最后,针对上述风险提出了相应的建议与措施。研究结论对西南电网异步联网后的安全稳定运行提供一定的技术参考。     

背靠背柔性直流接入电网后的影响评估

考虑到目前对大容量背靠背柔性直流接入电网的影响评估尚缺少具有全面性且通用性的方法,提出一种适用于分析背靠背柔性直流接入对电网影响的评估方法。该方法主要包含静态安全性、短路电流水平、小干扰稳定性和暂态稳定性分析,重点关注柔性直流与交流系统相互影响。以渝鄂背靠背柔性直流工程为案例,采用电力系统分析综合程序(PSASP)对背靠背柔性直流接入湖北电网前后的运行特性进行评估。根据评估结果,结合电网规划与运行要求,提出相应的电网补强工程与安控措施。仿真研究表明,所提评估方法能有效指导电网规划与调度控制,保证电力系统安全稳定运行。     

特高压直流孤岛运行特性与稳定控制研究综述

分析了特高压直流输电系统与配套电源形成送端孤岛运行方式或交流联络线N-2被迫形成的孤岛运行方式下系统存在的主要稳定问题及其特征。概述了特高压直流孤岛系统实时仿真建模技术、频率稳定、电压稳定、过电压、次同步振荡和机组间相互作用等几个方面的研究现状,指出了现有直流孤岛系统仿真建模、稳定分析方法的特点与不足,提出了针对特高压直流孤岛系统运行特性与稳定控制技术研究内容,可为今后在这一领域的工程研究与技术开发提供参考意见。     

大容量柔性直流输电系统接入对电网暂态稳定性影响分析

结合厦门柔性直流输电科技示范工程,分析大容量柔性直流输电系统接入对电网暂态稳定性影响机理,利用PSD-BPA暂态稳定仿真程序对大容量柔性直流输电系统接入电网后暂态稳定进行仿真分析。结果表明:柔性直流输电系统接入对交流电网单一故障暂态稳定影响不明显;柔性直流输送功率大小及短路比对暂态过程电压有影响。随着柔性直流输电系统向交流电网输送功率增大,电压稳定水平将提高,短路比越小,效果越明显。针对交直流混联电网安全稳定问题,提出相应的措施建议。     

柔性直流输电系统的自适应下垂反馈控制方法

提出一种柔性直流输电系统的自适应下垂反馈控制方法,通过利用柔性直流(VSC-HVDC)的灵活可控性为弱交流电网的频率和电压提供辅助支撑能力。首先,分析了柔性直流控制系统的工作原理,建立了VSC双环解耦控制的数学模型;在此基础上,提出了一种改进的双环PI解耦控制系统,分别设计了带有频率附加控制的有功功率控制器和带有电压附加控制的无功功率控制器,能够有效改善弱交流系统频率和电压的稳定性;采用了带功率偏差补偿的下垂反馈控制,改善了系统的动态响应,扩大了柔性直流的稳定运行范围。时域仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

LCC/VSC混联系统多区域间惯性支撑协调控制策略与仿真

渝鄂背靠背柔直系统投运后实现了西南和华中异步联网,并形成了包括西南、华东、华中三峡机群、渝鄂、龙政、林枫等接入多类型直流的交直流混联系统。针对此种典型结构下交/直流故障后系统稳定需求,考虑充分发挥电压源换流器(voltage source converter,VSC)和电流源换流器(line commutation converter,LCC)快速可调的特性,提出了涉及交流线路、发电机组、VSC和LCC直流的惯性支撑协调控制系统。该系统的核心在于VSC/LCC的功率/频率协调控制策略,通过整定适应性的频率控制器逻辑和参数,以及执行直流间协同功率调制,能够实现直流对整个多区域混联系统的惯性支撑和辅助一次调频。建立了包含3区域交流电网以及VSC和LCC详细模型的电磁暂态仿真系统,仿真分析了可能引起失稳的典型交/直流故障。仿真结果表明,在惯性支撑协调控制策略的作用下系统能更快恢复至新的稳定运行状态,从而满足多区域间交直流电网动态功率协调控制的需求。     

欧洲柔性直流电网的规划及其仿真研究

建立全球能源互联网是实现新能源大规模开发、高比例接入电网的重要发展方向。文章对柔性直流电网跨接在欧洲交流主网上的可行性及影响进行了深入的分析。首先,梳理了欧洲资源负荷的分布情况,设计了直流换流站的位置、容量和直流网架的结构;其次,基于机电暂态仿真软件PSS/E,在欧洲交流网架上建立了51端柔性直流电网;然后,针对柔性直流电网接入后交流电网的频率、电压稳定性,柔性直流电网对于交流网侧输入功率不稳定情况下的响应策略以及紧急功率支援能力等方面进行了仿真研究。仿真结果表明,规划的柔性直流电网能够提供功率支撑并降低换流站注入功率波动的影响,提高欧洲电网的稳定性。     

基于背靠背VSC-HVDC同期并列装置转换为UPFC的策略研究

为了充分发挥基于背靠背VSC-HVDC同期并网装置的综合效益,结合此并网装置与统一潮流控制器(UPFC)装置电路结构上的差异,可在并网装置基础上增加一台三相变压器和若干断路器,通过相应的电气操作及转换策略实现并网电路向UPFC电路的平滑切换,并通过改变相应的控制策略实现UPFC的功能。该方法实现了背靠背VSC-HVDC在完成电网间同期并列后,装置退出并网运行而转入UPFC运行模式实现对联络线潮流的控制,从而实现了并网与联络线潮流的综合控制。使电网运行控制更加自动化、装置功能更加完整化,达到同一装置通过切换不同控制策略实现多种功能的效果,使设备得以充分使用、综合效益最大化。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上验证了所提方法与转换策略的有效性和可行性。     

换相失败下柔性直流与传统直流互联输电系统的暂态无功协调控制策略

为了抑制柔性直流与传统直流互联输电系统中传统直流换相失败导致的送端电网暂态低电压和过电压,充分发挥柔性直流为传统直流提供无功支撑的能力,提出一种基于触发角的暂态无功协调控制策略。传统直流换相失败时触发角与送端暂态电压关系密切,基于此,将暂态过程中根据触发角得出的无功补偿值附加到柔性直流逆变器外环无功环节中,调整柔性直流逆变器发出的无功功率,改善送端电网电压的暂态特性。对比分析所提控制策略与柔性直流定交流电压控制的控制性能。在PSCAD/EMTDC中搭建互联输电系统的仿真模型,结果验证了所提控制策略的适应性,且该控制策略的控制效果优于柔性直流定交流电压控制。     

风电经柔性直流并网的暂态稳定性分析

风电经柔性直流并网获得业界的关注和认同,而处于电网末端的风电场通过柔性直流并网,改变了系统接线方式和运行特性,必然会影响系统暂态电压稳定性和频率稳定性。为此,在研究多端柔性直流模型及其控制策略的基础上,以南澳多端柔性直流输电系统为研究对象,电磁暂态仿真分析了换流站与风电场之间的相互影响和换流站故障对近区电网的影响。结果表明:(1)风电经柔性直流并网有助于改善系统稳定性;(2)多端柔性直流系统具有更高的运行灵活性,适合分布式发电多点接入。     

柔性直流互联电网的孤岛频率快速控制技术

区域小电网同时通过交流及柔性直流输电通道与其他大电网连接的互联电网,当交流输电通道故障导致区域小电网孤岛时,柔性直流系统的定有功功率控制方式限制了大电网对孤岛的支援能力。根据柔性直流系统具有潮流控制快速可靠的特点,设计了一种基于离线计算与在线判断相结合的柔性直流互联电网的孤岛频率快速控制方案。首先,通过离线策略初步确定功率缺额,随后根据在线频率变化率判定采取粗调或精调的实际控制措施,用于粗调的离线计算结果使得在线判断时计算量小、采样少,动作快速;用于精调的频率限制控制器(frequency limit controller,FLC)可以实现无差调节,能够对粗调结果进行补充,增强可靠性,并能与区域电网的切机(负荷)措施紧密配合。仿真结果表明,所提的故障孤岛频率快速控制方案能够有效解决孤岛系统频率稳定问题。     

一种新型光伏储能逆变器系统

针对家庭使用的光伏储能系统,提出了一种新型光伏储能逆变器系统结构。系统由两个DC/AC变换器背靠背组成,利用直流母线电容使得电网侧与负荷侧解耦。系统具有好的并、离网直接纯无缝切换特性。最后进行了仿真验证,仿真结果证明了系统的稳定性和可靠性。