交直流同步电网异步分隔的一般性原则

随着远距离大容量直流输电陆续投运,区域电网互联方式呈现特高压、远距离、大范围互联、大容量区域功率交换的交直流混联新特征。首先抽象出直流输电在区域电网互联中的基本结构,大规模交直流区域互联结构存在直流通道故障后潮流转移至交流通道,并引起功角失稳的系统性风险。接着,从电网安全性与输电经济性角度出发,提出交流输电通道强度指标、交直流输电通道强度比指标和交流输电通道效用指标,分别定量刻画交流通道输电能力、强直弱交程度和交流通道经济利用程度,并提出交直流同步电网异步分隔的一般性原则。最后,以南方电网2030年4省同步规划方案为例,指标计算结果表明,云南电网外送交直流通道为典型的"强直弱交"结构,暂态稳定裕度与交流通道效用指标低,宜解开交流联络线异步运行,同时N-1与N-2暂态仿真结果亦验证了上述计算结果的合理性。     

交直流混联系统电压稳定在线评估体系

在对现状/规划交直流混联电网电压稳定问题大量仿真计算的基础上,提出了电压失稳问题的分类方法;针对无短路冲击的大范围潮流转移问题,提出了分电压等级的综合考虑有功、无功潮流影响的电压稳定在线评估指标,电网仿真表明该指标既可有效评估负荷缓慢增长方式下的静态电压稳定水平,也可有效评估直流闭锁故障下系统的暂态电压稳定水平;在此基础上,提出了交直流混联电网电压稳定在线评估体系,依据故障性质不同采用不同的电压稳定判别方法,显著简化了在线计算规模、提升了计算速度。     

交直流混联受端电网动态无功规划研究

能源资源与用电需求逆向分布的特点决定了我国西电东送的整体输电格局.随着用电负荷增长、直流输电技术发展,我国逐步形成多个交直流混联受端电网,严重故障下存在暂态电压失稳风险.文章首先从静态稳定和暂态稳定的角度研究动态无功补偿设备对于提升电压稳定性的作用.考虑多约束故障下动态无功补偿设备对于系统静态电压稳定、暂态电压稳定的提...     

特高压直流故障对交流系统稳定性的影响分析

基于2016年新疆特高压交直流混联送端电网不同的运行方式,仿真分析±800 kV特高压直流输电系统发生不同类型的故障时对哈密地区与近区交流系统电压的影响;并且针对不同的故障形式采取不同的控制策略,分析不同控制策略对于交直流混联系统运行电压的影响。研究结果表明,在直流系统发生故障时,从故障类型来看,直流单极闭锁故障时,富裕功率小,对系统稳定运行影响小;双极闭锁故障时,富裕功率大,从而引起沿线交流母线电压的降低,严重时则引起电压失稳,对系统稳定运行影响大;发生换相失败对系统暂态电压稳定性影响较大。随着直流外送功率的不断增大,无论是直流双极闭锁故障还是换相失败故障均会出现暂态压升更加严重的局面。     

南方电网同步运行网架向异步运行网架的转变研究

研究论证了南方电网同步运行网架向异步运行网架转变的必要性和可行性,指出云南电网与南网主网实施异步联网,可有效化解南方交直流同步运行电网中多回直流极闭锁等复杂故障引起的系统失稳风险,显著提升南网主网功角稳定性。同时,建立预防频率失稳的三道技术防线,即直流输电频率限制控制与发电机组调速器、响应故障事件的集中式切机、响应频率变化的分布式多轮次切机,可保障异步联网后云南电网的频率稳定性。此外,分析了实现云南异步联网的两个直流集中馈入弱交流系统引发的换流站无功补偿小组容量小数量多的问题,以及交流故障后直流振荡闭锁的问题,提出了综合应用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)、串联补偿、柔性直流和常规直流相结合的解决措施。     

基于广域支路响应特征的失稳预判与紧急控制

依据电网受扰响应连续监测暂态功角稳定态势,并适时实施紧急控制,对降低电网失稳风险减小故障损失,具有重要的理论意义和迫切的现实需求。该文首先解析机组功角摇摆过程中网络节点电压相位与频率的时空分布规律,研究不同支路段相频响应轨迹的差异特征;针对广域分布的多支路,利用简化支路暂态输电能力指数,识别可表征系统稳定态势的关键支路,并提出基于关键支路响应特征的失稳预判方法,以及降低失稳风险的紧急控制策略。交直流混联电网仿真结果,验证了基于广域支路响应特征识别关键支路并进行失稳预判及紧急控制的有效性。     

浙江多馈入交直流混联电网电压稳定性分析

特高压灵绍直流投运后,浙江电网运行特性发生重要转变,省内主要受电断面由钱塘江断面转变为宁绍台温"十线断面",系统电压稳定存在薄弱环节。基于上述原因,首先分析了2016年灵绍直流馈入后,浙江交直流混联电网主要运行特征,并开展静态电压稳定裕度和暂态电压稳定特性分析,得出关系到浙江电网电压稳定的薄弱环节和关键机组。相关研究成果为浙江交直流混联电网的优化运行和调度提供了参考。     

基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案

随着低惯量的新能源发电和直流输电在电网中的渗透率不断增大,系统的有效惯量水平大幅度降低,因此,基于电压源型换流器（voltage source converter, VSC）的多端直流（multi-terminal direct current, MTDC）系统接入电网后的暂态功角稳定性问题显得尤为突出。为解决MTDC系统接入后构成的交直流混联系统因有效惯量降低、有效阻尼下降而产生的系统功角稳定性问题,提出一种基于线性二次型最优控制的MTDC系统最优功率调制方案。首先,通过在稳定平衡点附近对MTDC模型进行线性化处理,进而得到交直流混联系统的线性化模型。然后,基于所建立的线性化模型,采用基于线性二次型的最优控制理论,以同步发电机间的转速偏差最小为控制目标,得到MTDC系统的最优功率控制器设计方案。最后,基于3机9节点的交直流混联系统进行仿真分析,验证了所提最优控制方案在系统受扰后可有效抑制系统的第一摇摆并且使同步发电机间的功角差快速恢复,提高了交直流混联系统的暂态稳定性。     

应对大范围潮流转移的在线电压稳定判别指标

针对交直流混联电网中直流自身闭锁故障后大范围潮流转移引起的电压失稳问题,首先采用PSD-ST(power system department-system transient)程序仿真计算对比论证了在工程实用判据下暂态电压稳定极限与静态电压稳定极限差异较小;然后在总结现有电压稳定评估指标优劣的基础上,提出了基于PMU(phasor measurement unit)量测的综合考虑有功、无功传输影响的电压稳定在线评估指标。基于实际电网的等值算例系统仿真计算表明,该指标既可有效评估负荷缓慢增长方式下的静态电压稳定水平,也可有效评估直流闭锁故障下系统的暂态电压稳定水平。与其他指标相比,该指标所需信息量少、结构简单、物理意义明确,易于在线实现。     

功角失稳与暂态过电压并存型锡盟交直流弱送端系统特性分析

目前我国电网呈现出大容量直流和高比例新能源集中接入的特点,直流和新能源扰动冲击给电网运行带来深刻影响,亟需开展深入研究。文中旨在研究功角失稳与暂态过电压并存型弱送端系统的特性,首先分析了不考虑风电接入的功角稳定特性,研究了交直流功率分配对功角稳定水平的影响;然后分析了考虑风电接入的功角稳定特性,研究了风火出力分配对功角稳定水平的影响;接着分析了考虑风电接入的暂态过电压特性,研究了风火出力分配对暂态电压峰值的影响;最后分析了功角稳定和暂态过电压的交互影响特性,以及两者对送端系统外送能力的综合影响。通过锡盟交直流弱送端系统实际算例进行了仿真验证,研究成果可为新形势下大电网安全稳定运行提供技术参考。     

特高压交直流混联输电及稳定运行综述

近年来,我国电力系统的电压等级不断提升,电网规模不断扩大,尤其是高压交直流混联系统给电力系统稳定运行带来了一系列问题。阐述发展特高压输电的动因,分析比较交流输电和直流输电的性能,总结我国特高压交直流的建设成果,介绍特高压交直流混联电网运行稳定问题和交直流的相互影响。当高压直流电网接入交流电网后,对其安全稳定运行提出了挑战,根据存在问题提出建议,保障大电网安全可靠运行。     

云南电网与南网主网交直流系统相互影响及异步联网方案研究

随着直流输电技术的快速发展与应用,电网呈现越来越多的交直流并联运行局面,交直流系统的相互影响进一步增强。该文详细研究南方电网交直流并联电网的稳定特性,分析南方电网交流故障导致主网失稳和直流故障导致主网失稳的风险,阐述交直流系统相互影响导致复杂失稳现象的演变过程,分析云南电网与南网主网异步联网的必要性,并进一步探讨基于高压直流输电技术的异步联网方案,为电网的安全稳定运行提供技术支撑。     

基于CNN-LSTM网络的电网电压稳定紧急控制策略

运行方式的复杂多变性、扰动故障的不确定性、电力电子设备的弱抗扰性为交直流混联电网的安全稳定运行带来了巨大挑战。为保证大扰动故障后电网电压的稳定，提出一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的响应驱动紧急控制策略。首先，分析关键母线节点电压时序值和电压稳定水平的映射关系，离线建立基于CNN-LSTM网络的大干扰电压稳定评估模型。然后，采用评估模型预测备选切机、切负荷点控制措施动作后电网电压稳定水平的提升量，确定响应驱动紧急控制措施灵敏度。最后，考虑紧急控制措施灵敏度，建立计及电网实际运行约束的紧急控制优化问题，求解得到最优紧急控制策略。面向存在电压失稳问题的交直流混联电网实际场景，仿真结果验证了所提响应驱动控制灵敏度预测方法的准确性，电压稳定紧急控制措施优化协调策略可以保证大扰动故障后电网的安全稳定运行。     

高压交直流混联输电对电网运行影响的仿真研究

以扎鲁特—青州±800 k V高压直流工程投运为背景,根据辽宁省500 k V电网接线图建立电网仿真模型,通过仿真分析了发生直流闭锁故障后交直流混联系统的电压、功角以及频率特性,得到了辽宁地区部分电网对故障产生的响应,并通过对故障特性和故障影响的进一步分析,制订了交直流混联系统发生故障后应该采取的应对措施。     

基于sBTTC指数的主导稳定形态判别多场景验证——功角失稳场景

功角失稳是威胁交直流混联大电网安全稳定运行的重要形式之一，快速甄别功角失稳形态是实施切机组、送端速升直流外送功率等紧急控制的前提。为更有效判别出功角、电压主导稳定形态，对简化支路暂态输电能力(simplified branch transient transmission capability, sBTTC)指数进行了修正，弱化了原指数的相位因子。依据关键支路sBTTC指数与电压因子的相关性系数、与相位因子的相关性系数以及二者的系数比进行主导稳定形态判别；将支路垂足电压位于支路之上作为判别功角稳定形态的必要条件之一，以提升判别的可靠性。针对功角失稳的四种典型形式，即功角第一摆失稳、第二摆失稳，以及功角低频增幅振荡失稳、超静态稳定极限失稳进行验证，仿真表明判别方法对不同形式功角失稳均可准确有效判别出主导稳定形态。     

基于广域支路响应的功角与电压主导稳定模式判别及紧急控制

功角稳定与电压稳定是交直流混联电网机电暂态尺度内两种不同稳定模式,快速准确判别主导模式是实施有效控制的前提和基础。该文首先针对两种典型系统,分析不同主导稳定模式下节点电压的幅值与相位时空变化规律,以及不同交流支路段的响应特征差异;其次,利用基于响应信息的定量评价指数——简化支路暂态输电能力sBTTC指数实现不同模式下关键支路的统一识别;在此基础上,结合关键支路垂足电压位置、功率与相位变化率以及相位差大小等特征,提出主导稳定模式判别方法和降低系统失稳风险的紧急控制策略。面向交直流混联大电网的仿真结果,验证判别方法和紧急控制策略的有效性。     

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。     

适用于交直流混联受端电网的电压弹性评估方法

为精准、定量地计算交直流混联受端电网遭受短路故障后，电压恢复至正常运行水平的能力，提出了基于直流逆变站交流母线电压和熄弧角关键特征的受端电网电压弹性评估方法。首先，建立考虑多短路故障的交直流混联受端电网电压弹性评估模型，以故障后电压恢复标准为约束，提出同时计及逆变站交流母线电压和熄弧角变化特征的电压弹性评估指标；然后，基于潮流计算和机电暂态仿真实现上述评估模型的求解；最后，以江苏电网多种运行方式为例进行仿真验证，结果表明文中提出的方法可用于实际电网电压恢复能力的精准评估，并实现不同运行方式下电压弹性恢复力的量化计算。     

基于功角动态补偿的VSG故障穿越方法研究

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在电网受到大干扰时会出现和传统发电机一样的暂态功角失稳的问题,无法抑制短路过电流,威胁VSG的稳定运行。为此,提出一种在故障期间导入功角动态补偿的VSG故障电流控制策略。首先分析了短路故障工况下VSG控制存在的功角增大和过电流的原因,在借鉴传统同步发电机暂态功角曲线判稳的基础上,利用VSG控制结构和参数灵活可变的优势,在有功环中导入功角动态补偿控制,并且整定了自适应的功角控制系数;另外根据功角重新整定故障期间无功环中的电压指令值,解决了传统电压环采用积分控制时的无功功率越限的问题。所提方法不仅可以抑制故障过程中不平衡转矩造成的功角持续增大以及短路过电流,而且改善了VSG的频率输出特性。从而实现VSG在电网短路故障下的安全稳定运行。     

连接交流系统的HVDC线路暂态稳定判别及保护机制

随着交/直流混联系统不断推广应用,混联系统的保护动作机制决定着系统的稳定性。提出了一种交直流混联系统稳定性判别原则,根据直流系统故障后的恢复运行极限时间配置保护。分析了交直流混联系统的暂态稳定性模型,推导出了HVDC连接下的电磁功率表达式。以两机交直流混联系统为例,分析了暂态稳定的AC/DC等面积定则,给出了故障前、故障中和故障后的分析。根据两机系统暂态稳定判据,提出了直流系统故障下的恢复运行的极限时间,以此配置保护,提高混联系统的暂态稳定性。通过仿真算例,分析了影响AC/DC系统暂态稳定性的主要参数,同时说明了所提方法的适用性。