基于BPA的大电网紧急直流功率支援策略研究

针对特高压交直流混联大电网的结构特点,研究了紧急直流功率支援策略对实际电网安全稳定运行的影响。基于PSD-BPA仿真平台,分析了直流功率提升策略对系统稳定性的作用,得到合适的功率支援开始时刻、支援量和持续时间,通过在系统回摆过程中采取功率回降策略改善紧急功率支援的效果。针对直流有功功率大方式调制,提出了直流调制附加控制器输入信号的选取原则,并与功率提升/回降方式比较,对比分析了两种方式下紧急功率支援的有效性。仿真结果表明,相比于功率提升/回降方式,有功功率调制改善了后续摆的稳定裕度及阻尼,紧急功率支援效果较为理想,为实际电网附加稳定控制策略的制定提供参考。     

UHVDC故障下紧急直流功率支援方案研究

采用EEAC法分析了特高压直流输电系统在大扰动下进行紧急直流功率支援的机理,紧急直流功率支援可以有效改善系统的暂态稳定性.借助PSD-BPA详细直流模型,针对云广特高压直流输电工程大扰动情况下进行仿真,得到合适的功率支援开始时刻,适当提升速率、适当支援量,同时能够掌握回降的时间及速率,将极大提高直流功率支援的效果.     

柔性直流与常规直流协调的紧急功率支援策略研究

柔性直流(VSC-HVDC)具有响应速度快、有功无功解耦、可向交流系统提供无功支撑等运行特性。将柔性直流纳入电网紧急控制系统,可在提升交直流电网暂态稳定性基础上降低常规切机切负荷控制的代价。基于扩展等面积法则(EEAC),研究直流紧急功率支援提高故障后系统暂态安全稳定性的机理;通过对不同类型直流功率调制的对比研究,指出柔性直流与常规直流(LCC-HVDC)的紧急功率支援在改善故障后系统功角恢复方面存在差异,紧急控制应考虑不同类型直流的控制优先级;提出为保障故障后电网暂态稳定所需直流紧急支援功率计算方法,并结合不同故障情况下直流功率支援的优先级制定相应的紧急协调控制策略。     

德宝工程紧急直流功率支援策略研究

以直流输电线路异步联接的两个交流系统为模型,分析了紧急直流功率支援的机理。通过将其等效为一个单机无穷大系统,利用扩展等面积法则推理可知,系统正摆时提升直流功率,回摆时回降直流功率可分别达到吸收和补偿交流系统中有功过剩和缺额的目的,提高系统的暂态性能。在此结论上,针对德宝直流异步联接的四川—西北电网2010年丰大方式,在BPA仿真平台上研究了四川电网交流线路短路故障、无故障切机、无故障甩负荷情况下的德宝紧急直流功率支援策略。研究表明,对于交流线路短路故障,宜采用大方式调制策略;而对于无故障切机和无故障甩负荷故障,则应采用功率回降(或提升)结合大方式调制的策略。     

南方电网中直流输电系统对交流系统的紧急功率支援

讨论了南方电网中利用直流输电系统对交流系统进行紧急功率支援的必要性和可行性，阐述了紧急功率支援的本质，并分析了紧急功率支援的数量、起始时刻和功率改变速率等因素对改善系统稳定性的影响和机理。     

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。     

特高压紧急直流功率支援策略研究

采用扩展等面积法(EEAC)分析了多机系统中特高压(UHV)紧急直流功率支援(EDCPS)提高系统暂态稳定性的机理,深入研究了UHVDC在大扰动下的EDCPS策略,包括支援起始时刻、支援速率、支援数量和支援持续时间等对功角稳定和电压稳定的影响.研究结果表明EDCPS能改善故障后系统的暂态稳定性,但直流提升量要适当,较大的提升量能够改善功角稳定性.但也加大换流站的无功需求.对正在恢复中的节点电压产生不利影响;紧急功率支援投入要适时,过早将加大换流站的无功需求.过迟则将不能有效地增加等效加速面积;提升速率不能太快,否则也将加大无功需求,削弱换相电压的稳定;在等效单机无穷大系统(OMIB)功角的回摆过程中适当回降直流功率能更好地改善系统的暂态稳定性.最后,研究负荷特性、静止无功补偿器(SVC)和低压限流单元(VDCOL)特性对EDCPS策略及效果的影响.     

基于主导惯量中心的紧急功率支援综合策略研究

当交直流系统遭受大扰动,导致有功失衡而使系统稳定受到威胁时,利用直流系统的快速可控性进行紧急功率支援可缓解功率不平衡状况,提高系统暂态稳定性,但如何选择紧急功率支援信号使调制效果达到最优仍需探索。直流线路连接的互联区域电网,暂态下区域电网主导惯量中心间的转速偏差能够保留系统重要的动态信息,集成紧急功率支援的控制信号,相比于传统的由本地信息构成的调制信号效果更优。以暂态过程中发电机组的动能增加为准来度量主要参与机组,形成“主导惯量中心”（the Dominant Center Of Inertia,DCOI）,在主导惯量中心转速偏差为调制信号的基础上,结合功率提升/回降,形成一种紧急功率支援综合策略。在四川电网的仿真中表明：基于主导惯量中心的紧急功率支援方案可有效地提高大扰动下暂态系统的稳定性,结合功率提升/回降的紧急功率支援综合策略可进一步发挥直流调制维护系统暂态稳定的潜能。     

基于曲线拟合的多送端高压直流功率支援策略

为研究多送端交直流混联系统中直流闭锁故障后的紧急功率支援策略,探讨了关键机组有功功率对直流功率调整的响应规律,进而通过曲线拟合的预测算法,定量分析了不同的直流功率支援投入时刻和支援量对系统暂态稳定的支援效果,结合关键机组的加速能量指标优化整定直流功率支援的参数,从而最大程度降低送端的稳控切机量。我国某实际电网的仿真验证了本文算法的有效性。     

幅值自适应的阶梯式紧急功率支援控制技术

对传统紧急功率支援模块进行了改进,提出了幅值自适应的阶梯式紧急功率支援控制技术。将功率提升方式由斜坡上升改为阶梯式,引入了能够实时反映系统稳定性的信号,并根据反馈信号来确定紧急功率支援的幅值。文中阐述了该新型紧急功率支援模块的基本原理,介绍了参数整定的方法以及反馈信号的选取,并通过PSCAD仿真验证了该控制模块的可行性。仿真结果显示,该模块实现了根据反馈信号自适应确定功率提升幅值,在充分发挥直流系统输电能力的同时兼顾了换流器交流母线的电压稳定性,解决了传统紧急功率支援模块参数整定困难、适用性差的缺点。     

计及紧急直流功率支援的扰动后稳态频率预测算法

提出了一种计及紧急直流功率支援情况下,能同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后稳态频率预测算法。该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程、直流输电系统传输功率方程和系统网络方程进行了线性化处理,同时考虑紧急直流功率支援,推导了两区域交直流系统扰动后稳态频率预测方程,可以直接快速地计算出扰动后各区域的稳态频率和使其中一个区域稳态频率恢复到设定值时的直流功率支援量。对一个典型的两区域交直流并联系统进行了仿真分析,仿真结果表明所提算法具有较高的精度和较快的计算速度,证明了算法的适用性和有效性,具有与紧急频率控制相配合并在线应用的前景。     

考虑无功功率协调控制的并行直流系统紧急功率支援

直流系统紧急功率支援需要考虑无功功率协调控制以提高系统电压稳定水平。文中分析推导了直流系统有功功率输送和无功功率消耗的比例关系,研究了多直流系统相互间紧急功率支援时导致的换流站近区暂态电压跌落问题,提出了紧急投入备用无功功率、充分利用故障直流无功功率补偿能力和交直流系统间功率分配的协调控制等策略,以实现无功功率的合理分...     

考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制

综合考虑直流系统整流侧和逆变侧控制量的调制,协调交流系统和直流系统各控制量,提出了一种考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,推导出换流母线电压对整流侧和逆变侧换流器传输功率的灵敏度解析表达式,并基于轨迹灵敏度建立以节点电压轨迹偏差和控制代价最小为综合目标的模型预测控制优化模型。然后,根据对系统控制轨迹的预测,进行交直流系统控制数量自适应调整和控制地点优选,以提高模型预测控制的效率,协调交直流系统各控制量进行电压滚动优化控制。最后,对交直流混联系统进行仿真,结果表明针对不同的故障场景,所提控制方法均能有效调制直流系统传输功率和熄弧角,全面协调交直流系统的各种控制手段,提高系统中长期电压稳定性。     

SVC对特高压紧急直流功率支援的影响

在分析紧急直流功率支援提高系统暂态稳定性机理、静止无功补偿器(SVC)原理及参数设置的基础上,仿真研究了大扰动下SVC对特高压紧急直流功率支援的影响.结果表明:SVC能为换流站交流母线提供无功支持,使其电压在故障后快速恢复,有利于特高压直流功率的快速紧急提升,能更有效地弥补故障后送、受端网区的功率缺额,改善故障后的稳定裕度;安装SVC虽能提高故障后的电压水平却可能会减小熄弧角.故障后500 kV主网形成孤岛情况下,加装SVC能一定程度上改善电压和支援效果,整流侧能减少切机量.     

多端直流输电系统中的直流功率调制技术

与常规的双端直流输电系统相比，基于直流功率调制技术的多端直流输电系统能更灵活地向所连接的交流系统提供快速的紧急功率支持，改善交流系统的稳定性。文章对其中一端为弱交流系统的4端直流输电系统运用PSCAD/ EMTDC仿真软件研究了多端直流输电系统的功率调制技术，提出了该系统的仿真模型及其复合控制策略。仿真结果表明，所连接交流系统的强度、各换流站的控制策略和直流系统电流平衡原则的选取会极大地影响直流功率调制的性能，多端直流输电系统比常规的双端直流输电系统能更灵活地运用直流功率调制技术，进而有效地提高所连接交流系统的稳定性。     

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。     

基于惯量中心动态信号的交直流互联系统稳定控制

针对交直流互联电力系统的稳定控制问题，提出了基于系统惯量中心(center of inertia，COI)动态信号的发电机励磁和直流功率调制综合控制方案。该方案中各发电机功角和频率动态跟踪由广域测量系统提供的系统COI动态功角和频率轨迹。直流输电线路功率调制的目标是阻尼区域COI功角和频率间的相互振荡。考虑到模型误差和外部干扰因素，采用反步法设计了非线性鲁棒控制器。对某4机2区域系统进行仿真实验，结果表明该控制方案和控制器突破了系统只能稳定于工频下的局限，增大了系统的稳定域，显著改善了系统的功角稳定性。