特高压交直流耦合系统换相失败期间考虑制动电阻抑制功率振荡方法研究

随着特高压交直流系统的耦合程度不断提高,如何抑制特高压直流发生换相失败引起的特高压交流联络线功率振荡是交直流混联电网控制当前迫切需要解决的问题。文中提出了一种在发生换相失败期间采用整流侧投入制动电阻的方法抑制功率振荡的方法,在RTDS中搭建了锦苏直流和长南荆特高压交流及周边等值交流电网,采用与锦苏直流输电工程在控制保护功能和故障下的暂态响应等方面特性一致的特高压直流控保真型装置与RTDS构成闭环仿真平台,对不同制动电阻和不同直流功率下抑制功率振荡效果影响进行了仿真分析,验证了制动电阻投退逻辑。结果表明,提出的制动电阻的控制逻辑能够有效抑制特高压交直流耦合系统换相失败期间联络线上功率振荡,同时缩短故障恢复时间。     

交直流柔性协调控制技术在华中电网的应用

随着特高压大规模输电快速发展,交直流相互耦合愈加紧密,电网安全稳定问题凸显,安控措施量大,迫切需要适应于交直流混联大电网的安全稳定控制技术。交直流柔性协调控制技术是利用多回直流功率紧急控制,通过交流系统与直流系统相互配合,降低大容量直流故障冲击,提升系统振荡阻尼水平,替代或减少受入直流闭锁故障后电网切负荷量,该技术在华中电网得到了成功的工程应用。文中针对华中电网运行存在的实际问题,基于多直流协调控制理论和时域仿真,构建了交直流柔性协调控制系统,现场试验结论验证了该系统对于提高电网输电能力和安全稳定运行裕度的有效性。     

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。     

基于静态安全域的交直流混联大电网关键线路辨识

特高压直流输电系统的相继投运导致电力系统运行特性改变,交直流混联大电网的薄弱环节将出现变化。为辨识出交直流混联电网中的关键线路,避免大停电事故的发生,提出一种基于静态安全域的交直流混联电网关键线路辨识方法。采用静态安全域分析方法构建交直流混联电力系统的静态安全域,考虑交流线路潮流越限与直流逆变站闭锁判据,结合支路潮流模型,提出适用于交直流混联电力系统的静态安全裕度计算方法。以静态安全裕度为指标,给出交直流混联电力系统的关键线路辨识流程。最后使用江西电网实际电力系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

交直流交叉跨越碰线故障分析及处理策略

电网交直流系统混联运行中交流/直流线路交叉跨越现象较为常见,较容易出现交直流线路碰线故障。文中从目前国家电网和南方电网直流输电工程针对交直流碰线故障的两种不同处理方法出发,分析其中隐藏的问题。故障无法切除的情况下南网工程采用的闭锁策略出现闭锁后直流过电压;国网工程采用的闭锁再启动逻辑策略实际上不起作用。在分析交直流碰线故障特征的基础上,提出交直流碰线故障由交流线路保护系统切除故障、直流输电控制保护系统报警的处理策略建议。问题分析及所建议处理策略均采用EMTDC仿真予以佐证,还仿真了不同闭锁策略和多线路同时碰线的情形。     

基于Gaussian算法的高压直流平抗瓦斯非线性耦合动态特性精细化建模

随着近几年来大量高压直流输电工程接入交流系统,给交直流混联电网带来重要影响,直流系统的运行状况,尤其是其控制保护系统的性能,已成为影响交直流混联电网安全稳定的重要因素。系统故障引发平波电抗器瓦斯保护误动作是导致直流系统闭锁的重要非电气量因素之一,该文详细研究分析了平抗瓦斯的设备原理和特点,采用Gaussian回归算法对平抗瓦斯机械振动与冲击电流的非线性耦合特性进行精细化模拟和解耦,且与电磁暂态算法相兼容,并基于国网仿真中心华东电网电力系统全数字实时仿真装置(advanced digital power system simulator,ADPSS)纯电磁暂态实际工程控保算例进行交直流电网纯电磁仿真,可以详细描述交直流电网故障冲击电流等电气量动态变化对平抗瓦斯机械振动加速度非电气量的非线性快速响应动态特性,为实际工程中多次发生的平抗瓦斯误动导致直流闭锁的事故分析和故障重演、预防及设备改进提供关键技术手段,对进一步提高直流实用化工程仿真的多维度精度具有重要现实意义,并为其他非线性电气相关设备的详细建模提供思路。     

含惯量控制的高渗透率风电接入交直流混联输电系统的稳定性分析

为研究高渗透率风电接入交直流混联输电系统的稳定性,首先建立含惯量控制的双馈风机接入附加频率限制控制器的交直流混联系统的低频振荡分析模型。分析含惯量控制的双馈风电机组在不同渗透率下对交直流混联电网区域间振荡模式的影响,进一步分析直流输电系统频率限制控制的投入对系统阻尼特性和频率特性的影响规律。研究结果表明高渗透率下双馈风机惯量控制和直流输电系统频率限制控制能够增大系统阻尼,抑制低频振荡。在Matlab/Simulink中搭建时域仿真,对分析结果进行了验证。     

交直流混联系统联络线功率振荡分析与抑制

在交直流混联电力系统中,直流再启动和直流闭锁会对交流联络线产生不同的冲击,从而影响电网的安全稳定运行。为此,分析了直流再启动和直流闭锁对交流联络线影响的数学机理和不同过程中影响交流联络线功率振荡的因素。结果表明:直流再启动时间越长引发的功率振荡越大,合理配置电力系统稳定器(PSS)可以有效抑制该类型振荡;直流闭锁时功率大范围转移造成的区域阻尼下降是导致交流联络线功率发散振荡的原因,切机与PSS配合对直流闭锁造成的功率振荡有良好的抑制效果;在直流重启动和闭锁的过程中,保证系统稳定的前提下,励磁调节器增益越大,交流联络线功率振荡衰减就越快;水流惯性时间常数对直流再启动造成的功率波动影响不明显,但直流闭锁后,较小的水流惯性时间常数易导致联络线功率等幅振荡。研究结果对于交直流混联系统的运行稳定性具有一定的参考价值。     

交直流混联电网自适应交流过电压保护方案的研究

针对目前交直流混联电网交流过电压保护与直流系统控制保护策略之间缺乏有效配合的问题,以直流系统发生单极闭锁导致功率骤降为例,考虑交流滤波器的动作策略,分析了单极闭锁后交流侧无功功率、有功功率的变化特征,提出一种交直流混联系统自适应交流过电压保护新方案。该方案在直流系统单极闭锁等功率骤降情况下,综合考虑一次设备的耐压水平,在不改变原有交流保护动作特性的基础上,能够自适应调整过电压保护的时间定值,躲过交流滤波器组的切除时间,避免由于过电压保护误动带来的负荷损失;而当交流系统扰动引起过电压时,过电压保护能够按照原有的动作逻辑正确动作,保证设备安全。仿真结果表明,该方案加强了交流系统和直流系统继电保护之间的配合,对保证交直流系统稳定运行具有重要的意义。     

多馈入直流输电系统线路后备保护定值优化仿真研究

山东电网是典型的特高压交直流混联大电网,同时也是典型的多馈入直流输电系统,为了应对此复杂工况,提出以通过优化后备保护定值的方式来防止主保护拒动时造成多条直流连续换相失败,进而避免引发多直流闭锁从而导致电网崩溃。针对距离后备保护段配合原则与零序后备保护段配合原则开展仿真分析,仿真结果表明,直流落点的接入并不会给交流继电保护后备段的配合带来新的问题,距离后备段采用简化整定原则后,当某一线路主保护全部失去时,该线路故障可能造成上一级线路距离Ⅱ段和本级线路距离Ⅱ段同时满足动作条件,由于延时一样,可能出现配合问题,需对此类情况的配合进行校核。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证

特高压电网的快速发展对直流输电工程动态特性的仿真提出了更高需求。文中提出了接入多直流控制保护的大规模交直流电网数模混合仿真平台建设技术方案,并从直流输电工程控制保护装置简化原则、数模混合仿真接口技术、直流输电系统一次建模要求等方面提出了适用于接入大规模仿真电网的直流输电工程数模混合仿真建模方法。选择宾金特高压直流工程现场调试的典型故障,将直流输电工程数模混合仿真结果与现场波形进行了详细对比,对比结果表明直流输电数模混合仿真模型的动态响应特性与实际工程的动作特性高度吻合,能够真实再现实际系统情况,可以较为准确地仿真交直流相互影响的现象,为交直流电网安全稳定运行提供强有力的技术支撑,同时可以作为其他数字仿真模型的校准工具。     

交直流混联大电网仿真技术现状及面临挑战

随着我国特高压交直流工程陆续投运,系统“强直弱交”问题突出,交直流、多直流、送受端之间的交互影响日益显著,电网运行复杂度迅速增加,对电网仿真的规模、精度和速度提出了更高要求。从电力系统建模、多时间尺度仿真、数模混合实时仿真3个方面梳理了仿真技术现状,针对交直流混联大电网发展需求,分析了仿真技术面临的挑战。指出提高直流、新能源、柔性交流输电系统（flexible alternative current transmission systems,FACTS）和负荷等复杂模型的建模精度,扩大电磁暂态仿真规模,提高大规模电网仿真效率,将是提高大电网仿真能力的研究重点。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(一)整体构架及大规模交直流电网仿真验证

随着中国特高压交直流电网快速发展,交直流、多直流之间相互影响加剧,电网安全运行面临严峻挑战,对仿真工具的性能提出了更高的要求。对接入实际直流工程的控制保护装置进行数模混合仿真是当前对大规模交直流系统动态特性进行仿真所采用的较为准确的仿真手段。文中在原有数模混合仿真技术基础上,提出了适用于研究大规模交直流混联电网运行特性的新一代数模混合仿真平台构建方案。该方案以大规模电磁暂态实时仿真软件HYPERSIM和超级并行计算机SGI为数字仿真核心,接入全部在运直流工程的控制保护装置及其他类型电力电子控制保护装置,解决了大规模特高压交直流电网高精度仿真试验研究的难题,并且实现了同时接入8回直流工程控制保护装置、电磁暂态仿真规模超过6 000节点的数模混合实时仿真。通过对实际电网故障的反演和结果对比,验证了所构建仿真平台方案的有效性。     

电力系统数模混合仿真技术及发展应用

近年来,特高压电网快速发展,大规模交直流混联带来电网特性深刻变化,对电力系统仿真提出更高需求。电力系统数模混合仿真能够较精确地模拟交/直流电力系统的运行特性和动态过程,是研究大规模交/直流电网运行特性的重要方法,其特点是仿真精度高、速度快,是认知大电网运行机理特性的基础平台,但混合仿真响应的建模相对复杂,规模有一定局限。从电力系统数模混合仿真技术及发展应用等多方面对电力系统数模混合仿真技术进行了深入描述,对电力系统数模混合仿真的功能及应用范围进行了详细介绍,并结合未来我国特高压大电网发展需求,提出电力系统数模混合仿真技术的发展方向。     

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。     

特高压远距离大容量云电送粤中的稳定问题研究

云电送粤特高压直流输电嵌入交流系统运行，将使送端云南电网面临诸多挑战，其中涌现出的若干稳定问题将对送端电网的安全稳定运行产生重大的影响，亟待深入的分析和研究。介绍了送端云南电网的特点，并分析了云广特高压系统投运后，云南电网将面临交直流相互影响、直流潮流转移导致的电网稳定问题以及送端电网的高周问题。提出针对这些问题的部分研究思路和内容，包括建立全电磁暂态仿真平台开展交直流相互影响的研究；从暂态稳定、电压稳定和低频振荡3方面研究云南电网潮流转移中的系统稳定问题；针对电网高周问题，以机理分析为基础，开展云南电网高周协调控制策略的研究工作。     

基于安全距离灵敏度的交直流混联系统安全校正策略

大型交直流混联系统中,直流系统的大容量、灵活可控等特征使得交直流混联电网的动力学特性有了根本变化,运行控制难度急剧增大。直流闭锁后潮流的大范围转移将严重影响系统的稳定运行,迫切需要研究交直流混联系统的安全校正策略。为此,提出一种基于静态安全距离灵敏度的交直流混联系统安全校正方法。在交直流混联系统静态安全域理论的基础上,为了适应电力系统在线计算的要求,对安全域边界面进行线性回归拟合并给出修正安全距离及其灵敏度的计算方法。通过对安全域的伸缩变化以表征不同维度变量的控制代价,并在此基础上求取安全校正指导矢量。根据各控制变量对指导矢量的灵敏度和各控制变量的实际调节能力对其进行排序,并依次将其代入安全校正模型中进行求解,以使得调节过程中的总调整量最小。对改造后的IEEE 39节点交直流混联系统和简化实际电网进行分析计算,结果验证了所提安全校正策略的正确性与有效性。     

SMRT在交直流大电网分析中的应用模式及实践

电磁-机电暂态混合实时仿真平台（super-mixed real-time simulation, SMRT）因其仿真规模、仿真精度和易用性等方面优势在交直流大电网分析中展现出广阔的应用前景。目前,SMRT仿真平台已经被用于交直流大电网机电暂态行为和稳定特性的仿真分析与研究、基于典型运行方式的实际电网故障/事故快速复现、交直流系统重大运行风险评估等生产运行服务、系统性能及控制策略课题的研究和电网动态补偿电力电子装置对电网多直流故障后换相失败恢复的作用和影响的分析,以及调度员的教学和培训等领域。经过进一步开发,SMRT仿真平台将被用于解决系统级保护整定与校验等更多问题。