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。     

多直流馈入受端电网频率紧急协调控制系统设计与应用

分析了多直流馈入受端电网当前面临的频率稳定问题及相关控制系统的技术现状,阐述了协调利用多直流功率紧急支援、联切抽蓄电厂泵工况机组,以及快速切除大规模可中断负荷等措施的频率紧急协调控制系统主要设计思路,并从系统总体架构、直流故障判据及主要控制策略等方面提出了系统的详细建设方案。最后介绍了该研究成果在华东电网的实际工程应用情况及测试运行效果。     

利用直流功率调制增强特高压交流互联系统稳定性

特高压交流试验示范工程投运后显著地增强了华中、华北两大电网之间的电力交换能力,但特高压系统的大功率传输也对华中、华北电网联网安全稳定运行提出了更高的要求。利用直流输电系统传输功率的快速可控性,可以为暂态过程中的交流互联系统提供紧急调控手段,起到功率支援和阻尼振荡的作用。为此,对利用华中电网的直流输电系统进行紧急功率支援以提高交流互联系统暂态稳定性以及采用直流调制阻尼特高压线路功率振荡进行了研究。仿真结果表明,利用直流输电系统的紧急调控手段可以减少华中电网的切机切负荷量,增强特高压互联系统的暂态稳定性,并可提高交流系统阻尼,有效地抑制电网区域间的功率振荡。     

考虑无功有效运行短路比的多馈入直流系统紧急功率支援策略研究

南方电网为多馈入直流输电系统,直流故障将导致受端系统因功率缺失而大幅波动,利用非故障直流的紧急功率支援能力能提高系统的稳定性。为评估各直流紧急功率支援的效果,提出了直流紧急功率支援因子,依据直流紧急功率支援因子选择最优的支援直流。南方电网受端换流站电气距离较近,换流站之间的一条重要交流传输线路因故障而停运后,针对大量潮流转移将可能破坏受端系统稳定性的问题,提出了传输线路两端电气距离最近的直流分别通过降、升功率来提高系统稳定性的策略;仿真证明了上述策略的有效性和可行性。     

多馈入直流输电系统功率稳定性分析

直流输电系统的功率输送能力主要受所联交流系统强度的限制,单条直流系统的功率输送能力和功率稳定已有较多的研究。随着多馈入直流系统的出现,直流系统间的复杂相互作用使得多馈入直流系统的功率稳定性更为复杂。以两馈入直流系统为基础,研究多馈入直流系统运行状态变化、直流间耦合程度以及多馈入短路比大小对多馈入直流系统功率稳定性的影响。分析结果表明,在多馈入直流系统中,减小所联直流系统电流、减小直流系统间电气距离、增大所联系统多馈入短路比均能有效增大直流系统的功率稳定裕度、提高功率输送能力和最大直流功率。     

一种送端电网单回直流极限承载能力评估方法

大容量特高压直流输电技术为送端电网清洁电能的远距离跨区消纳提供了有效手段,但随着直流馈出数量和容量的增加,“强直弱交”矛盾凸显,直流闭锁故障后的频率稳定问题会对送端电网造成较大威胁,制约送端电网直流馈出能力的进一步提升。为有效量化送端电网直流极限馈出能力、辅助评判目标网架适应性,提出了一种计及频率稳定约束的单回直流极限馈出能力评估方法。首先,对大容量直流双极闭锁场景下送端电网的频率稳定特性进行分析,构建暂态频率指标与直流闭锁量之间的解析表达式。进而,协同考虑稳控切机和直流紧急功率支援等电网第二道防线紧急控制措施,评估频率稳定约束下送端电网可承载的单回直流极限馈出容量。最后,基于四川省电网2030年规划系统进行算例分析,结合BPA软件仿真验证所提方法的有效性。     

新疆电网多送出直流输电系统运行特性分析

针对新疆电网±1 100 kV和±800 kV特高压多回直流外送输电系统交互影响的复杂性,基于2015年冬季大负荷运行方式,利用多馈入影响因子（MIIF）、多送出运行短路比（MOSCR）等指标定性分析交直流以及多直流系统之间的影响;在此基础上,利用BPA仿真平台进一步仿真并量化分析了直流故障下系统的稳定性及多直流系统之间相互作用、支援的特性.结果表明;在直流单极闭锁等典型故障下,新疆电网交直流、多送出直流系统之间的交互影响在合理范围内,但双极闭锁等严重工况下存在功角及电压失稳的风险;配套电源支撑是影响电网安全性的关键因素之一;利用多直流的紧急功率支援可提高送端系统稳定性.     

基于广域量测的多直流馈入/馈出电网稳态频率控制策略研究

针对多回高压直流馈入、馈出电网,提出了一种基于广域量测数据的系统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、负荷静态模型方程和系统网络方程进行线性化处理,同时考虑到多回高压直流的紧急功率支援量,能快速预测出系统扰动后的稳态频率。针对预测结果,该文设计了基于多回高压直流的最优频率稳定控制策略,该策略利用非线性优化方法,考虑了本区域电网各节点电压稳定约束以及各互联电网频率波动约束,能快速得到各条直流参与系统频率稳定调节的最优紧急直流功率支援量。最后在机电暂态软件PSS/E中,以改进的IEEE 50机系统为例,通过仿真分析,对该文方法的预测结果以及优化结果进行对比验证,证明了所提出方法的正确性和有效性。     

华中电网的直流紧急功率支援问题

研究了1 000 kV交流特高压试验示范线建成后,直流输电调制对华北—华中互联电网运行安全稳定的作用。分析了直流紧急功率支援的机制以及实现方法,并对华中电网内直流系统发生双极闭锁故障时,华北—华中互联电网和特高压交流输电通道承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平进行了仿真分析。通过一回直流双极闭锁故障时,华中电网中4回直流输电线路之间紧急功率支援的仿真研究结果表明,采用直流输电系统紧急功率支援对保持互联系统稳定性和供电可靠性具有良好的效果。     

基于储能紧急有功支援策略对受端电网频率稳定性的影响研究

高比例区外来电对促进受端电网节能减排发挥了重要作用,但同时也削弱了受端电网调峰能力,并在发生直流闭锁故障时对受端电网造成较大冲击.储能具有灵活可控的特点,在发生直流闭锁故障时可为系统注入有功功率,为系统提供虚拟惯性,支撑系统频率稳定性.考虑到规模化储能的接入会对系统的潮流产生影响,同时与系统现有常规机组以及其它调节资源产生耦合,对系统在直流闭锁故障下的紧急支援将产生复杂影响.本文首先对某实际园区电网进行等值,研究其应对直流闭锁故障时的频率稳定性.在系统发生直流闭锁紧急故障时,提出可通过对储能紧急有功支援策略中的死区参数、充放电倍率进行优化,调整储能的切入/切出的时机及功率,得出综合考虑储能寿命以及频率调节效果的最优策略.最后,通过在等值电网中对提出的优化方法进行验证,并提出相应的储能紧急有功支援策略.     

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。     

西南水电送华东多送出多馈入直流系统稳定控制策略

定义了多送出多馈入直流系统(multi-send &; multi- infeed DC,MS-MIDC),分析了此类系统的特点及问题。从MS-MIDC角度出发,研究了利用静止无功补偿器(static var compensator,SVC)和调相机提高西南水电送华东MS-MIDC系统稳定性的动态无功补偿方案。针对MS-MIDC系统中各直流系统相互支援方便的优势,提出了利用直流系统过负荷能力和频率调制功能实现直流系统间协调控制,改善了系统在严重故障下稳定水平。仿真计算结果验证了所提控制策略的有效性。     

直流紧急功率支援用于第三道防线的研究

直流系统参与安全稳定控制的研究与应用仍局限于属于第一道防线的预防控制和属于第二道防线的紧急控制,挖掘应用直流系统的运行特性和调控能力是提高交直流电网安全稳定水平的重要技术途径。提出将直流系统具有的紧急功率支援能力作为第三道防线候选控制手段的理念,与常用的低频减载/高频切机等措施协调配合,防止系统崩溃;在监测到电网发生频率低/高异常变化时启动利用直流紧急功率支援功能,从而减少切负荷/机组的控制量。从整定计算和控制装置两个方面,阐述实现直流紧急功率支援参与第三道防线中频率异常控制的初步方案。用实际电网的数据仿真分析直流紧急功率支援参与第三道防线取得的有益效果。联系第三道防线发挥作用的时机特点和直流系统运行控制特性,讨论将直流紧急功率支援作为第三道防线措施应注意的问题,对于构筑技术手段更为丰富的电网安全稳定第三道防线,具有重要参考价值。     

混合多馈入直流作用下江苏受端电网安全稳定性评估及改善

混合馈入直流系统一般指电网换相换流器（line commutated converter,LCC）和模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）混合馈入的直流系统。目前,含有多个直流落点的混合多馈入直流系统已在受端电网规划中得到采用,但其对系统安全稳定性的影响尚未明确。为了对混合多馈入直流作用下受端电网的安全稳定性进行量化评估,首先总结了7种评估指标,并形成了一套评估方法。然后,以江苏电网为例进行了分析,说明江苏受端电网的安全稳定性不足,直流系统换相失败是最严重的问题。针对现存问题,先后提出了将彬长直流逆变侧改用MMC的方案1,以及进一步构建受端以MMC为主的多端直流系统的方案2。最后,对2种方案应用效果进行了定量评估,结果说明采用MMC换流站并构建多端直流系统将提升受端电网安全稳定性,也验证了所提评估方法的有效性。     

华东大受端电网直流接入能力评估

受端电网的直流接入能力是直流多馈入电网调度运行部门越来越关注的问题。文中从大规模直流接入华东电网后带来的实际问题出发,分析了限制受端电网直流接入能力的主要因素,以此为基础提出了一种考虑多约束的受端电网直流接入能力计算方法。该方法根据典型方式下备选直流落点的短路容量及各直流间的交互作用程度,快速确定新增直流接入落点,进而综合考虑直流多馈入短路比、电网低谷调峰能力、有效直流惯性常数、电压稳定、暂态稳定等多约束条件,计及电网发展变化迭代增加直流接入容量,最终给出电网直流接入能力。在IEEE 39节点系统中验证了所提方法具有可操作性,基于该方法对华东电网开展直流接入能力评估,为提高直流多馈入电网的运行管理水平提出了建议。     

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。     

交直流输电系统潮流计算中换流器运行方式的转换策略

分析了多端直流输电系统和多馈入直流输电系统控制运行方式，提出了采用计算机进行控制方式转换的方法。在考虑各种控制方式的控制作用和转换条件的基础上计算交直流系统潮流。该方法用加入2条直流输电线路的IEEE 300节点算例系统和加入三端直流输电系统的IEEE 118节点算例系统进行测试，计算效果较好，能够处理运行条件改变导致的运行方式发生的转换。     

交直流并联系统的电压稳定研究综述

多直流馈入输电系统的出现给电压稳定研究带来了全新的课题,电压失稳有可能成为这类电网安全稳定运行的最大威胁。该文就交直流并联输电系统的电压稳定问题理论、方法和对策作出机理式探讨,按照电压稳定的静态和动态分类方法分别介绍了国内外有关单馈入和多馈入直流系统电压稳定性的研究现状,评价了研究方法,展望了未来研究方向和研究重点。     

直流闭锁冲击弱交流通道的稳定特性及多资源协调控制措施

电网建设过渡期"强直弱交"背景下,直流闭锁冲击弱交流通道的运行风险、防控难度和代价进一步加大,相关的特性和防控措施研究亟待深化与细化。依托实际电网,从以下3个方面仿真分析了直流闭锁冲击弱交流通道的稳定风险:弱交流通道与故障直流两者送受电不同方向的耦合风险、不同初始功率的交流通道承载直流冲击的风险、输送不同功率的单直流闭锁及多直流同时闭锁的冲击风险。针对防控上述冲击的传统切负荷安控存在的单一化、代价过大等不足,梳理并分析了抽蓄切泵、直流功率调制及精准切负荷等多种安控资源的特点,建立了多资源协调控制的优化模型,启发式地确定了参与协调控制的多资源的动作顺序,提出了计及网络安全约束的直流功率调制等多资源控制量的确定方法。实际电网的仿真结果验证了多资源协调控制策略的有效性及其降低控制代价的效果。