基于最小换流母线电压的多馈入直流系统换相失败判断方法

基于最小换流母线电压的概念,提出一种以最小换流母线电压为判据快速判断多馈入直流系统换相失败的方法。基于节点阻抗矩阵,利用节点电压交互作用因子,计算系统中各节点发生短路接地时换流母线电压;以最小换流母线电压为判据判断直流系统是否发生换相失败;分别分析计算多馈入直流输电系统不同子系统受短路故障影响情况。最后,对IEEE-30节点标准测试系统进行仿真计算,验证所提出的基于最小换流母线电压的多馈入直流系统换相失败判断方法的有效性和准确性。     

多馈入直流系统换流母线动态电压稳定性分析

直流输电系统中换流器运行时消耗大量的无功功率,致使逆变侧的电压稳定问题最为突出,若所联交流系统强度较弱,则电压稳定问题更为严重。近年来,国内直流输电系统陆续投产,直流系统间的相互作用使得多馈入直流系统的电压稳定性更为复杂,仅研究单条直流系统的电压稳定性已无法满足工程实际需求。以两馈入直流系统模型为例,研究换流母线补偿的无功大小、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换流母线电压稳定性的影响。NETOMAC仿真结果表明,在多馈入直流系统中,在一定范围内增大换流母线无功功率补偿、减小直流系统间电气距离、增大所联系统多馈入短路比均对动态电压稳定有利。     

预防多馈入直流输电系统换相失败的直流功率控制方法

为了预防多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败的问题,提出了一种直流功率控制方法。在定量分析直流功率对逆变侧换流母线电压影响的基础上,利用回降故障直流功率、增大系统电压稳定裕度的方法防止换相失败。该方法根据逆变器之间的相互作用关系,将多馈入直流输电系统换相失败分为2种不同场景,针对不同场景设计了相应的直流功率控制策略,并给出了对应的直流功率控制启动判据,计算了直流功率调节量及其调节速率。在PSCAD仿真平台搭建多馈入直流输电系统模型,所提出的直流功率控制方法能够有效避免多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败。     

多馈入直流系统换流母线电压之间的相互影响及其同时换相失败的研究

为了研究多馈入直流系统中换流母线电压之间的相互影响,以交直流系统潮流计算为基础,推导得出了多馈入直流系统换流母线电压相互影响的关系式。然后据此分析研究了某条或某几条换流母线附近发生故障是否会引起多个换流站同时换相失败,并推导得到了相应的临界电气距离。最后,以CIGREHVDC标准模型为基础构建三馈入直流输电系统模型,并用PSCAD进行仿真分析,验证了换流母线电压相互影响关系式的合理性。     

连接弱交流系统的高压直流换流站无功补偿协调控制策略

在馈入端交流系统强度较弱、直流传输功率频繁波动的高压直流系统中,换流站无功补偿设备的协调控制对改善换流母线电压的稳定性具有重要意义。提出了一种基于静态同步补偿器(STATCOM)和电容器组相互协调的多模式协调控制策略,主要包括换流母线电压无静差跟踪额定电压的稳态调压模式、换流站参与近区交流系统电压调节的自动电压控制(AVC)模式,以及换流母线发生短路故障时抑制电压波动与换相失败的暂态控制模式。基于实际工程参数,在电磁暂态仿真软件(PSCAD)建立了±800kV酒泉—湖南特高压直流输电系统仿真模型,并在直流功率波动、AVC中心下发指令电压和馈入交流系统短路故障等多种工况下对该多模式控制策略的性能进行了仿真验证。仿真结果论证了所提出的换流站无功补偿设备协调控制策略的合理性和有效性。     

混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制

随着高压直流输电的发展,柔性直流与常规直流接入同一或电气距离较近交流母线,形成混合多馈入交直流混联系统。为充分发挥柔性直流功率解耦及快速调节特性,减小常规直流换相失败概率,并保持交直流混联系统电压安全稳定,文中提出了一种混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制方法。首先,对混合多馈入交直流系统进行建模,并分析柔性直流不同控制方式下控制量对交流母线电压灵敏度的求解方法。其次,构建两级协调电压控制,系统级控制以交流系统最低节点电压轨迹偏差和控制成本最小为目标;换流站级控制以保证常规直流馈入母线电压和换相裕度为目标。根据发电机无功裕度设计不同的控制方案,针对常规高压直流输电熄弧角和有功功率,避免其发生控制冲突,设计两级协调策略。最后,仿真结果表明所提控制方法能够明显提高交直流混联系统的中长期电压稳定性。     

新型双馈入直流输电系统无功调节特性分析

针对多馈入直流输电（MIDC）系统的稳定性问题,将电压源型高压直流输电（VSC-HVDC）引入MIDC系统组成一种新型双馈入直流输电（DIDC）系统。在基于 dq同步旋转坐标下,提出VSC-HVDC的基于有功、无功独立解耦控制策略,实现了DIDC的协调控制。充分利用VSC-HVDC对无功快速调节的能力,将其与常规无功补偿装置进行配合运行,提高系统稳定运行的能力。在PSCAD/EMTDC仿真环境下实验结果表明,在系统发生扰动的情况下,DIDC系统能够更有效地维持逆变侧母线电压的稳定,防止无功补偿装置振荡性投切,减少HVDC换相失败的概率,提高HVDC系统运行的可靠性。     

VDCOL参数整定的改进对多馈入直流输电系统暂态稳定性的影响研究

通过对多馈入直流输电模型的仿真,发现VDCOL的参数对多馈入直流输电的暂态稳定性有相当大的影响。通过改变VDCOL的参数值,可以使多馈入直流输电系统有不同的暂态特性。通过修正VDCOL的参数值,使原本暂态失稳的多馈入直流输电系统快速地恢复到了稳定状态。因此,研究各直流VDCOL控制单元的特性对于改进MIDC的暂态稳定性具有重要意义。     

多馈入直流输电系统继发性换相失败影响因素分析

继发性换相失败给多馈入直流输电(MIDC)系统的安全运行带来严重威胁,针对继发性换相失败影响因素的研究有着非常重要的意义。首先根据换流器工作原理并结合MIDC系统结构特点研究了继发性换相失败的发生机理;然后对继发性换相失败的两个因素:换相失败引起交流电压的变化和多馈入直流输电系统耦合关系进行了详细的分析;最后在PSCAD/EMTDC中建立了MIDC系统模型,仿真分析了典型工况下MIDC系统继发性换相失败的影响因素。根据仿真结果,多馈入系统中交流故障、多馈入系统电压交互影响因子和多馈入短路比共同决定了继发性换相失败的发生。     

基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法EI北大核心CSCD

为了改善多馈入直流输电(MIDC)系统的故障后的恢复性能,在研究低压限流单元(VDCOL)对直流系统电压稳定性影响的基础之上,提出了一种基于广域测量系统(WAMS)的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法。首先利用灵敏度分析法,研究了直流功率对交直流系统电压稳定性的影响;然后设计了一种基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法,该方法根据相量测量单元的测量结果,评估故障对各直流输电子系统的影响,并调整和控制故障点附近各直流子系统VDCOL的输出,从而改善多馈入直流输电系统的动态性能;最后对该协调控制方法进行了仿真验证。从仿真结果可以看出,所提出的基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法能够有效避免系统发生连续的换相失败故障,提高系统的电压稳定性,从而改善系统的恢复性能。     

双馈入直流输电系统中VSC-HVDC的控制策略

针对多馈入直流输电(multi-infeed direct current,MIDC)系统的稳定性问题,提出将基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)引入到MIDC系统中,用以改善MIDC系统公共连接母线的电压特性。建立HVDC和VSC-HVDC双馈入系统的物理模型,导出相应的数学模型。并通过坐标变换得出VSC功率传输方程的直角坐标形式。采用多变量非线性控制的逆系统方法,设计VSC-HVDC系统的非线性控制器。PSCAD/EMTDC 环境下的仿真实验表明,所设计的VSC-HVDC非线性控制器不仅能有效改善VSC-HVDC的动态特性,而且在交流系统发生扰动时能有效稳定系统电压,减少HVDC逆变站发生换相失败的几率,提高HVDC系统的运行可靠性。     

多馈入交直流系统短路比的定义和应用

随着我国电网的发展,南方电网和华东电网出现了多馈入交直流系统。由于传统短路比不能考虑直流间的相互作用而亟待提出适用于多馈入交直流系统的短路比定义。通过理论分析推导多馈入短路比,证明传统短路比是多馈入短路比的特例。通过提出的多馈入交直流系统的解耦模型推导多馈入临界短路比的函数表达式,证明多馈入临界短路比与电压灵敏因子的等价关系,提出判断多馈入交直流系统强弱的指标。最后,通过理论分析和算例仿真说明利用多馈入短路比指标判断电压稳定、动态过电压、谐波谐振的有效性,证明所提出指标的合理性及在电网规划和运行中的重要作用。     

提高系统无功备用容量的多目标无功补偿规划

系统的无功备用容量越大,其电压稳定裕度越大,为此提出了提高系统无功备用容量的多目标无功补偿规划。在系统无功备用容量定义基础上,推导出各负荷节点无功补偿对于提高系统无功备用容量的灵敏度和降低有功损耗的灵敏度,并将综合灵敏度大的负荷节点作为候选无功补偿点;提出了多目标优化的自适应免疫算法,以其提高系统无功备用容量的多目标无功补偿规划优化求解,且在IEEE-30节点系统中分析补偿前后系统电压稳定裕度。将补偿后的相关指标与普通的免疫算法所得指标比较的结果表明,所提方法正确可行。     

基于广义短路比的多馈入直流系统受端电网结构优化方法

大规模直流多点馈入导致受端交流系统电压支撑能力相对变弱,电压稳定问题突出。因此亟须提升受端交流系统强度,但这在加强交流系统电气联系的同时也加剧了短路电流水平。受端交流系统的结构同时影响系统强度和短路电流水平,优化系统结构有助于协调系统强度与短路电流水平之间的矛盾。基于广义短路比的灵敏度分析和支路追加法,文中提出了一种电网结构优化方法。首先,分析了广义短路比和短路电流水平之间的变化关系;其次,研究了交流系统结构调整对上述2项指标的影响,分析了协调2项指标后的系统结构调整综合效益;最后,对不同直流落点进行分类,给出相应的受端交流系统结构优化调整策略。仿真算例验证了所提策略的可行性和有效性。     

计及分布式电源接入的配电网静态电压稳定性评估方法

为研究分布式电源(DG)接入对配电网静态电压稳定的影响问题,推导了能反映配电网各负荷节点电压稳定程度的电压稳定指标,提出了一种针对配电网的负荷增长策略,对DG接入前后全网最薄弱节点以及整个系统的静态电压稳定性进行了定量分析,结合PV曲线探讨了配电网电压崩溃事故的发生机理,对比分析了DG出力波动性较大时,集中接入和分散接入方式对静态电压稳定性的改善效果。所提的基于系统各节点电压稳定指标计算的静态电压稳定性分析方法可对负荷节点电压稳定裕度进行快速排序,并可实现全网薄弱节点的准确定位。DG接入前后的仿真实验结果表明,合理位置的DG接入可有效改善全网的静态电压稳定性。     

基于功率传输路径的在线电压稳定性评估新方法

电压失稳本质上是一种局部现象,系统的电压稳定程度可以由最易于电压失稳的功率传输路径的电压稳定性来表征。文中应用局部电压稳定性指标确定薄弱负荷节点,并借助电气距离信息,从无功、有功传输路径两方面确定路径参与节点和关键功率源点,得到系统功率传输的薄弱路径集,通过等值判别最弱功率传输路径,将该路径的电压稳定性指标与关键发电机的无功储备指标相结合,评估整个系统的电压稳定程度。新英格兰10机39节点算例系统的仿真结果表明,该方法速度快、精度高,适合于在线应用。     

基于粒子群算法并计及静态电压稳定性的电力系统无功规划

提出了基于改进粒子群优化算法的无功规划方法,该方法有效提高了初始粒子的质量,消除了传统粒了群优化算法的边界振荡现象,利用电压稳定裕度指标对系统负荷节点进行排序,选择其中电压稳定性较薄弱的节点作为无功补偿装置的安装点,将电压稳定裕度最大作为无功规划的目标函数之一,以改善系统的静态电压稳定性。该规划方法在IEEE30节点系统的应用结果表明其在降低网损的同时能够有效提高负荷节点的电压稳定裕度。     

电力系统电压安全灵敏度的分析方法研究

针对目前的电力系统薄弱节点识别方法普遍存在难以适应互联大电网电压稳定计算和分析的问题,提出一种基于当前状态下的电压安全灵敏度分析方法。利用雅可比矩阵数学模型建立了评价节点薄弱程度的指标,对补偿前后的节点系统电压偏移量进行比较分析,依据薄弱节点的排序来确定系统的无功补偿方案。以IEEE14节点系统为例进行电压安全灵敏度计算分析,结果表明,所提出的薄弱节点指标能有效提取系统的薄弱节点,在薄弱节点进行无功补偿时系统电压幅值提高最大。     

Weak bus-constrained PMU placement for complete observability of a connected power network considering voltage stability indices

Phasor measurement units (PMUs) are preferred for installation at weak buses in a power network. Therefore, the weak buses need to be located and the strategic locations of PMUs identified to ensure network observability. Thus, the primary aim of this work is to identify the placements of the maximum number of PMUs installed at the weak buses in the electrical network. The voltage collapse proximity indicator, line stability index, fast voltage stability index, and a new voltage stability indicator utilizing load flow measurement are used to determine the weak buses. A novel deterministic methodology based on a binary-integer linear programming model is then proposed to determine the optimal locations of PMUs. The effect of a single PMU outage considering the weak buses is also demonstrated. The effectiveness of the developed approach is tested and validated on the standard IEEE 14-, 118-, 300-, and New England 39-bus systems. The obtained results are also compared to those using different weak bus methodologies.