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。     

改善多直流馈入系统稳定性的VDCOL参数优化

我国华东、华南等电网已形成多直流馈入受端电网格局,由于直流间强关联耦合作用,交流扰动将引发多直流同时换相失败、电压失稳等问题。该文首先分析了双馈入直流系统逆变站动态无功变化轨迹,揭示了通过优化低压限流环节(voltage dependent current order limiter,VDCOL)参数,实现降低总体无功功率需求的机理。根据换流母线抗扰动能力强弱对直流恢复特性的影响,提出了基于多馈入短路比(multi-infeed short circuit ratio,MSCR)的VDCOL参数优化方案,华东多直流馈入系统仿真结果表明,所提出的VDCOL参数优化方案降低了逆变站总体无功功率需求,提高了受端电网电压稳定性。     

改善多馈入直流系统电压无功特性的直流控制策略

为了改善多馈入直流系统受端交流系统的电压无功综合特性,在直流系统逆变侧引入了定交流电压控制;然后,使用新型指标——电压稳定耦合因子来衡量直流输电子系统换流母线间的影响,并指导该控制方式在多馈入系统中的设置方案;同时,提出了一种平滑切换逻辑控制器,以实现直流系统在定交流电压控制和其他控制策略之间的平滑切换。针对三馈入直流输电系统的电磁暂态仿真结果说明,当受端交流系统发生严重故障时,该控制策略相比常规的定熄弧角控制,能够有效改善弱交流系统电压稳定性及直流系统间的不利相互作用。     

多馈入直流系统无功补偿选址研究

无功补偿是提高电压稳定性的有效手段之一。在多馈入直流系统中,无功补偿问题更加复杂,传统电压稳定性指标无法有效地表示多馈入系统的电压和无功功率之间的关系。从多馈入相互作用因子、节点权重和时域计算的角度出发,综合考虑静态和动态电压稳定性,提出了用于判断多馈入系统电压稳定性的新指标—多馈入电压稳定因子。在此基础上提出无功补偿选址方案：先利用多馈入相互作用因子对应的临界阻抗的交集判定电压薄弱区域,再根据电压薄弱区域和多馈入电压稳定因子大小综合排序选出区域内的优先补偿节点。仿真结果验证了指标的有效性和准确性。     

考虑元件功率电压特性的混合馈入直流输电系统静态电压稳定分析

由于现有的短路比指标并未计及系统元件动态功率电压特性,使得现有指标难以准确评估该系统临界电压稳定.为了解决上述问题,该文通过严格的理论推导,提出混合馈入短路比(hybrid infeed short circuit ratio,HISCR),来评估混合馈入直流输电系统静态电压稳定性.首先,以含同步调相机接入的混合馈入系统模型为基础,基于潮流雅克比矩阵推导出考虑元件动态功率电压特性的混合馈入功率电压灵敏因子(hybrid infeed power voltage sensitivity factor,HIPVSF).其次,基于HIPVSF提出HISCR,并且给出HISCR的理论临界值,明确所提短路比指标与电压稳定性之间的物理关系.最后,基于PSCAD/EMTDCTM与MATLAB仿真,通过与现有的短路比指标对比,验证所提指标的有效性.     

计及并联电容器补偿的多馈入交直流系统改进有效短路比指标

多馈入有效短路比能够同时反映交流系统强弱和直流系统间相互作用,是进行多馈入交直流系统分析和评估的重要指标,但是在实际工程应用中仍出现了指标计算结果与系统实际电压稳定不相符的情况。在推导并联电容器补偿对短路电流影响的数学关系的基础上,分析得出现有的多馈入有效短路比指标由于未考虑并联电容器补偿时存在不足而具有局限性。针对这个问题,提出一种能够计及并联电容器补偿的改进多馈入有效短路比指标,该指标通过将系统并联电容器容量折算到直流落点处来进一步计及其给系统电压稳定带来的影响,并给出所提改进短路比指标的计算公式。以修改的新英格兰39节点系统为例,研究了并联电容器补偿对系统电压稳定性的影响,分析了现有多馈入短路比和所提改进指标与并联电容器补偿的容量和补偿位置的关系,研究结果表明,所提改进有效短路比指标比现有多馈入有效短路指标更能够准确地反映交流系统的强弱程度。最后通过浙江电网仿真验证了所提改进有效短路比在描述多馈入交直流系统强度的准确性和适用性。     

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。     

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.     

多馈入直流输电系统换流母线电压稳定性评估模型和算法

根据多馈入直流输电MIDC(Multi-Infeed Direct Current)系统中的无功功率和电压之间的关系，提出了MIDC系统换流母线电压稳定性评估的模型和算法，提出了电压调节系数耦合度的概念，通过一个双馈入直流输电系统，分析了直流输电系统控制方式、短路比和MIDC系统中各子系统间电气距离对换流母线电压稳定性因子和电压调节系数耦合度的影响，并提出了提高MIDC系统换流母线电压稳定性的措施。     

短路比指标在多直流馈入电网中的应用分析

目前,高压直流输电已经成为我国大区互联和远距离大容量输电的重要形式,其中以广东的直流落点为最甚,多个直流逆变站之间的电气距离非常接近,给电网的安全运行增加了很多潜在的风险。本文以南方电网为研究对象,研究有多回直流馈入的广东电网各个换流母线的电压支撑能力。本文研究了各种短路比指标与直流闭锁前后受端系统的稳态电压支撑能力间是否存在定量的关系。短路比指标中的两个因素分别是短路容量和直流功率,因此利用BPA进行仿真时,不断调整电网的线路长度和直流功率,以研究短路容量和直流功率对受端系统的电压跌落水平的影响。本文在进行直流闭锁后受端换流母线稳态电压跌落时,同时保留不同的直流线路和直流回数来调整仿真模型,以研究直流回数对受端电压稳定性的影响。     

多馈入交直流系统电压稳定性研究

将交直流输电系统的电压稳定分析分为静态电压稳定和动态电压稳定两类,并对现有的电压稳定研究方法进行了总结,分析了各方法的优缺点。探讨了多馈入交直流系统在电压稳定方面尚待解决的问题以及未来的研究方向,认为制定适用于多馈入交直流系统的短路比指标,以及建立适合大扰动分析的系统动态模型将是下一步的研究重点。     

多馈入高压直流输电系统电压稳定性的小扰动分析法

提出一种分析多馈入高压直流输电系统电压稳定性的小扰动分析法(特征结构分析法),并提出了电压稳定性相关比概念.为了研究多馈入高压直流输电系统的电压稳定性,建立了一个双馈入的小测试系统.详细的高压直流输电系统动态模型包括高压直流系统控制模型、交流网络模型、发电机模型及感应电动机负荷模型.研究结果表明,电压稳定性相关比(VSCR)可有效识别出多馈入高压直流输电系统中与电压稳定性相关的关键因素。     

动态无功补偿装置提高多馈入直流恢复的布点方法

交直流混联系统中交流系统短路故障发生后,由于交流系统电压不能恢复或持续降低而引起多回直流输电系统连续发生多次换相失败甚至闭锁,采用动态无功补偿装置提高多馈入直流换相失败过程中电压恢复。分析了不同地点及程度交流故障下不同补偿装置直流恢复速度,从多馈入直流间相互影响的交互作用因子出发,计及不同直流传输功率故障后对系统稳定性的影响,定义了多馈入直流交互影响权重系数,确定动态无功补偿装置补偿区域边界,考虑动态无功—电压灵敏度以确定动态无功最佳补偿地点,制定了工程实用的多馈入直流系统动态无功补偿装置布点方案。大电网仿真结果表明,在同等容量的动态无功补偿装置下,推荐方案能有效减少交流故障引起的多馈入直流同时换相失败。     

多馈入直流输电系统短路比指标的有效性分析

从多馈入直流系统功率稳定性角度出发,基于两馈入直流输电系统简化模型,研究了多馈入直流系统功率稳定性与多馈入有效短路比之间的定量关系.分析结果表明:多馈入有效短路比不能完全反映直流系统的功率稳定性,两者之间难以建立明确的定量关系;当受端电网直流馈入数较多时,各回直流系统的临界多馈入有效短路比将可能远小于1.5.     

长三角地区多馈入直流输电系统交互影响特性分析

分析了传统短路比/有效短路比、多馈入直流输电短路比/有效短路比,以及多馈入相互作用因子的内在关系.对长三角多馈入直流输电系统进行等值,计算了各直流系统的传统短路比/有效短路比、多馈入短路比/有效短路比、多馈入相互作用因子,以及工频暂态过电压,并对淮南-上海特高压交流线路投产的影响进行了敏感性分析.研究表明长三角地区各直流系统之间相互作用较强,考虑多馈入因素后长三角地区受端系统仍属较强交流系统.     

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。     

STATCOM对双馈入直流系统运行特性的影响

静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)具有对无功功率进行独立快速控制和提高电压稳定性的特点。将STATCOM接入双馈入直流系统某一逆变站交流母线,建立含STATCOM的双馈入直流系统模型,推导了整个系统稳态功率传输的数学模型。通过理论分析和PSCAD/EMTDC仿真,详细研究短路比、直流落点间的电气距离等因素对双馈入直流系统运行指标的影响。并提出利用最大传输有功功率增加量来分析STATCOM对不同短路比时最大传输有功功率的影响。研究表明:STATCOM的接入可以等效的增大直流子系统所馈入交流系统的强度,增大直流子系统的稳定运行区域,改善其换相失败免疫能力,抑制暂态过电压,从而有效改善双馈入直流系统的稳态和暂态运行特性。     

基于谐波电压补偿的混合直流连续换相失败抑制策略

针对混合直流发生连续换相失败的现象,首先对直流换相过程和连续换相失败进行了分析,确定了该试验工况下谐波是直流在故障恢复期间发生连续换相失败的原因之一。接着基于含模块化多电平柔性直流输电(MMC-HVDC)的多馈入直流输电系统仿真模型,提出抑制直流连续换相失败的策略,通过对多条常规高压直流输电(LCC-HVDC)恢复期间逆变侧换流母线谐波电压的检测,在MMC-HVDC逆变侧的无功功率控制环节附加上谐波电压补偿分量,可提高恢复期间MMC-HVDC对交流系统的无功功率支撑,减少谐波的影响,从而抑制连续换相失败的发生。最后基于PSCAD/EMTDC平台仿真验证了该换相失败抑制策略的有效性。     

多馈入直流输电系统短路比评估方法综述

短路比是评估交直流系统强度的重要指标,影响着直流系统的运行特性。通过介绍单馈入直流输电系统中短路比的评估方法,针对多馈入高压直流、多馈入柔性直流和包含高压直流和柔性直流的混合多馈入直流3种电网结构,分析并对比了多馈入直流短路比评估方法的最新研究成果。最后阐述了多馈入直流短路比评估方法的主要问题和发展方向,为指导直流系统的规划提供理论依据。     

交直流混合输电系统交互作用量化指标研究

中国直流多落点系统的电网格局在南方电网、华东电网和四川电网中形成。现有的多馈入交互作用冈子和多馈人短路比没有考虑交直流并联多落点系统送、受端换流站间的相互影响．没有计及换流站的无功损耗。统筹考虑所有换流站的相互作用．采用复功率形式计人换流站无功损耗．将现有交互作用因子和多馈入短路比扩展到交直流并联多落点系统中．提出复功率短路比．证明系统强度不仅与电网结构参数和直流功率的变化有关,还受换流母线电压的影响。通过算例仿真说明复功率短路比对换流母线抗电压跌落能力有一定表征作用,更加适用实际研究的需要：弥补了现有短路比定义未考虑无功影响而导致评价过于乐观的不足,有助于指导实际交直流互联电网的安全稳定分析及其规划设计。