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。     

面向特高压交直流大受端电网的频率紧急控制特性分析

以特高压交直流混联为特征的大受端电网易发连锁故障,一旦发生直流闭锁,频率稳定问题可能随之出现。针对多直流协调控制、安控抽蓄切泵、精准负荷控制等频率紧急控制方法,开展基于实际电网典型运行方式下电网的频率紧急控制特性仿真,验证现有频率紧急控制方法的有效性。     

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。     

直流馈入受端电网暂态电压与频率稳定紧急协调控制策略

为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。     

多直流馈入受端电网两段式频率安全紧急控制策略研究

直流输电容量的不断提高,在一定程度上增大了多直流馈入受端电网频率安全风险。分析故障后动态频率变化典型特征,结合频率安全控制目标,提出两段式频率安全紧急控制策略。第一阶段以故障后动态过程最低频率满足要求作为目标制定控制策略,第二阶段以故障后稳态频率满足要求作为目标制定控制策略。结合多直流馈入受端电网中频率安全紧急控制资源的特点,研究分析两段式频率安全紧急控制策略制定问题,提出制定控制策略的基本原则、步骤和需要的关键信息。用实际电网数据,仿真分析两段式紧急控制策略的效果。研究结果表明,两段式紧急控制策略能够实现故障后全过程频率紧急控制控制目标的协同。     

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。     

基于直流综合支援因子的多直流紧急功率支援策略研究

在衡量交直流耦合程度时,在考虑扩展延伸后的交直流相互作用因子的基础上还综合考虑了潮流转移因子的影响,对其进行归一化处理后新定义了指标——直流综合支援因子,然后将其映射为支援策略的优劣排序。以某电网不同断面发生故障为例,通过计算各条直流所对应的直流综合支援因子得出支援策略。介绍了仿真计算验证结果。     

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。     

基于VSC-HVDC有功支援和自适应低频减载的 区域电网频率控制

相比采用交流线路连接,当区域电网采用柔性直流输电(VSC-HVDC)连接时,主网不主动响应区域电网频率变化,降低了区域电网调频能力。提出基于VSC-HVDC有功支援和自适应低频减载的区域电网控制算法。当区域电网频率跌落时,利用增量法估计有功功率缺额。在保证主网频率安全的前提下,通过VSC-HVDC向区域电网提供有功支援。然后根据区域电网频率跌落幅度,确定是否进行低频减载,设计了自适应低频减载算法。仿真结果表明,所提出的频率控制算法能有效维持区域电网频率稳定,减少低频减载量。     

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。     

HVDC换相失败时受端电网的电压与频率联合控制策略

文中研究了直流换相失败时,HVDC受端电网的电压与频率联合控制策略。直流换相失败会引发直流功率的短暂中断,导致受端电网交流电压与频率的大幅波动。因此,亟需快速的有功与无功支撑。本文提出了一种调相机-储能联合系统的控制策略,通过设置合理的控制参数来实现协调性。该策略能快速提供大量的有功无功,减小电压与频率的跌落,加速直流输电系统发生换相失败故障后的恢复过程。仿真结果表明该策略能实现有功无功输出目标在储能和调相机之间的合理分配,减小直流换相失败对受端电网的冲击。     

多回直流紧急功率支援与电压稳定控制

复杂交直流并联输电系统中,由线路故障导致的大规模功率转移可能引发系统波动,甚至导致系统崩溃。针对上述问题,提出当多回直流输电系统中的一回直流因故障停运时,可以在其他直流紧急功率支援的同时,通过电气距离较近的换流站的无功协调控制来提高系统的电压稳定性,并给出了相应的控制策略。在EMTDC/PSCAD仿真软件中搭建了三直一交混合输电系统模型并对其进行了仿真分析。仿真结果表明该控制策略对维持系统的频率稳定和电压稳定均有明显效果,对实际系统有一定的参考价值。     

考虑受端电压水平的异步互联紧急控制协调策略研究

当送端电网仅通过多条高压/特高压常规直流或柔性直流线路与受端电网相连构成异步互联电网时,若大容量直流发生闭锁,将引发送端及受端系统的频率及电压问题。本文针对异步联网后的多直流孤岛系统,基于直流系统的快速性及可控性,提出一种针对直流闭锁故障紧急状态下功率支援的协调控制策略。首先,通过综合考虑交流电网强弱、潮流转移的影响,提出了考虑受端电压水平的有功功率分配算法。其次,通过对直流功率提升/回降、FLC、稳控切机以及分轮次切机等不同控制措施的协调配合,提出了一套多直流孤岛系统协调控制策略。最后构建了一套协调控制系统并通过南方电网2016年夏大方式下的RTDS仿真模型验证了此系统的有效性。     

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。     

河南电网送端和受端负荷模型对稳定极限的影响

分析了感应电动机负荷和恒阻抗负荷在暂态过程中的动态响应特性,说明负荷模型主要是通过有功特性对功角稳定性产生影响。通过对河南电网送端和受端负荷模型的调整及断面稳定极限的仿真计算,指出受暂态功角稳定性影响的送、受端断面稳定极限随电动机负荷的比例及定子电抗参数的变化而变化,且当相同的模型分别处于送端和受端时,其对暂态功角稳定性的影响不同。介绍了河南电网负荷特性数据库的建设和负荷模型测辨结果的应用情况,对今后的负荷模型分析和实测工作进行了展望。     

基于主导惯量中心的紧急功率支援方法

交直流并联系统中送端交流系统出现故障时,利用直流系统的过负荷能力进行紧急功率支援可缓解功率不平衡状况、提高暂态稳定性。介绍了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"(DCOI)的紧急功率支援方法。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,用此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。在四川电网的仿真中表明:基于主导惯量的转速偏差能够保留系统重要的动态信息,用此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。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有效地提高了大扰动下暂态系统的稳定性。