风火打捆交直流外送系统功角暂态稳定研究

风火打捆交直流外送是未来千万千瓦级风电能源基地电力外送的重要方式之一,亟需掌握风火打捆交直流外送系统的稳定特性及其机理。文章分析了不同风电比例和不同直流控制方式下系统的暂态功角稳定特性,探讨了风电、火电和直流系统间的交互作用,并基于扩展等面积(extended equal-area criterion,EEAC)理论分析了送受端机组惯量对系统功角暂态稳定性的影响机理。结果表明：在受端电网为无穷大系统的场景下,系统暂态功角稳定性随风电比例增加而改善;在送受端机组惯量可比场景下,存在最优风电与火电配置比例,使得系统暂态功角稳定性最好。     

“风火打捆”交直流外送系统的暂态稳定控制研究

"风火打捆"交直流外送是未来千万千瓦级风电能源基地电力外送的重要方式之一,亟需掌握"风火打捆"交直流外送系统的稳定特性及其机理。功角是反映系统暂态稳定性的主要标志,分析了双馈电机的功角快变特性和"风火打捆"系统等值机械转动惯量对火电机组功角暂态稳定性的影响。针对系统的暂态稳定性问题,提出了一种附加控制策略,并设计出控制装置样机,可提高"风火打捆"系统的暂态稳定性。基于所提附加控制策略的试验样机通过了实时数字仿真器(Real Time Digital Simulator,RTDS)的闭环验证,结果表明:该附加控制策略通过改变直流输送功率和调节风机的有功输出,消除或减小了系统在暂态过程中的瞬时不平衡功率,增强了直流系统和风机对火电机组的等效阻尼作用,有效抑制了火电机组的功角摇摆幅度,提高了"风火打捆"系统的暂态稳定性。     

交直流混合系统可用输电能力评估

随着我国交直流混合系统规模的不断扩大,交直流混合系统可用输电能力(available transfer capability,ATC)的计算模型和方法的研究成为一个关键问题。电力系统是一个动态时变系统,存在大量的不确定性和随机性,考虑这些不确定性因素对ATC的影响是准确计算ATC的一个难点。文中提出了一种基于非序贯蒙特卡罗仿真的可用输电能力评估方法,综合考虑负荷变化、设备故障、直流系统控制方式变化和天气等不确定性因素的影响,并从充裕性方面定义一系列的概率指标进行ATC评估。采用Matlab7.1编写相关的计算程序,并用改进的IEEE 14节点系统进行算例分析。计算结果表明,文中所提方法正确有效,能给出更准确的ATC信息。     

风火打捆外送系统暂态稳定切机控制

风火打捆能源基地的投入运行,在带来巨大经济效益的同时也引起电网安全稳定性发生变化.某些严重故障后,仅切除常规火电机组难以保证系统稳定运行或代价过大.首先分析了风电机组和火电机组暂态特性的差异性以及各自对系统暂态稳定的影响.然后指出了严重故障后导致系统失稳的2个主要原因:一是故障过程中产生了加速能量;二是由于故障后,外送通道被削弱,外送系统输电能力急剧下降.因此,提出了严重故障后火电机组和风电机组的优化切机方案.西北某电网的仿真结果表明:该优化切机方案在保证故障后系统安全稳定运行的基础上,能显著降低系统稳定恢复所需切机量,改善故障后系统恢复特性,大大提高系统运行的安全性和经济性.     

大规模风火电源打捆的特高压交直流混联外送系统运行特性分析

针对新能源弱惯量、出力波动大、无功支撑能力差,严重影响弱同步支撑的送端电网暂态稳定特性及安全稳定运行的问题,采用PSASP(Power System Analysis Software Package)分析工具,以锡林浩特地区特高压交直流输电工程送端电网为对象,研究了大规模风电集中接入后,交直流系统与风火电源的交互作用...     

功率调制在风火打捆孤岛直流外送中的应用研究

特高压直流输电是解决大规模风电外送问题的较好方案。基于DIg SILENT仿真软件,建立风火打捆特高压孤岛直流外送系统仿真模型,深入研究风功率波动情况下对送端换流站交流母线电压、频率波动的影响。提出利用直流功率调制实现特高压直流输电系统不完全跟随风功率波动的控制策略,并研究其关键参数对送端换流母线电压和频率的影响。仿真结果表明,直流功率调制为抑制风功率波动对风火打捆特高压孤岛直流外送系统的影响提供了一种有效的手段,其关键参数调制增益值越大,对电压稳定性的改善越差,对频率稳定性的改善越好。     

特高压输电通道风火打捆配置方案及其概率灵敏度分析

在特高压输电通道优化运行问题中,如何选择合适的输电容量和风火打捆配置方案对电网经济稳定运行尤其重要,为此文中提出一种规划方法。首先建立了考虑受端电网稳定性和经济性的静态安全指标、暂态稳定指标、电压稳定指标、经济运行指标和电力电量需求指标的指标体系,在此基础上,建立了多目标优化模型,并采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解,得到满足各约束条件的非劣解集,作为风火打捆输电的备选方案;然后采用多目标决策方法对备选方案进行排序,得到最优方案;最后基于概率灵敏度分析方法,分析了评价指标体系中各指标值的不同取值及备选方案数量变化对排序结果的影响,以衡量决策过程中各种不确定因素对决策结果的影响程度。此外还对比分析了采用不同的赋权方法和决策方法时,方案排序结果变化情况以及最优方案的鲁棒性。通过某地区电网案例分析验证了所提出规划方法的有效性。     

大规模风电经直流外送的区域输电能力计算

大型风电基地风电消纳的可行方案是跨区域直接送至负荷中心进行消化,由此产生大规模风电远距离输电的问题,进而对区域间最大输电能力（Total Transfer Capability, TTC）的计算提出新需求。针对大规模风电经直流外送的区域输电能力计算,结合风火打捆直流外送方式,建立了风电经直流外送的区域间TTC计算模型,并采用交直流交替迭代连续潮流算法进行求解。采用改进的IEEE 39节点系统进行测试,对大规模风电经交、直流2种外送方式下的TTC进行对比计算,并讨论了不同风电场出力情况及风火打捆比例对TTC的影响。结果表明：在既定网架结构下,需要协调考虑风火打捆比例和线路容量,在尽可能多地接纳风电的同时,使系统获得最大输电能力。     

风火打捆半波长交流输电系统的谐振分析

长距离架空输电线、电缆存在较大的对地分布电容,易引起风电并网系统的谐振等问题。为了分析大规模风火打捆半波长交流输电系统的谐波谐振放大特性,基于选择性模态分析,推导得到谐波谐振传输放大解耦矩阵,使用交互参与因子评估谐波扰动源对系统任意节点的激励作用,确定易受谐波传输放大影响的节点。针对实际风电并网系统中含量较大的特征谐波,分析不同风电占比情况下发生谐振时系统各节点的谐波电压响应;引入元件标准化灵敏度及其主导系数,分析综合考虑了各谐振情况后的元件灵敏度,为能够同时抑制多种谐波谐振放大或次谐波谐振提供理论依据。研究表明,风火打捆半波长交流系统中可能发生谐波谐振放大的现象;随着风电占比的增加,谐振频率逐渐降低; 35 kV及110 kV电压等级的母线受7、11次谐波谐振放大的影响严重,可能危害系统的安全运行;半波长线路首、末端基本不受谐波传输放大的影响,可以安全运行。利用PSCAD进行模拟计算,结果验证了所提方法的有效性。     

基于最优潮流的含VSC-HVDC交直流系统最大输电能力计算

已有的交直流系统最大输电能力计算模型无法直接应用于含电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)的交直流系统的最大输电能力计算问题。文中提出了一种基于最优潮流的最大输电能力计算方法,通过将最优潮流模型拓展到系统的多种运行状态,从而能够准确反映N-1安全约束及N-1故障后VSC-HVDC的控制约束。为解决因考虑N-1安全约束导致的模型求解规模过大的问题,针对含VSC-HVDC的交直流系统的特点,进一步提出一种同时考虑故障对静态电压稳定性及支路传输容量越限影响的N-1故障筛选方法。为保证解的性能,在优化软件AMPL中调用COUENNE求解器对以上模型进行求解,能够同时给出最大输电能力和相应的VSCHVDC控制方式及参数整定值。通过修改的4节点系统、IEEE 118节点系统及辽宁省鞍山电网,验证了所提方法的有效性。     

基于功率增长优化模式的交直流电网可用输电能力计算

针对交直流混合电网输电能力计算这一问题,建立包含多端直流系统的交直流电网可用输电能力（available transfer capability,ATC）的计算模型,提出一种主从迭代连续潮流算法,针对常规连续潮流算法中节点功率的恒功率因数增长模式,提出采用模态分析技术从考虑静态电压稳定的角度,找出一种对特定区域间ATC影响最大的负荷增长方式;发电机出力调整采用经济调度模式,实现了考虑静态电压稳定约束、兼顾安全性与经济性的ATC计算。将直流系统灵活的控制及调整策略以安全合理性原则融入迭代过程中。改进的IEEE30节点系统算例表明：所采用的节点注入功率优化模式及主从迭代连续潮流法能计算交直流电网的考虑静态电压稳定约束的安全经济的ATC,还能指出对系统ATC影响大的关键节点。     

含VSC-HVDC的交直流混合发输电系统可靠性评估

建立了含柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流混合发输电系统的可靠性分析模型,该模型既考虑了VSC-HVDC的稳态功率特性,还计及了发输电网络的故障率和输电线路的有功限制,采用非序惯蒙特卡罗仿真实现;在满足系统安全约束的前提条件下,对系统进行模拟调度,重点评价了与发输电网络连接的VSC-HVDC对电网可靠性的影响,给出系统和节点的风险指标,为VSC-HVDC规划和运行提供参考依据,最后算例分析证明了该算法的可行性和合理性。     

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标三进行合理简化,简化后的三指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的三指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原一对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算上指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化三指标的合理性和优化模型的有效性。     

交直流一体化电源系统在特高压练塘站的应用

简要分析了特高压练塘变电站交直流一体化电源系统现状及存在问题,主要包括电源的自动切换、启动、连续供电及安全可靠性问题等.通过对比500 kV变电站的交直流电源系统,介绍了特高压变电站交直流一体化电源系统的主要特点,并根据系统特点及结构原理阐述了特高压变电站交直流一体化电源系统设计的优越性和可靠性.     

交流等值法交直流电力系统潮流计算

本文提出了一种新的交直流电力系统潮流计算方法──交流等值法。该方法使交直流电力系统潮流计算与纯交流系统潮流计算在数学模型、计算方法和收敛特性等方面得到了完全的统一。     

含大型风电场的电力系统概率最大输电能力快速计算

针对含大型风电场的电力系统概率最大输电能力(total transfer capability , TTC)展开研究,建立了加入异步风力发电机模型的含参潮流模型,推导了含风电场注入功率项的全注入空间静态电压稳定域边界局部切平面解析式,在此基础上提出了将Monte Carlo仿真和电压稳定域方法相结合的综合考虑风电场风速、负荷、发电机出力和设备故障不确定性因素的概率TTC分层快速计算方法。利用该方法进一步分析了风速概率分布参数对TTC的影响,结果表明,准确获取风电场风速分布参数是准确计算概率TTC的前提。     

考虑风电接入的交直流互联电网动态最优潮流

针对考虑风、火协调的交直流互联电网日前经济调度问题,提出了时空协调、主子迭代的复杂交直流互联系统建模及求解框架,以降低该高非线性问题的求解复杂度。通过精细化考虑交流潮流、直流输电系统稳态运行特性、双馈风电机组及无功补偿装置特性等运行约束条件,建立了风、火、直流线路协调优化的日前动态最优潮流主、子问题模型,在确保日前计划潮流、电压不越限的前提下,为有功、无功协调优化奠定了模型基础。为求解该复杂非线性优化问题,文中基于Benders分解法提出了主、子问题并行高效迭代的求解算法,在保证求解最优的前提下,有效提高了求解效率。算例分析从安全性、经济性、收敛性、高效性等方面验证了文中所述模式、模型和求解方法的有效性。     

南京地铁供电网络交直流潮流计算

通过直流网络、交流网络处理和交直流迭代,对地铁这一特殊负荷给出了较全面的分析步骤。详细分析了固定拓扑法、线性化友网络法等涉及到的关键技术。最后将仿真结果与实测数据比较,所编程序对地铁观光试运行的仿真结果与实例数据基本吻合,可为南京地铁的运行与供电网络间的互相影响研究提供有效的手段。