特高压交直流接入下山东断面输电能力提高措施

近年来在华北电网已建和将要建成多个与山东相关的特高压交直流工程,首先介绍了华北—山东电网输电断面的网络演化与发展进程,研究了山东断面演化发展的各个阶段的输电能力,然后详细研究了各个阶段华北—山东交流断面输电能力的影响因素,主要包括元件热稳约束、输电断面静稳极限、受端电压支撑能力和多馈入短路比等,在此基础上提出了提高山东断面输电能力方法并进行了验证。     

远距离输电断面暂态稳定极限的影响因素分析

对影响远距离输电断面暂态稳定极限的各种因素进行了分析,包括:计算稳定极限时的系统初始工况、受端系统的负荷水平以及受端系统与其他系统互联。采用两机等值系统模型对初始工况及负荷水平变化对稳定极限的影响进行分析。对于受端系统与其他系统互联的影响,稳定分析采用了多机系统的单机等面积稳定判据。理论分析和算例验证表明,受端电网负荷水平提高,稳定极限上升,而受端与其他电网互联会引起稳定极限下降。     

考虑事故后静稳的暂稳极限快速估算方法研究

我国大规模互联电网间功率频繁交换,单厂送出、典型外送系统暂态功角问题较为普遍,快速准确估算电网输电能力对增加系统安全稳定裕度和整体运营效率具有重要意义。文章基于等面积定则,分析惯性时间常数和静稳极限对电网暂态稳定传输功率极限的影响。在一定范围内转动惯量的增加,暂态稳定输送极限增大;事故前后静稳极限比值的减小,暂态稳定输送极限减小。结合大量工程经验,并引入K系数快速估算输电通道暂稳极限,通过系统外送功率的大量算例分析,验证了文中所提方法的有效性和实用性。     

基于戴维南等值模型的静稳极限在线监视

基于实时测量信息的戴维南等值方法,为多机系统输电通道静稳极限在线监视提供了新的研究思路。本文结合电力系统实际运行状态的特点,通过分析戴维南等值方法的适用条件,提出一种内电势相角可变的戴维南等值模型,并使用具有可变遗忘因子的改进递推最小二乘法在线辨识戴维南等值参数,从而将多机系统等值成双机系统;利用等值后的双机系统快速求取输电通道的静稳极限;借助输电通道静稳极限的求取思路,文中也给出了在线监视多机系统静态稳定水平分布的方法。对IEEE39节点系统进行仿真,仿真结果表明本文计算方法能够较好地辨识戴维南等值参数,可有效估计输电通道的静态稳定性。     

考虑交流系统负荷模型的直流输电系统特性分析

研究了交流系统负荷对交直流系统运行特性的影响。给出了最大功率曲线法所决定的最大可送功率。同时,讨论了系统临界短路比的求解方法并据此说明了交流系统负荷对系统强度的影响。详细分析了异步电动机等效阻抗与机端电压的关系。通过电压稳定指标分析了交流系统负荷对换流母线电压静态稳定性的影响,并且给出了临界传输功率和临界电压的求解方法。通过一实际算例,说明了交流系统负荷分别为恒定阻抗和异步电动机时,直流功率输送特性和电压稳定性的差异。讨论了直流输电系统功率输送极限的限制因素,据此明确了如何求解直流功率的输送极限。     

高压直流输电系统短路比在线估计

高压直流输电系统中,获得实时短路比具有重要意义,其关键是实时取得交流系统的短路容量.基于戴维南等值电路,提出一种利用独立随机矢量协方差特性求解戴维南等值参数来计算短路容量,从而获得短路比的方法.为避免传统方法中戴维南等值参数的漂移问题,根据交流侧电气量测量值,求取其均值和偏差,利用独立随机矢量协方差特性对阻抗解析式进行简化,采用滑动数据窗在线计算得到等值阻抗.用等值阻抗计算得到交流系统短路容量,从而计算实时短路比,实现高压直流输电系统短路比的在线估计.通过理论仿真和对德阳-宝鸡±500 kV高压直流输电工程实测数据的分析,验证了方法的准确性和实时性.     

输电断面热稳定功率极限区间在线识别方法

针对日益复杂多变的运行情况和系统对安全稳定经济运行的要求,提出了输电断面热稳定功率极限区间在线识别方法。首先建立输电断面热稳定功率最小极限(PTTC)和最大极限(OTTC)的优化模型,然后基于关键热稳模式筛选,采用改进Benders分解法将原问题降维、解耦,最后基于集群计算平台快速求解。所提方法为调度运行人员实时准确掌握系统安全稳定边界、动态释放输电能力提供了技术手段,某实际系统的算例分析验证了提出方法的实用性和有效性。     

发电机失磁保护的原理及整定计算

发电机失磁具有两大特征:发电机电势降低和导致静稳破坏.电势降低通常以系统电压或发电机机端电压降低来判断.静稳破坏的定子判据用静稳临界阻抗;转子判据用有功功率与转子电压的关系,对隐极机静稳临界阻抗是圆,UL-P是直线,对凸极机静稳临界阻抗不是圆,UL-P不是直线.分析了凸极机静稳临界曲线的凹凸性,证明了用圆拟合静稳临界曲线优于直线拟合.为了提高发电机电势降低判据的灵敏度,防止系统振荡造成的误动作,提出了发电机低电势判据.静稳阻抗和低电势阻抗采用正序阻抗,能有效地防止外部短路造成的误动作.在分析推导的过程中,给出了整定计算的公式和方法.     

基于阻抗特性的甘宁断面静态稳定极限研究

为了研究750/330 k V电磁环网解环后甘宁断面静态稳定极限,采用基于阻抗特性的等值建模方法,对甘宁断面进行等值建模简化,计算出各种方式下静态稳定极限,并与静态稳定极限实用方法计算结果进行对比。结果表明:基于阻抗特性的建模方法能够准确模拟实际系统的潮流分布特性,静稳极限的理论计算结果与实用方法仿真结果基本一致。     

基于戴维南等值的系统静态电压稳定极限及稳定裕度快速计算方法研究

基于戴维南等值定理,考虑阻抗模裕度指标定义,提出一种基于短路电流计算的系统等值阻抗计算方法,并在此基础上进一步提出一种系统静态电压稳定裕度的快速计算方法;考虑负荷裕度指标,又提出一种系统静态电压稳定极限的快速计算方法,并以此为基础结合负荷节点初始有功功率来计算负荷节点的静态电压稳定极限。通过PSD—BPA机电暂态仿真软件,以单机带负荷与实际区域电网为算例来验证所提方法的有效性。     

小干扰稳定约束下联络线输送极限在线估计方法研究

准确估计区间联络线输送功率极限对于指导互联电网安全运行具有重要意义。文章在深入研究Hopf分岔理论的基础上,提出了用于评估系统阻尼水平的改进Hopf分岔指数。该指数与状态变量间具有良好的线性关系,且易于计算,能够真实反映状态变量与系统阻尼比之间的关系。以区间联络线功率随机波动数据为基础,利用随机子空间辨识算法(Stochastic Subspace Identification,SSI)辨识得到以联络线有功功率为状态变量的状态矩阵,进而根据所提出的改进Hopf指数对联络线运行状态进行评估,实现了小扰动稳定约束下联络线输送极限在线估计。仿真计算结果表明本文提出方法能够准确估计出联络线输送极限,且具有计算过程简单、计算速度快的优点,适于在线应用。     

考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型

能源利用效率低和环境污染严重等问题促使分布式微电网技术得到快速发展。从主网侧来看,微电网作为一个可控子系统,稳定的联络线功率可以使得其外部特性被视为与时间相关且具有周期特性的等效负荷。然而,微电网内可再生能源出力的不确定性致使联络线功率稳定面临很大风险。为了解决这一挑战,提出了考虑联络线功率稳定的微电网鲁棒经济调度模型,通过协调优化其他可调度分布式电源和储能系统的出力,降低可再生能源不确定性带来的风险,从而保证微电网与主网间联络线功率的稳定性。采用列生成算法对所形成的鲁棒优化模型进行求解,在修改后的IEEE 33配电系统上进行算例验证。仿真结果表明,提出的模型可以有效地稳定微电网与主网之间的功率交换,使其具有等效负荷的外部特性。     

基于综合等效灵敏度的短路电流抑制措施确定方法

随着电网规模的不断增大,短路电流超标已成为电力系统安全运行所面临的重大问题。文中提出了一种限制电网短路电流的综合等效灵敏度法,将限制短路电流问题分为限制短路电流和电气安全校核2个子问题。在限制短路电流子问题中,统一了线路开断、发电机停运、线路出串、线路装设串联阻抗、更换高阻抗变压器、母线分裂等限流措施的模拟,进而利用支路阻抗追加法计算上述措施实施后的节点阻抗参数和元件开断的短路电流综合等效灵敏度。在电气安全校核子问题中,对电网进行潮流和稳定校核,实现短路电流限制。青海电网的实际算例验证了文中方法的有效性,研究成果可为青海电网限制短路电流提供借鉴。     

基于异步迭代的交直流互联系统分布式动态潮流计算

交直流互联电网与调度中心独立计算模式之间存在矛盾,给电网分析和监控带来种种弊端.为克服这一矛盾,在基于异步迭代模式的分布式动态潮流(ADDPF)算法的基础上,提出了以高压直流线路为联络线的交直流互联系统ADDPF算法.该方法针对两端直流系统,直流线路在其两端子系统重复建模,内层交直流潮流计算采用交替求解法,外层将直流线路等值为交流线路构造不动点迭代格式,不断修正外边界节点注入功率实现全网潮流计算.将IEEE标准系统扩展为交直流系统进行测试,可获得与全网一致的动态潮流解.     

高压直流输电系统故障后电网安全控制装置调制策略

大容量高压直流输电系统(high-voltage DC system,HVDC)一旦故障,对送端、受端交流系统产生较大影响,需要安控装置确保系统稳定运行。以包含多个直流输电通道的互联系统为研究对象,基于HVDC系统快速调制功率的特点,提出了单条通道故障后的安控装置动作策略。该策略考虑关键断面限额、潮流、机组出力、系统稳定等约束条件,通过其他直流转带损失功率确保机组调减功率最小。最后以CEPRI-36系统和实际互联系统为例验证文中模型的有效性和实用性。     

输电线路分布参数测量方法的改进

输电线路参数的精确度对电力系统潮流稳定分析、保护整定、故障定位等至关重要。针对传统的单回输电线路参数测量方法的存在问题,基于线路分布参数模型和等效π电路集中参数模型,推导出输电线路分布参数、等效π电路集中参数、以及短路阻抗与开路阻抗之间的数学关系,实现了线路的分布参数和等值π电路的参数的精确求解,并以算例将所提出的方法与传统方法计算结果进行了对比。     

考虑新能源不确定性的互联电网交换功率鲁棒优化模型

高比例新能源及其不确定性增加了多区域交流互联系统交换功率控制的难度,为保证区域间联络线传输功率的协调分布及其波动相对均衡,提出了一种考虑互联电网外特性的交换功率稳定控制模型。考虑互联系统自动发电控制(AGC)参与因子与联络线潮流分布的关联关系,推导并构建了互联系统AGC下的潮流模型。进而,以联络线功率波动幅值最小为目标函数,建立了基于鲁棒优化的区域交换功率稳定控制模型,并提出了一种基于松弛法的协同演化算法对该模型进行求解。以双IEEE 14节点和IEEE 118节点测试系统为例进行仿真分析,将无优化与鲁棒优化计算结果进行对比,结果表明鲁棒优化可以有效应对新能源随机出力的影响,对于外特性的稳定性具有明显改善效果,并验证了所提算法的有效性和实用性。     

基于阻抗法的并网逆变器小信号稳定功率极限分析与提高

随着可再生能源发电在电网中所占比重不断增加,由并网逆变器引发的电力系统小信号稳定性问题日益凸显。为了明确并网逆变器系统运行的功率裕量,增强系统的小信号稳定性,采用阻抗法对并网逆变器的小信号稳定功率极限进行研究。根据广义奈奎斯特稳定判据的边界条件定量计算了并网逆变器的小信号稳定功率极限。结果表明,该功率极限小于静态稳定功率极限,随着电网短路比的减小而减小,随着锁相环带宽的增大而减小。提出了一种改进锁相环结构,从控制的角度等效增大电网短路比,从而提高并网逆变器的小信号稳定功率极限。最后,通过阻抗分析和系统仿真验证了改进锁相环对于提高小信号稳定功率极限的有效性。     

三华电网特高压交直流输电系统交互影响及控制策略

研究特高压交直流系统间的相互影响,并提出相应的控制策略对三华电网的安全稳定运行具有重要意义。基于电力系统安全稳定量化分析软件FASTEST,仿真分析了特高压交流系统故障对直流系统的影响、直流闭锁故障对系统稳定性的影响,在此基础上,提出了直流双极闭锁导致系统失稳时的紧急直流功率支援策略。结果表明：三华电网直流受端附近线路故障对直流系统影响最大;除严重危及直流系统的故障外,同一省区内故障点短路电流越大,故障对特高压联络线功率波动影响越大。仿真验证了所提出策略的有效性。     

特高压电网建设初期“三华”电网数模混合实时仿真试验研究

采用电磁暂态全数字实时仿真及直流输电物理仿真装置,建立2012水平年"三华"电网多回直流线路和特高压交流骨干网混合输电的数模仿真模型,模拟交流特高压联络线故障、直流闭锁故障和直流落点附近的交流故障,分析"三华"电网的稳定特性以及交直流系统间的相互影响。仿真结果表明,2012水平年"三华"电网安全稳定性能够满足《电力系统安全稳定导则》要求。