特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略

为缓解特高压直流馈入受端电网后造成的多个交流输电通道紧张的问题,提高换流站交流母线暂态电压支撑强度和稳态调压能力,首先基于电网络理论推导了统一潮流控制器(UPFC)对输电线路电流、交流母线电压的控制灵敏度,分析了利用UPFC系统级控制功能(线路有功/无功潮流控制以及并联换流器无功功率控制)实现输电线路过载控制和交流母线电压调节的可行性。在此基础上,提出了一套特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略,以监控系统运行参数并自动生成满足系统安全稳定约束的UPFC系统级控制指令值。最后,以锦苏直流落点附近的苏南500 kV UPFC示范工程作为仿真算例,验证了所提出的控制灵敏度分析的有效性和UPFC系统级控制策略的可行性。     

直流电网潮流控制与短路控制复合装置

随着高压直流输电的发展和直流电网结构的日益复杂,直流系统的潮流调节和短路故障问题日益突出。基于多端柔性直流输电系统的潮流控制和短路故障抑制技术,文中提出了一种用于直流电网的兼具直流潮流控制和短路故障切除的多功能复用装置。该装置不仅能实现潮流在线路之间的灵活控制,而且能够实现对故障电流上升速率的限制和对短路故障的切除。对一个加装了该复合装置的三端直流环网进行研究,分析该复合装置的工作原理、控制策略及运行特性。最后,在PLECS软件中搭建了仿真模型,验证了该装置及其控制策略的可行性和有效性。     

直流附加阻尼控制对于改善大型互联电网稳定性的作用

特高压试验示范线路建成投运后,华中电网内部发生故障时有可能引起特高压线路发生低频振荡。电力系统稳定器等传统防止电力系统功率振荡的措施并不能有效抑制华中电网和华北电网间可能存在的超低频振荡现象。考虑到华中电网中交直流并联运行的特点,利用直流系统快速调节能力,采用直流附加阻尼控制方法,提出适用于华中-华北互联系统的控制策略,并基于PSASP仿真平台对华中电网内部各种典型的交流大扰动故障进行暂态稳定仿真研究。仿真结果表明直流附加阻尼控制能有效抑制特高压线路功率振荡,提高互联系统稳定性。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证

特高压电网的快速发展对直流输电工程动态特性的仿真提出了更高需求。文中提出了接入多直流控制保护的大规模交直流电网数模混合仿真平台建设技术方案,并从直流输电工程控制保护装置简化原则、数模混合仿真接口技术、直流输电系统一次建模要求等方面提出了适用于接入大规模仿真电网的直流输电工程数模混合仿真建模方法。选择宾金特高压直流工程现场调试的典型故障,将直流输电工程数模混合仿真结果与现场波形进行了详细对比,对比结果表明直流输电数模混合仿真模型的动态响应特性与实际工程的动作特性高度吻合,能够真实再现实际系统情况,可以较为准确地仿真交直流相互影响的现象,为交直流电网安全稳定运行提供强有力的技术支撑,同时可以作为其他数字仿真模型的校准工具。     

适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器

现有的直流潮流控制器大多为双端且仅能辅助控制一条线路上的潮流。为全面控制直流电网潮流分布,文中提出了一种适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器,它可以同时控制多条线路上的潮流且易于拓展。首先,在充分研究已有直流潮流控制器的基础上,提出了多端口直流潮流控制器的拓扑结构并详细阐述了工作原理;其次,研究了多端口直流潮流控制器的等效电路,进而设计了能够使其稳定运行的控制策略;最终,在RT-LAB仿真平台中搭建了舟山五端柔性直流输电系统并安装了三端口直流潮流控制器,对所提拓扑结构和控制策略进行了仿真验证。     

特高压交直流混联输电及稳定运行综述

近年来,我国电力系统的电压等级不断提升,电网规模不断扩大,尤其是高压交直流混联系统给电力系统稳定运行带来了一系列问题。阐述发展特高压输电的动因,分析比较交流输电和直流输电的性能,总结我国特高压交直流的建设成果,介绍特高压交直流混联电网运行稳定问题和交直流的相互影响。当高压直流电网接入交流电网后,对其安全稳定运行提出了挑战,根据存在问题提出建议,保障大电网安全可靠运行。     

三电平SSSC潮流控制研究

柔性交流输电系统(FACTS)能够根据输电需求进行灵活调整,静止同步串联补偿器(SSSC)作为FACTS中的一类,可以控制线路的阻抗、电压、线路潮流等参数。将线路潮流作为控制目标,以三电平拓扑为基础推导出SSSC的数学模型,并提出了三电平SSSC的线路潮流控制策略,同时分析了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)在SSSC中的实现方法。搭建了三电平SSSC系统的实验平台,将所提的线路潮流控制策略与SVPWM方法运用到SSSC系统中,实验验证了潮流控制策略的可行性。     

±660 kV银东直流输电山东侧安全稳定控制策略

在交直流混联电网中,直流系统的双极闭锁对系统的安全性和稳定性影响较大。银东直流输电系统发生双极闭锁故障时,会引起特高压线路失稳、系统低频的稳定性问题,此时可通过采取切负荷的控制策略,确保系统稳定运行。文中通过研究±660kV银东直流输电系统山东侧安全稳定控制策略,提出了适用于大容量直流输入电网的安全稳定控制系统的策略研究方法、有效的切负荷优化技术及直流极闭锁判据;设计了主站、执行站分层控制模式以及按轮级切负荷的控制原理。该策略在山东电网的实际应用结果证明了其有效性。     

含新能源接入的柔性直流电网启动策略及仿真

以新能源大规模接入为目标,以多端柔性直流输电技术为支撑,提出了一种用于汇集风能、太阳能等多种新能源的柔性直流电网拓扑。首先,设计了通用的直流电网启动策略,然后基于机电暂态计算结果为该直流网络设计了稳态运行工况,并针对性地模拟了直流线路单极接地故障、交流线路故障和风机大规模切除3种暂态运行工况。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建该直流电网模型,仿真验证了启动控制策略和稳态潮流分布,结合仿真波形对电网暂态特性进行了讨论和分析。     

静止同步串联补偿器的运行死区特性研究

采用静止同步串联补偿器（SSSC）可以控制线路功率,提高电网的输电能力和灵活性,但其不能独立控制线路的有功功率和无功功率,在部分工况下可能存在运行死区,需要对其运行特性进行详细分析。本文基于SSSC的结构特性和基本原理,通过理论推算和相量图分析,研究不同线路初始工况下,SSSC在调节线路有功功率时与线路交换的功率特性,得出SSSC在线路初始有功功率和无功功率反向的情况下,若不采用直流辅助电源,则存在容性补偿的运行死区。通过仿真证明了理论分析结果的正确性,可为后续SSSC工程应用的设计和运行控制提供参考。     

金沙江一期送端特高压直流输电系统协调控制

金沙江一期3回特高压直流输电工程具有直流输送容量大、送端换流站群间距离近、交流电网联系紧密的特点。在金沙江一期的其中1回直流系统双极闭锁时,为减少金沙江送端切机数量和避免向交流通道大规模功率转移,作者提出了充分利用另2回直流系统的直流暂态和稳态过负荷能力相结合的协调功率调制策略,同时简单分析了多回直流间的协调控制以提高全系统稳定性的机理。仿真结果表明,该策略可改善金沙江一期送端交直流系统的稳定性,在1回直流故障双极闭锁后,金沙江一期水电站可不切或少切机。     

级联式SSSC上层非线性控制方法

为了优化系统潮流,提高系统稳定性,提出了当静止同步串联补偿器(SSSC)中层采用恒阻抗控制时的SSSC上层非线性控制方法,给出了基于电压源型逆变器(VSC)的无功补偿装置分层控制结构。通过分层控制结构及直接求解方法的应用,简化了基于微分几何理论的反馈精确线性化方法应用于SSSC非线性控制策略的求解过程;结合线性最优控制理论,将基于微分几何理论的精确线性化方法应用于SSSC控制,并应用实时数学仿真器(RTDS)建立了包括SSSC主电路结构、底层调制算法等在内的单机无穷大系统的详细的电磁暂态模型。仿真验证了提出的分层控制结构的可行性及非线性控制方法的有效性。     

利用附加节点注入电流法设计静止同步串联补偿器的潮流控制器

从静止同步串联补偿器（SSSC）的原理和特性出发,分析了其稳态特性和数学模型,研究对比了SSSC及其它FACTS装置潮流建模的方法,通过分析节点导纳矩阵和雅可比矩阵的修正,提出了利用附加节点注入电流法建立SSSC潮流模型的方法,并分析了此方法的优点.在电力系统分析综合程序PSASP中,利用用户接口程序实现了SSSC的潮流建模,结合开发的潮流控制模块,解决了含SSSC装置的大系统仿真问题.在EPRI-7节点系统的分析计算中,验证了理论分析的正确性和SSSC潮流模型的控制作用.并与相同控制条件下TCSC特性作了比较,结果表明：SSSC能够以更小的输出功率实现相同的控制效果,而且在小功率情况下,SSSC的优势更加明显.     

云广特高压直流送端孤岛运行超低频振荡与措施

大容量特高压直流输电系统与配套大型水电站构成的直流送端孤岛运行系统存在着较严重的调速器控制稳定问题。云广特高压直流送端孤岛系统也存在水电机组调速器与直流控制不协调而出现的超低频振荡现象。分析了电网超低频振荡过程中所有机组的同调特征,提出了电网超低频振荡分析模型。基于频域分析法指出了水轮机调节系统在超低频范围内存在负阻尼频带,水轮机调节系统的时间常数越大、调速器前向通道增益越大,负阻尼越显著。提出了通过退出部分机组一次调频功能或协调机组一次调频与直流频率限制控制器(FLC)动作死区设置,以直流FLC调频为主的直流孤岛频率控制策略能有效抑制孤岛系统的超低频振荡。基于实时数字仿真器(RTDS)的机网协调控制实时仿真结果验证了该策略的有效性。     

特高压远距离大容量云电送粤中的稳定问题研究

云电送粤特高压直流输电嵌入交流系统运行,将使送端云南电网面临诸多挑战,其中涌现出的若干稳定问题将对送端电网的安全稳定运行产生重大的影响,亟待深入的分析和研究。介绍了送端云南电网的特点,并分析了云广特高压系统投运后,云南电网将面临交直流相互影响、直流潮流转移导致的电网稳定问题以及送端电网的高周问题。提出针对这些问题的部分研究思路和内容,包括建立全电磁暂态仿真平台开展交直流相互影响的研究;从暂态稳定、电压稳定和低频振荡3方面研究云南电网潮流转移中的系统稳定问题;针对电网高周问题,以机理分析为基础,开展云南电网高周协调控制策略的研究工作。     

适用于分层接入的特高压直流输电控制策略

随着中国特高压直流的广泛应用,多馈入直流集中落入受端负荷中心将成为未来中国电网发展所面临的重要问题。特高压直流分层接入方式有助于提高多馈入直流系统电压支撑能力,已经列入国家电网规划。分层接入的特高压直流输电在电路结构上发生了变化,在阀组电压平衡控制、阀组退出后直流功率控制、逆变侧最大触发延迟角控制和无功功率控制等方面需要研究适用于分层接入的特高压直流控制策略。在阀组电压平衡控制方面,两个阀组各运行在逆变侧最大触发延迟角控制,通过换流变压器分接头来平衡电压;在阀组退出后直流功率控制方面,研究阀组退出后限制的功率分配策略;在逆变侧最大触发延迟角控制方面,大扰动下采用实际电流计算最大触发延迟角;在无功功率控制方面,连接不同交流电网的换流器分别控制各自的无功功率。     

基于模糊自整定PI控制的SSSC潮流控制器研究

在介绍静止同步串联补偿器(SSSC)的模型及控制结构的基础上,提出了一种模糊自整定PI控制的SSSC潮流控制器,设计了控制器的结构,建立了模糊控制规则表,进行了数字仿真.该控制器在动态过程中,利用模糊逻辑对SSSC的有功控制器和无功控制器的PI调节参数进行在线调整,提高了控制器的自适应能力和鲁棒性.仿真结果表明,该控制器具有比常规PI控制器更快的潮流调节速度.     

大容量调相机参与下特高压交直流电力系统 稳态电压协同控制

提出了一种大容量调相机参与下特高压交直流混联系统稳态电压协同控制新策略。首先研究了大容量调相机的稳态出力与其暂态电压支撑能力的关系,在充分保证调相机暂态电压支撑能力前提下,提出了其稳态出力确定方法。在此基础上,提出了大容量调相机参与下,换流站站域无功补偿设备与近区交流电网自动电压控制(AVC)的协同控制策略。基于EPRI-36节点系统,分析了特高压换流站运行方式以及近区交流电网无功负荷变化场景下,特高压换流站站域与近区电网AVC独立控制、协同控制以及计及调相机作用的协同控制3种方式下的控制效果,验证了所提控制策略的优越性和先进性。     

特高压直流送端孤岛系统频率稳定控制

特高压直流与大型水电机组配套电源采用送端孤岛运行方式,能有效消除由直流闭锁引起的潮流大范围转移、系统暂态功角失稳问题。但是,送端孤岛系统的频率稳定性是决定系统能否运行的关键因素之一。结合南方电网楚穗、普侨特高压直流孤岛的调试情况,研究了水电站与特高压直流送端孤岛系统超低频振荡的机理,提出了频率稳定控制策略;阐述了直流甩负荷导致部分机组调相运行的机理。机网协调控制RTDS试验平台的仿真结果以及特高压直流孤岛系统的现场调试结果表明了所提控制策略的有效性。