大型同步调相机控制策略研究

随着特高压直流输电的发展,“强直弱交”电网的无功补偿问题越来越突出。大型同步调相机无功响应快、故障穿越能力强,是理想的无功补偿设备。介绍了国家电网公司大型调相机项目的应用背景,阐述了大型同步调相机的静止变频器（SFC）启动方式和励磁控制策略;重点分析调相机的SFC启动控制策略、励磁系统无功-电压协调控制、基于电力系统电压调节器（PSVR）的无功控制策略,并通过仿真试验对控制策略进行验证。试验结果表明,所提出的调相机控制策略可很好满足大型同步调相机启动和运行控制需求。     

大型调相机励磁与无功电压协调控制策略探讨

特高压直流站装设的大型调相机本质上是一台挂网运行且不带机械负荷的同步电动机,其励磁控制与无功电压综合控制的目的是为换流站交流母线提供快速、大额的动态和暂态无功电压支撑。在此分析了大型调相机与常规发电机励磁主环和辅环控制方面的差异,提出了励磁系统调差和低励限制等的配置方法、参数整定原则。针对调相机定位于快速动态和暂态无功电压支撑而不承担换流站无功基荷的特点,提出了一种基于励磁AVR的调相机综合无功电压控制方法,既可以保证调相机在AVR模式下具有快速响应能力,又能保证其长期稳态运行在设定无功目标。此处提出的励磁控制策略和无功电压综合控制策略可供换流站大型调相机励磁系统设计参考。     

同步调相机用于高压直流输电系统电压支撑的研究

基于实际参数分析STATCOM(静止同步补偿器)和新型同步调相机系统,利用PSCAD软件进行仿真验证,结合湖南电网的特点,分析比较各种方式优势。讨论特高压交直流系统动态无功支撑用大型调相机运行需求分析,阐明了新型同步调相机作为该系统的无功补偿设备更具有优势,并结合实际案例,论述调相机瞬态无功支撑的实现。     

同步调相机对受端省级电网运行影响及控制策略研究

同步调相机作为特高压直流配套工程投产后,开展其对受端电网运行影响以及协调控制策略研究具有重要现实意义。首先分析了大型同步调相机的无功运行特性,建立了不同时间尺度下的调相机无功电压模型。其次通过华东实际电网算例,仿真分析了对电压特性、短路电流以及换相失败等的影响。仿真结果表明,调相机接入后可以有效提升电压支撑能力,显著增强电网强度,降低换相失败风险,验证了理论分析的正确性。最后提出将调相机接入AVC统一调配,并采用较小静态调差系数和稳态迟相运行的控制策略,可充分发挥调相机的动态无功支撑作用。     

新型同步调相机的关键技术及研究进展

随着直流特高压输电系统的发展,大容量新型同步调相机成为满足系统无功动态需求的最优选择,逐渐成为研究热点之一。基于此,对新型同步调相机的研究现状进行了系统的总结和归纳。首先,从新型同步调相机的数学模型、运行状态以及控制策略3个方面对其运行原理进行介绍。其次,将其与电力电子无功补偿设备作对比,阐述了新型同步调相机优越的动态无功输出特性,并研究了其无功输出特性的影响因素。最后从新型同步调相机的现有故障诊断技术和参数辨识技术2个方面对其状态监测技术的研究现状进行总结。文中综述了新型同步调相机的数学模型、控制策略和运行状态监控等方面的研究情况,能够为新型调相机的进一步研究提供参考。     

电力电子虚拟调相机

随着静止无功补偿器（SVG）代替传统的调相机，可以提供动态的无功补偿。然而相比于传统调相机，SVG缺少旋转惯量。传统的SVG研究主要集中在无功补偿和故障穿越，没有针对SVG在提高惯量上的研究。针对这一问题，提出了具有动态无功补偿和动态惯量响应能力的电力电子调相机。首先，具体设计了不同电压等级下的拓扑结构；其次，从储能出发，选择超级电容器作为储能元件，同时设计了储能配置和储能元件的参数；然后，从惯量响应和无功补偿两个方面设计控制策略；之后，对比传统的调相机，推导了能量利用率以及惯量响应的对应关系。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性。     

LCC-HVDC换流站无功电压控制问题综述

特高压直流工程中广泛应用的LCC-HVDC直流输电系统,其稳态电压是电力系统调度运行的重要控制对象,目前换流站无功补偿与电压控制主要通过无功补偿设备投切实现。通过对换流站无功补偿设备和无功电压控制策略分析,指出当前换流站在实际运行中无功控制参数、低压无功补偿设备控制、同步调相机稳态电压支撑上存在的不足,针对性地提出了3项LCC-HVDC换流站无功电压控制优化措施,有效拓展了换流站稳态电压控制手段。     

含同步调相机的交直流混联系统稳定研究

针对交直流混联系统发生故障时出现无功不足和电压跌落的问题,需要在交直流混联系统交流侧加装同步调相机,对其提供强无功支撑,保证系统稳定运行.对含同步调相机的交直流混联系统稳定性进行了研究,将在不同故障下的交直流混联系统逆变侧接入同步调相机前后逆变侧母线电压情况进行对比,研究同步调相机接入对母线电压的补偿效果.建立了含同步调相机的交直流混联系统数值仿真模型,仿真结果表明加装同步调相机可提高交直流混联系统的稳定性,提升系统故障恢复能力.     

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。     

基于同步电机等效电路的分布式可再生能源发电虚拟同步机控制

针对大量光伏和风电等新能源接入电网,电压稳定性降低以及电网故障情况下的无功和电压问题,提出一种基于同步发电机等效电路模型的新型虚拟调相机控制策略。以夜间具有充足无功调节能力的光伏逆变器为目标,设计基于同步电机等效的分布式可再生能源发电虚拟同步机控制策略,通过对同步发电机建模及其次暂态效应分析,提出逆变器的虚拟调相机及无功控制方法,并在单机—输电线路—无穷大母线案例中验证。新能源大规模接入区域的逆变器被赋予分布式调相机的次暂态无功响应特性和惯性后,区域暂态无功支撑能力和暂态电压稳定性大大增强。     

调相机与特高压直流换流站交流滤波器的协调控制策略

在特高压直流换流站配置同步调相机可以给交流电网提供动态支撑、提高系统稳定性,但当前调相机与换流站交流滤波器均为单独控制,两者之间缺乏合理的协调配合。针对此问题,考虑调相机与换流站交流滤波器现有的控制策略及特性,提出一种稳态无功功率协调控制策略。于两者控制系统之间实现数据交互,在确保不影响调相机对交流电网动态支撑作用的前提下,直流控制系统调用调相机稳态无功容量的一部分,与换流站交流滤波器配合进行无功功率平衡控制,充分发挥了调相机的无功补偿作用。最后,通过仿真验证了该策略的有效性。     

湖南电网新型动态无功补偿技术应用前景

针对湖南发展特高压电网面临的动态无功支撑不足问题,结合无功补偿技术发展趋势,探讨湖南电网新增动态无功补偿的技术路线。通过FC、调相机、SVC、SVG四类技术的对比分析以及国内类似工程案例的实践总结,重点开展了新增调相机与新增SVG方案的分析论证。仿真结果表明,SVG动态无功支撑效果略逊于调相机的效果,但在动态无功与短路电流协同控制方面具有独到优势。     

新型大容量调相机原理及运行控制

新型大容量调相机具备吸收或发出大量无功且无功数值能够快速连续调节的特性,可为电网提供大容量无功备用,改善电网无功平衡状况,有效提高电网稳定性、运行性能及效益,且在电网系统故障时可提供有效的电压支撑.调相机的控制策略贯穿其整个运行过程,直接影响其运行的安全性、可靠性及经济性.本文分析了其控制原理及欠励运行、过励运行阶段模型,探讨某工程调相机开机阶段、运行阶段、停机阶段的控制策略及其技术难点和注意事项.     

含同步调相机的直流换流站稳态无功协调控制策略

网源稳态调压方式会对系统动态无功支撑能力产生直接影响。针对特高压弱受端电网电压稳定性下降的问题,提出了一种直流换流站内滤波电容欠补偿、同步调相机迟相运行的稳态无功协调控制策略。同步调相机自动电压控制(AVC)子站作为控制中枢,与直流控保系统进行运行信息、动作指令信息和动作报文信息通信,以交直流系统无功交换量为控制目标,通过同步调相机与滤波电容无功置换,达到减少滤波电容投入组数、增加同步调相机稳态无功出力的目的,从源头上减少交流电压跌落导致的直流换流站无功补偿缺额。基于雅中—江西特高压直流投运后的江西电网规划数据,在PSASP仿真平台上开展潮流计算与暂态稳定分析。不同工况下的仿真结果表明,所提协调控制策略可以有效降低弱受端电网电压失稳的风险,提升直流功率的消纳能力。     

基于特高压交直流混联电网的调相机无功补偿及快速响应机制研究

为了改善特高压交直流混联电网的无功功率调节能力,国网公司近年来在送、受端加装了很多了大型调相机。目前,大型调相机的暂态及动态特性复杂,主要受电机本体及励磁系统的影响,也与特高压交直流电网结构及故障等因素有关。为充分发挥和提升大型调相机对特高压电网电压的支撑作用,满足特高压交直流混联电网对大型调相机无功快速出力的需求,根据特高压直流的云-广±800kV电网结构搭建PSCAD/EMTDC仿真模型。结合目前实际的湖北电网运行特点,研究大型调相机对受端电网交、直流侧电网电压的影响。分析大型调相机对系统电压的无功支撑作用以及快速响应机制,为今后国家电网公司在特高压直流电网中安装大容量的调相机提供参考和建议。     

分布式调相机励磁系统参数优化模型研究

可再生能源大多位于偏远地带,跨区外送时抵御系统冲击能力较弱,为了提高系统运行可靠性,以分布式调相机为无功补偿设备,研究励磁参数对调相机动态特性的影响.首先分析调相机输出无功的数学模型,确定反映调相机动态无功特性的评价指标—有效无功电流增益,基于该指标的频域灵敏度分析,来获取影响调相机动态特性的关键励磁参数及优化规律.以...     

大容量调相机对省级电网的影响分析

随着交直流混联电网的发展,越来越多地采用大容量调相机为系统提供无功支撑,提高电网运行的安全稳定性。对大容量调相机在特高压直流受端电网的应用进行研究,将调相机与电网中其他无功设备协调优化。通过对电压-无功的稳态和动态相关性分析,确定调相机的周边机组和相应的局部电网。构建含大容量调相机的非线性无功优化模型,优化局部电网的无功裕度。依据优化变量的不同特性,对连续变量和离散变量交替计算。以河南电网为算例,考虑不同负荷水平和电网结构的典型运行方式,模拟省调AVC的运行性能,进行计算分析,说明所述算法的可行性和实用性。     

同步调相机发展综述EI北大核心CSCD

随着新型电力系统中新能源占比的持续提升,电源侧的电压和惯量支撑能力日益下降,同步调相机成为保障新能源可持续发展的关键设备。该文主要介绍了同步调相机的最新技术进展,并结合电网的实际需求对未来同步调相机的技术发展方向进行了分析与展望。目前,我国新型同步调相机的优异性能主要体现在强电压支撑和过载能力方面,其惯量的管理和提升尚缺乏足够的重视。未来随着非同步电源渗透率的提高,系统惯量不足引起的频率问题将逐步凸显,高惯量调相机、储能型调相机和双轴励磁调相机可望成为主要的技术发展方向。此外,退役火电和现役水电机组的调相机改造也是支撑未来电力系统发展的有效技术方案,具有很好的工程价值和社会效益。     

考虑调相机饱和参数的分阶段励磁控制优化策略

针对常规励磁控制在故障期间未能充分发挥调相机暂态无功输出能力和难以准确有效地支撑电网电压的问题,提出考虑调相机饱和状态下电机参数的分阶段励磁控制优化策略。首先,推导调相机暂态无功输出表达式,分析不同运行工况下饱和参数对调相机暂态无功特性的影响。其次,基于调相机参数与输出无功的数学关系引入考虑饱和参数的无功增量,分阶段优化励磁环节中内环电压参考值与外环PI控制。最后,建立锡盟-泰州特高压直流输电系统的无功控制模型,通过仿真验证励磁控制策略优化效果。研究成果为调相机的优化设计提供技术支撑,也对提高调相机的电网电压故障支撑能力和提升我国高压直流电网的电压稳定水平具有重要作用。     

调相机无功调节在弱电网侧应用分析

随着特高压直流远距离输电技术的推广应用,"强直弱交"现象日益明显,交流电网短路容量降低,电网抗无功冲击和电压稳定问题日益突出,对换流站稳定运行产生很大影响,增加了换相失败概率。针对调相机的动态无功补偿、提高系统短路容量等特性,国家电网公司对调相机的应用提出了新的要求。对调相机应用背景、调相机无功调节原理、控制功能策略及在换流站无功传输和电压稳定方面优越性等进行分析,提出目前调相机应用存在的缺陷,以便后期研究不断完善。