交直流混合输电系统交互作用量化指标研究

中国直流多落点系统的电网格局在南方电网、华东电网和四川电网中形成。现有的多馈入交互作用冈子和多馈人短路比没有考虑交直流并联多落点系统送、受端换流站间的相互影响．没有计及换流站的无功损耗。统筹考虑所有换流站的相互作用．采用复功率形式计人换流站无功损耗．将现有交互作用因子和多馈入短路比扩展到交直流并联多落点系统中．提出复功率短路比．证明系统强度不仅与电网结构参数和直流功率的变化有关,还受换流母线电压的影响。通过算例仿真说明复功率短路比对换流母线抗电压跌落能力有一定表征作用,更加适用实际研究的需要：弥补了现有短路比定义未考虑无功影响而导致评价过于乐观的不足,有助于指导实际交直流互联电网的安全稳定分析及其规划设计。     

多馈入直流系统换流母线动态电压稳定性分析

直流输电系统中换流器运行时消耗大量的无功功率,致使逆变侧的电压稳定问题最为突出,若所联交流系统强度较弱,则电压稳定问题更为严重。近年来,国内直流输电系统陆续投产,直流系统间的相互作用使得多馈入直流系统的电压稳定性更为复杂,仅研究单条直流系统的电压稳定性已无法满足工程实际需求。以两馈入直流系统模型为例,研究换流母线补偿的无功大小、直流间耦合程度、以及多馈入短路比大小对多馈入直流系统换流母线电压稳定性的影响。NETOMAC仿真结果表明,在多馈入直流系统中,在一定范围内增大换流母线无功功率补偿、减小直流系统间电气距离、增大所联系统多馈入短路比均对动态电压稳定有利。     

特高压直流输电换流站SVC与滤波器投切协调控制仿真分析

在弱交流系统中,换流站滤波器投切将引起较大的电压变化,影响直流系统的正常运行。基于云广特高压输电系统,采用PSCAD/EMTDC软件,搭建了特高压直流输电系统模型及站内静止无功补偿器模型,仿真分析了换流站在弱交流系统中,滤波器组投切对换流母线电压的影响,同时对静止无功补偿器的定电压控制方式和协调控制方式进行仿真对比。仿真结果表明,SVC与换流站滤波器投切协调控制策略,能够减小滤波器小组投切时引起的电压波动,改善系统运行特性,为实际运行提供了参考。     

联于弱交流系统的HVDC系统稳定性分析

受端系统为弱系统时，高压直流系统很容易引起换流站交流母线的电压不稳定现象。评价3种判别交直流系统电压稳定性方法的优缺点，并应用电力系统电磁暂态仿真软件EMTDC对CIGRE高压直流系统模型进行了仿真研究。研究结果表明，换流结合适的无功补偿及直流控制方式有利于系统电压的稳定。     

混合直流输电系统无功协调控制策略优化

针对多回直流落点于同一交流系统,且其中有一回或几回直流为柔性直流工程,构成混合多馈入直流输电系统的发展趋势,建立了一种并联混合型直流输电模型。传统直流输电工程无功控制中的gamma-kick功能用以减轻滤波器投切瞬间对交流系统造成的无功冲击及电压扰动,但该种控制功能以增大关断角,牺牲运行经济性为代价;在并联混合直流输电系统中,通过对柔性直流单元与滤波器投切的协调控制,将滤波器投切过程中馈入交流系统的阶跃型无功功率等效置换成斜线型无功功率,可以减少无功冲击和电压扰动,取代gamma-kick功能。在PSCAD/EMTDC中进行仿真建模,并以电压变化绝对值和电压暂态变化率为指标,对换流母线电压的波动进行定量分析,验证了无功协调控制功能的有效性。     

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。     

动态无功补偿装置提高多馈入直流恢复的布点方法

交直流混联系统中交流系统短路故障发生后,由于交流系统电压不能恢复或持续降低而引起多回直流输电系统连续发生多次换相失败甚至闭锁,采用动态无功补偿装置提高多馈入直流换相失败过程中电压恢复。分析了不同地点及程度交流故障下不同补偿装置直流恢复速度,从多馈入直流间相互影响的交互作用因子出发,计及不同直流传输功率故障后对系统稳定性的影响,定义了多馈入直流交互影响权重系数,确定动态无功补偿装置补偿区域边界,考虑动态无功—电压灵敏度以确定动态无功最佳补偿地点,制定了工程实用的多馈入直流系统动态无功补偿装置布点方案。大电网仿真结果表明,在同等容量的动态无功补偿装置下,推荐方案能有效减少交流故障引起的多馈入直流同时换相失败。     

中俄背靠背换流站直流系统与静止无功补偿器的协调运行

为解决中俄联网背靠背换流站中国侧交流系统较弱的问题,在换流站中国侧安装了配合直流系统运行及提高交流系统暂态稳定性的静止无功补偿器(static var compensator,SVC)。从抑制换流母线暂态电压波动、提高交流滤波器/电容器分组容量及提高换流站中国侧交直流系统稳定性的角度考虑,通过仿真确定了换流站装设SVC的容量。同时结合SVC的特性及直流系统的性能要求,分析了直流系统和SVC在不同运行方式下的运行特性,提出了SVC的控制目标及SVC配合直流系统运行的协调控制原则。     

混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制

随着高压直流输电的发展,柔性直流与常规直流接入同一或电气距离较近交流母线,形成混合多馈入交直流混联系统。为充分发挥柔性直流功率解耦及快速调节特性,减小常规直流换相失败概率,并保持交直流混联系统电压安全稳定,文中提出了一种混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制方法。首先,对混合多馈入交直流系统进行建模,并分析柔性直流不同控制方式下控制量对交流母线电压灵敏度的求解方法。其次,构建两级协调电压控制,系统级控制以交流系统最低节点电压轨迹偏差和控制成本最小为目标;换流站级控制以保证常规直流馈入母线电压和换相裕度为目标。根据发电机无功裕度设计不同的控制方案,针对常规高压直流输电熄弧角和有功功率,避免其发生控制冲突,设计两级协调策略。最后,仿真结果表明所提控制方法能够明显提高交直流混联系统的中长期电压稳定性。     

特高压交直流混合电网协调电压控制策略及仿真研究

特高压交直流混合电网的电压运行特性对AVC系统的建设提出了新的需求。首先分析了AVC系统需应对的当交直流系统分别发生不同时间常数扰动后的四种工况,提出了增加直流换流站母线协调电压约束、自适应地调整AVC系统中母线电压限值、调节优化计算的时刻以及控制目标等手段的协调控制策略。基于AVC仿真平台和IEEE39节点标准算例系统的连续仿真,通过比较当交流和直流系统分别发生方式变更时,采用协调策略前后的系统响应,验证了协调策略可以减少无功补偿设备不合理的投切。提出的协调策略将在四川电网得以实际应用。     

A predictive control strategy for improving HVDC converter voltageprofile

A control strategy is presented to enhance the converter bus voltage profile for HVDC systems with power modulation capability. A two-terminal HVDC system is considered. The algorithm predicts the value of reactive power needed to maintain a preset converter bus voltage for a specified value of the DC power during the modulation period. The necessary value of DC voltage at the inverter station is computed to match the predicted and demanded values of reactive power. From the computed inverter DC voltage, the value of DC current and the reactive power demand of the rectifier station are obtained. The difference between the predicted and demanded value of the reactive power at the rectifier station, referred to as the required value, is provided by a static VAr compensator. Analytical and simulated results are included to verify the validity of the proposed control strategy     

基于调相机与SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略

在大规模风电接入的高压直流送端电网中,针对发生直流故障后送端交流电压大幅波动导致的风机连锁脱网问题,探讨了直流故障导致风机连锁脱网的内在机理,分析了调相机和静止无功补偿器(SVC)在换相失败和闭锁过程中的动态无功响应特性;在此基础上,提出一种基于换流站侧调相机与风电场侧SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略:在换相失败和直流闭锁的不同时期,根据送端电压变化特点,分时发挥调相机自发无功响应能力、励磁控制能力和SVC无功调节能力,以抑制暂态压降或暂态压升的幅度超过风机脱网的保护阈值.最后,通过对测试系统和实际电网的仿真,验证了所提控制策略可有效抑制直流故障后送端暂态电压变化,降低风机连锁脱网的风险.     

大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究

建立了大规模并网风光互补发电系统动态分析模型,提出了基于功率变化率改进扰动观察最大功率跟踪算法。风电及光伏系统均采用有功、无功解耦双环电流控制策略。应用静止同步补偿器分析模型的暂态故障电压。含风电、光伏及风光互补运行的电力系统仿真计算验证了该模型的有效性及其功率波动特性和母线电压的暂态影响。仿真结果表明,该风光互补发电系统模型有效降低了输出功率波动,实现了风光系统低电压穿越,确保故障情况下风光系统不脱网运行以及电网安全稳定运行。     

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。     

柔性直流输电系统的变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略

柔性直流输电是新能源并网消纳的主要输电形式。由于新能源出力波动性会导致柔性直流输电系统的直流电压波动,影响其安全稳定运行。为了有效抑制柔性直流输电系统中直流电压波动,提出变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略。首先建立了变速抽水蓄能机组、四端柔性直流电网、风电场及光伏电站的仿真模型。其次,以直流电压偏差乘以相应系数作为变速抽水蓄能机组有功功率参考值微增量,且通过低通滤波器滤去直流电压稳态分量对直流电压辅助控制的影响,提出基于直流电压辅助控制的变速抽水蓄能机组有功功率控制策略。最后,以变速抽水蓄能机组电动和发电工况为例,对变速抽水蓄能机组抑制柔性直流输电系统直流电压波动能力进行仿真,并与传统直接功率控制策略进行对比分析。仿真结果表明新能源出力波动引起的直流电压波动频率集中在10 Hz以下,且所提变速抽水蓄能机组控制策略可以有效抑制柔性直流系统直流电压波动。     

基于XGBOOST-PSO提高受端电网电压暂态稳定的发电机无功优化方法

考虑发电机稳态输出无功对其支撑暂态电压恢复稳定能力的影响,基于机器学习研究优化发电机稳态输出无功提高电压对故障扰动保持暂态稳定能力的预防控制方法。该方法采用加权多二元表暂态稳定裕度指标量化母线暂态电压对不同预想故障扰动的综合稳定裕度,并基于指标排序确定稳定裕度薄弱母线。同时基于发电机无功调节对预想故障下各薄弱母线电压暂态稳定裕度综合作用灵敏度排序,选择作用灵敏发电机。在利用XGBoost建立根据系统稳态特征向量预测薄弱母线暂态电压稳定的分类模型基础上,以系统对预想故障扰动保持暂态电压稳定为约束、以减小发电机稳态无功调节对网损产生影响为目标,基于潮流计算寻优灵敏发电机稳态输出无功,以提高薄弱母线的暂态电压稳定性。最后采用雅湖直流接入江西电网的PSASP计算模型验证了所提方法的有效性。     

高压直流输电系统单极闭锁故障下同步调相机与STATCOM的对比研究

当高压直流输电系统送端换流站发生单极闭锁故障时,换流站交流侧将出现无功功率过剩,导致换流站交流侧电压骤升,进一步会引起送端电网各发电设备端电压的骤升。因此,需要在送端交流侧附近加装适当的暂态无功补偿装置以提高系统的稳定性。为此该文先从运行原理、响应特性等多个角度对同步调相机和静止同步补偿器两类暂态无功补偿装置进行分析。然后再对比分析单极闭锁故障下两者在高压直流输电送端系统的应用效果。最后结合单极闭锁故障下切除部分无功补偿装置的措施,得出同步调相机具有更强的暂态无功支撑能力和暂态电压调节能力的结论。     

考虑换流站独立控制约束的交直流系统静态无功优化方法

交直流互联电网的三级电压控制结果应当满足换流站运行的独立控制方式,为此,提出一种考虑换流站独立控制约束的交直流系统静态无功优化方法.新模型以三级电压控制周期内直流功率及离散调压设备保持初始运行状态不变为基本假设,在常规交直流系统静态无功优化模型基础上,进一步考虑了直流系统就地无功平衡的死区控制约束以及直流配套电源的非固定边界可调范围约束;算法上,采用内点法进行求解.以中国东北某特高压直流换流站及其近区交流电网仿真验证所述方法的有效性.仿真结果表明,所提方法能够降低换流站离散调压设备的频繁动作风险,实现换流站暂稳态无功功率的协调控制.     

混合三端直流输电系统在风火打捆并网中的应用及其控制策略

针对大规模风电外送可靠性问题,提出风火打捆经混合三端直流输电并网系统拓扑结构并设计各换流器的控制策略。混合三端直流输电系统的发电端由两个自然换相(LCC)整流器组成,受端由一个电压源型逆变器(VSC)与外电网相连。风电场群侧LCC1换流器采用定有功功率的控制策略,可以追踪最大功率;火电厂侧LCC2换流器采用定直流电流控制策略,可以平抑风功率波动。受端换流站控制器VSC采用定直流电压和定无功功率控制策略,能有效应对换流站侧交流系统短路故障和负荷突变等工况。仿真结果表明所提控制方案的有效性。这种输电模式能够综合利用常规直流输电和轻型直流输电各自的优点,有效扩展常规风火打捆直流输电系统的适用范围。