基于BPA的交直流系统稳定性仿真研究

随着我国电力系统的发展,直流输电的大力建设,交直流混合系统的稳定性问题正在逐渐凸现其研究的重要性.在交直流系统中,当交流系统或直流线路发生故障时,对整个混合系统的影响正是迫切需要加以研究的问题.为此通过BPA电力系统分析软件建立了一个交直流混合输电系统模型,在不同的交、直流故障下进行了系统的暂态稳定仿真.通过对仿真结果的分析,得出了直流输电线路不同故障对系统稳定性的严重程度.通过仿真结果表明直流闭锁时快速切机是保持系统稳定的有效方法,以及切机数值大小对系统频率的关系.     

面向大容量直流闭锁的暂态稳定紧急切机控制策略研究

在交直流混合系统中,大容量高压直流线路闭锁造成的永久性功率冲击将引起送端交流系统机组不同程度的加速运动,可能造成送端机组失步运行。主要对大容量直流输电线路闭锁后的切机策略展开研究。首先分析比较了直流闭锁故障与短时功率冲击对送端系统稳定性的不同影响,提出了三角形近似法求取切机总量,改善了控制总量预估的保守性。然后从减速能量角度定义切机灵敏度指标,基于此形成切机比例上限约束下的切机量分配方案。在搭建的典型两区域交直流混合电网进行了仿真分析,验证了所提方法的有效性。该方法能够充分发挥领先机群中高灵敏度机组对于暂态稳定恢复的影响,可有效减少切机量,降低暂态稳定控制代价。     

±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。     

多回直流输电系统稳定性研究

采用BPA数字仿真法,分别研究了三峡一华东多回直流输电系统在直流线路故障(单、双极闭锁)时的暂态稳定性,以及直流功率提升和切机措施对保持三峡电网暂态稳定性的作用。计算结果表明,2回直流输电线路各自单极闭锁以及葛上直流输电线路双极闭锁时,三峡电网都能保持稳定：三常直流输电线路双极闭锁时,三峡电网必须同时进行直流功率提升和切机才能保持稳定．     

直流线路对同塔架设交流线路的影响

本文采用PSCAD-EMTDC电磁暂态软件建立了交直流输电系统和同塔输电模型,研究了交直流线路在同塔输电时直流输电线路发生单极接地故障条件下的交直流线路过电压水平变化及其影响。仿真并分析了交流输电线路不同排列方式,是否换位对交直流线路过电压的影响。经过仿真和数据分析,得出了以上因素下交直流线路在直流故障情况下的过电压的大小及其变化趋势,并且分析了过电压发生变化的原因。     

直流输电对电力系统动态稳定性影响分析

研究了交直流混合系统中直流输电(HVDC)对系统动态稳定性的影响。在PSS/E仿真系统中搭建含Benchmark A1的交直流混合系统模型;针对HVDC的动态特性与直流控制策略密切相关的特点,以HVDC整流侧定电流-逆变侧定熄弧角为例,构建多机交直流系统的动态模型,并采用根轨迹法设计直流功率调制环节;借助模态分析方法和时域仿真研究直流功率调制对系统动态稳定性的影响。结果表明,合理的直流控制方式和功率调制策略可显著改善系统的动态稳定性。     

双侧频率调制改善特高压直流输电系统暂态稳定性研究

"十二五"期间国家电网公司将相继建成投产的3回特高压直流输电工程具有直流送电容量大、投产时间相对较为集中、送受端换流站群间电气距离相对较近的特点.研究在其中1回特高压直流输电系统直流故障双极闭锁时,为减少送端水电站群切机数量,如何充分利用另2回正常运行特高压直流输电系统的直流双侧频率功率调制功能,以改善整个交直流系统暂态稳定性.仿真结果也表明:利用协调一致的直流系统的双侧频率调制可以更好地改善送端交直流系统的暂态稳定性.     

多回直流紧急功率支援与电压稳定控制

复杂交直流并联输电系统中,由线路故障导致的大规模功率转移可能引发系统波动,甚至导致系统崩溃。针对上述问题,提出当多回直流输电系统中的一回直流因故障停运时,可以在其他直流紧急功率支援的同时,通过电气距离较近的换流站的无功协调控制来提高系统的电压稳定性,并给出了相应的控制策略。在EMTDC/PSCAD仿真软件中搭建了三直一交混合输电系统模型并对其进行了仿真分析。仿真结果表明该控制策略对维持系统的频率稳定和电压稳定均有明显效果,对实际系统有一定的参考价值。     

高压直流输电与发电机励磁的综合变结构控制

研究了交直流互联系统采用变结构控制策略提高系统的暂态稳定性问题。以一单机无穷大系统为研究对象,并以交直流互联系统的动力学方程、发电机的电磁功率方程和高压直流输电直流功率调制规律方程为基础,建立了发电机励磁与高压直流输电综合控制的非线性数学模型。采用滑膜变结构控制策略设计了发电机励磁和高压直流输电的综合控制器,该控制器采用先设定系统的滑模运动方程,再求取等效系统,最后求取切换面的方法来得到控制规律。在交流输电线路发生故障时,采用常规的控制策略和文章提出的控制策略对系统进行了仿真,仿真结果表明,采用该控制策略能够显著提高输电系统的暂态稳定极限及暂态稳定性。     

基于Matlab的交直流混合输电系统的仿真研究

利用SimPowerSystems工具箱建立了一个两交一直的交直流混合输电系统模型,并对交流故障、直流故障下的系统稳定性和动态响应进行了分析,并给出了仿真结果.通过与交流输电系统仿真结果进行了比较,可以看出,由于直流输电系统的调节速度快和短时过载能力强的特点,所以交直流输电系统具有更好的稳定性能和响应速度.     

基于扩展等面积法分析直流降功率速率对系统稳定性影响

高压直流输电具有较高的输电可靠性,但当逆变侧交流电网高电压等级交流场退出检修时,可选择不闭锁直流输电,继续通过低电压等级交流场向外输送电力。这就有可能造成逆变侧交流场出现过负荷情况,同时系统的稳定性降低。文中提出通过直流降功率来避免逆变侧交流电网过负荷,且基于扩展等面积法从机理上分析了在故障情况下选取适当的直流降功率速率增加了系统的稳定性。     

交/直流线路并行运行对铁心饱和不稳定的影响

由于输电走廊紧张,存在交流输电线路与直流输电线路共走廊平行架设或者直接采用交直流线路同塔架设的情况,采用电磁暂态程序,建立了平行和同塔架设的高压交/直流线路电磁耦合模型及直流输电系统模型,计算了直流线路上工频感应电流以及交/直流侧的电压、电流畸变率,分析了并行交流线路对直流系统铁心饱和谐波不稳定的影响,并且研究了直流线路上工频感应电流的限制措施。     

计及柔性直流装置的交直流配电网保护控制研究

交直流混合配电网可更好地接纳分布式电源和直流负荷,缓解城市电网站点走廊有限与负荷密度高的矛盾,已成为现代城市配电网的一个重要发展趋势。接入柔性环网控制装置后,配网由单端电源供电网络变为多端电源供电网络,其可靠性面临新的挑战。通过对交直流混合配电系统的故障特点进行总结,分析接入柔性直流控制装置后柔直侧及系统侧的保护影响,提出基于时序配合的智能装置协同控制架构。利用柔性电力电子器件的快速响应特性,设计柔性直流控制装置与交流保护控制装置配合的保护控制策略。在GOOSE有向节点及快速通信机制的作用下,运用保护控制协同策略进行故障定位及隔离,有效地增强了含柔性互联装置的交直流混合配电网可靠性,具有工程实用价值。     

±420kV中国渝鄂直流背靠背联网工程系统设计

与前期工程相比,±420 kV中国渝鄂背靠背联网工程系统设计的主要难点在于工程直流电压较高、容量较大,且故障穿越、交直流保护等要求提升,但全控电力电子器件的暂态应力配置水平有限且交流电网极端运行方式恶化.针对器件暂态应力配置水平受限,文中提出了精确的换流器桥臂故障电流上升率计算方法、阀控过流保护的分桥臂闭锁策略、阀本体...     

宽邦工程投运后高岭直流送端系统电压稳定分析

宽邦工程投运前,高岭背靠背直流(以下简称高岭直流)送端系统存在电压支撑能力不足、交流线路故障后直流闭锁问题。宽邦工程投运后,高岭直流增加了一条至东北电网主网的交流通道。直流及其配套工程的安全稳定分析中常用潮流分析、短路比分析、暂态稳定分析等方法,本文在此基础上增加了静态电压稳定分析,最后针对高岭直流送端近区交流线路故障后的电压稳定问题提出了预控直流功率和利用稳控装置回降直流功率的控制策略,该策略可提升高岭直流稳定水平并已应用于实际运行。本文所应用的分析方法和控制策略在直流系统及其配套工程稳定分析中具有一定的适用性。     

一种多功能模块化直流故障限流器拓扑及控制策略

直流故障限流器(FCL)是抑制直流短路故障电流的关键设备,其在交直流混合电网中十分重要。文中提出一种多功能模块化直流FCL拓扑,由多个电力电子功率单元子模块串联组成,通过模式控制与切换,实现故障限流、能耗泄放和直流网压支撑3种功能。文中详细分析了多功能模块化直流FCL的运行机理,给出了其在交直流混合电网中的典型配置方案,并针对3种功能对应的工作模式,完成了控制策略设计与开发。为验证拓扑结构及控制策略的有效性,在Matlab/Simulink中构建多工况仿真模型。仿真结果表明,所提模块化直流FCL拓扑及控制策略能够满足交直流混合电网多种故障情况下的故障限流应用需求。     

考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制

综合考虑直流系统整流侧和逆变侧控制量的调制,协调交流系统和直流系统各控制量,提出了一种考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,推导出换流母线电压对整流侧和逆变侧换流器传输功率的灵敏度解析表达式,并基于轨迹灵敏度建立以节点电压轨迹偏差和控制代价最小为综合目标的模型预测控制优化模型。然后,根据对系统控制轨迹的预测,进行交直流系统控制数量自适应调整和控制地点优选,以提高模型预测控制的效率,协调交直流系统各控制量进行电压滚动优化控制。最后,对交直流混联系统进行仿真,结果表明针对不同的故障场景,所提控制方法均能有效调制直流系统传输功率和熄弧角,全面协调交直流系统的各种控制手段,提高系统中长期电压稳定性。     

故障位置对交直流外送系统暂态功角稳定性的影响分析

分析电源中心交直流外送系统中故障位置对暂态功角稳定性的影响.以三机系统为例建立数学模型,其中2台等值机位于电源中心内部.简化模型后,给出2台相互耦合的等值机转子运动方程.根据转子运动方程中各项的物理意义,分情况讨论了不同位置发生故障后系统的暂态功角稳定性,并结合实际系统运行特点进行概括,得到结论如下:当电源中心内部交流联络线潮流较轻时,电源中心的交流外送通道发生故障,系统更易发生功角失稳;反之,电源中心内部发生故障,系统更易发生功角失稳,并对内部故障位置进行区分.最后,通过基于陕西电网陕北交直流外送系统的算例验证了结论的正确性.     

大容量柔性直流输电系统接入对电网暂态稳定性影响分析

结合厦门柔性直流输电科技示范工程,分析大容量柔性直流输电系统接入对电网暂态稳定性影响机理,利用PSD-BPA暂态稳定仿真程序对大容量柔性直流输电系统接入电网后暂态稳定进行仿真分析。结果表明:柔性直流输电系统接入对交流电网单一故障暂态稳定影响不明显;柔性直流输送功率大小及短路比对暂态过程电压有影响。随着柔性直流输电系统向交流电网输送功率增大,电压稳定水平将提高,短路比越小,效果越明显。针对交直流混联电网安全稳定问题,提出相应的措施建议。     

交直流电力系统非线性鲁棒直流调制控制器设计

随着“西电东送、全国联网”战略的实施,大区之间通过交直流并列运行输电系统实现电网互联。性能优良的直流调制控制器可以快速有效地调节直流联络线的输送功率,减轻交流输电系统的暂态输电压力,以提高交流系统的动态性能。以交直流并列电力系统为研究对象,采用基于扩张状态观测器的动态反馈线性化方法,将系统的非线性数学模型动态补偿为一个伪线性系统,然后利用线性鲁棒H∞理论进行控制器综合。仿真试验表明,当交流联络线发生三相短路故障时,给出的控制器能够有效抑制两侧交流系统的功角振荡,且对于系统不确定性表现出良好的鲁棒性,从而使整个交直流电力系统的暂态稳定性得到改善。与基于精确反馈线性化方法的非线性控制器相比,具有更为优越的动态品质。