发展特高压交流输电,建设坚强的国家电网

简要介绍了国外特高压交流输电技术的发展概况和我国的前期科研工作,指出我国电网发展所面临的问题:负荷水平、装机容量快速增长;电网建设滞后、网间交换能力不足;部分地区短路电流问题突出;站址、输电走廊紧张、输变电工程费用大幅增长;电网技术装备水平有待提高等。在此基础上,论述了我国建设特高压电网的紧迫性、必要性和可行性。从联网效益、降低运行成本效益、节约占地效益、解决短路电流超标问题带来的效益、社会综合效益等方面比较分析了建设交流特高压网架的效益。探讨了亟需重点研究的若干关键技术问题,包括交流互联电网动态稳定性分析、大区互联电网内部适应性分析、互联电网潮流的合理分布和短路电流的控制、特高压输电线路继电保护系统的配置、自动重合闸装置的动作特性等。     

华东大受端电网安全稳定分析研究思路

含多馈人直流输电系统和特高压交流联网的华东电网,其运行复杂性和难度使电网安全稳定面临风险.提出了从交直流系统动态交互作用的影响、大受端电网电压稳定、大受端电网频率稳定、直流功率调制对受端系统稳定性的影响分析,以及特高压交流线路投产初期华东受端系统的无功电压运行分析等5个方面开展华东大受端电网安全稳定研究的基本思路,指出研究的关键,对保障大受端电网安全稳定运行具有深远的意义.     

与川渝互联后华中500 kV电网稳定运行分析

川电东送工程调试成功后,华中川渝电网于2002年5月27日正式实现了交流互联.就华中川渝交流联网初期,从电网潮流分布特点的变化、系统电压控制、功角稳定问题和频率控制等方面分析了华中川渝联网对华中500 kV电网的影响,并提出相应措施.文章的分析适用于华中川渝联网初期,已体现了联网方式下保证电网安全稳定运行的作用.     

利用直流功率调制增强特高压交流互联系统稳定性

特高压交流试验示范工程投运后显著地增强了华中、华北两大电网之间的电力交换能力,但特高压系统的大功率传输也对华中、华北电网联网安全稳定运行提出了更高的要求。利用直流输电系统传输功率的快速可控性,可以为暂态过程中的交流互联系统提供紧急调控手段,起到功率支援和阻尼振荡的作用。为此,对利用华中电网的直流输电系统进行紧急功率支援以提高交流互联系统暂态稳定性以及采用直流调制阻尼特高压线路功率振荡进行了研究。仿真结果表明,利用直流输电系统的紧急调控手段可以减少华中电网的切机切负荷量,增强特高压互联系统的暂态稳定性,并可提高交流系统阻尼,有效地抑制电网区域间的功率振荡。     

基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC系统控制策略

采用基于特高压和超高压直流的电网异步联网方式对现有的自动发电控制(AGC)系统控制策略和电网频率控制的适应性问题逐步显现.为分析直流系统异步联网方式对电网AGC系统控制策略带来的影响,结合直流系统负荷的频率静态特性及其附加频率控制器的动态特性,分析了区域电网AGC对控制区设置、控制模式选择以及与直流附加频率控制器的适应性的影响,并对目前国内广泛应用的控制性能评价标准(CPS)控制策略适应性进行探讨.基于PSD-FDS平台进行直流系统与AGC的频率控制仿真验证和实际工程应用,结果表明基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC控制策略能够较好地适应异步互联电网,为异步联网方式下AGC系统控制策略制定和优化提供参考.     

振荡中心联络线大扰动轨迹特征及紧急控制策略

交流跨区长距离弱联络线是电网同步稳定运行的薄弱环节。以华北—华中特高压交流互联电网为对象,研究大扰动冲击后系统振荡中心落于长治—南阳特高压交流联络线时,主要电气量受扰轨迹特征;揭示互联电网稳定裕度较小时,联络线有功功率轨迹出现"双峰"波动机理;识别峰值时刻对应的跨区互联电网同步稳定裕度及各电气量综合特征;在此基础上,定义紧急功率控制启动判据以及退出判据;提出利用多直流紧急功率控制改善互联电网稳定性的策略。特高压互联大电网的仿真结果,验证了控制判据及策略对降低互联电网解列风险的有效性。     

影响互联电网阻尼特性因素的探讨

针对大型复杂电力系统互联电网的低频振荡问题 ,通过对东北、华北联网后电网动态特性的研究 ,分析了影响互联系统阻尼特性的主要因素 :发电机励磁控制系统、机组调速器和电网运行方式等 ,为今后联网工程的安全稳定运行提供参考     

特高压交流试验示范工程系统调试仿真研究及验证分析

为确保特高压交流试验示范工程系统调试安全顺利地进行,采用PSD-BPA电力系统软件工具对投切低压无功补偿设备试验、投切1000kV空载线路试验、人工接地短路试验、系统动态扰动试验等调试项目进行仿真研究,并与试验实测数据进行对比分析。结果表明,特高压交流试验示范工程系统调试项目的仿真计算结果与现场实测数据基本相符,仿真模型、计算参数、计算工具满足工程研究需要,为今后互联电网运行分析和控制提供了可靠的技术基础条件。     

利用并联储能型FACTS抑制特高压互联电网功率振荡

大电网互联容易造成电力系统低频振荡,随着我国电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡限制了互联系统间的输电能力,并危及到电力系统安全运行。因此针对互联系统的弱阻尼问题,首先比较了目前抑制低频振荡的常规措施,而特高压交流线路上出现的约0.13 Hz的超低频振荡现象利用有限的电力系统稳定器(PSS)难以抑制,故采用并联储能型柔性交流输电系统(FACTS)装置进行抑制。通过分析并联储能型FACTS装置抑制低频振荡的机理,根据相角补偿原理设计了并联储能型FACTS装置的附加阻尼控制器,并在电力系统分析综合程序(PSASP)环境下进行仿真计算。仿真结果表明,含附加阻尼控制器的并联储能型FACTS装置能有效抑制特高压交流线路的功率振荡,可以增强互联系统阻尼比,能够提高华中电网和华北电网联网的稳定水平。     

面向风火打捆的特高压直流输电工程弱送端强直弱交耦合特性研究

哈郑特高压直流是我国首个大容量风火打捆直流外送工程,送端电网存在多种安全稳定问题。分析了直流运行特性,提出了过渡期联网运行和孤岛运行的条件。研究了弱送端电网不平衡功率分配特性,为故障后保障重要交流通道安全稳定控制策略的制定奠定了基础。研究了特高压直流输电系统与750 k V交流电网耦合特性,指出配套火电的投运将使吐哈断面稳定问题由动态稳定转变为暂态稳定,二通道同时存在电压大幅波动和暂态稳定问题,给出了故障约束下特高压直流与二通道输电能力。分析了直流对青藏直流及藏中电网频率稳定的影响规律,研究了风火不同比例下直流故障引起的电压波动问题,为西北电网的运行控制提供了参考依据。     

国家电网分布式协同仿真联合反事故演习平台

中国特高压互联电网电气联系紧密、整体性增强等新特点迫切需要建设国家电网分布式协同仿真联合反事故演习平台以支撑国家、区域及各省电力调度控制中心（简称国分省调）调控人员协同管理运行特高压电网技能的培训与演习的需求。以实现国分省级电网调度员培训仿真系统的广域互联为目标,在智能电网调度控制系统系列标准基础上,设计了演习平台的整体框架,包括设计原则、系统框架及应用流程,提出了交互分布式协同仿真运行支撑、联合教案分布式协同制作、多级电网分布式协同仿真以及分布式教员支持等一体化协同仿真关键技术,并结合国家电网联合反事故演习平台工程予以整体研制、实施和应用验证。应用效果表明,所研发的成果能够准确地模拟特高压交直流电网正常、异常及故障工况下的运行状态,为国分省调调控人员提供逼真的特高压电网联合反事故演习环境,有效提高受训人员协同运行管理特大电网的能力。     

特高压联络线AGC控制策略模型

近年来,中国特高压输电工程的投运,对自动发电控制系统进行有效控制带来了新的挑战。数字仿真是进行系统分析的有效手段,但是,在全过程仿真程序中,还没有一种合适的特高压联络线控制策略模型。针对华北—华中互联电网的1 000 kV特高压交流联络线功率控制动态仿真问题,结合以联络线功率控制为目标的AGC控制性能评价标准——T标准,根据特高压联络线控制的要求和现场运行经验,借鉴CPS标准控制策略模型,根据特高压联络线的输送功率偏差与区域控制偏差ACE的乘积,以及乘积量在电网送端控制区和受端控制区的不同特点,提出了一种基于T标准的自动发电控制策略模型。在全过程动态仿真程序PSD-FDS中进行了模型开发实现。使用实际电网数据证明该模型的有效性,证实T标准策略的控制效果比CPS标准策略有所提高。     

智能电网调度控制系统图形广域维护与浏览技术

随着电网互联和特高压交直流混合跨区输电的快速发展,电网运行特征发生了深刻变化,对大电网运行监控画面也提出了新要求。文中针对现有智能电网调度控制系统画面浏览方式无法满足在同一幅画面中集中监视跨调度机构的特高压联络线的问题,提出一种电网图形广域维护和浏览方式。该方式通过引入设备模型广域检索、广域文件统一管理和推送、画面广域模型的定义和维护、实时画面广域浏览等技术,实现特高压互联电网关键设备的一体化监视。该技术已在调控中心试点应用,满足送受端国调分中心、省调对特高压跨区交直流设备运行状态和运行风险提示的实时监控需求。     

华中—华北交流同步电网简化等值建模分析

为了深入地研究华中—华北交流互联同步电网的运行机理,将华中电网与华北电网简化等值成一个7机48节点系统,该等值系统较好地保留原型系统的联络线潮流静态特性、联络线功率动态特性、大扰动冲击特性和短路电流特性。通过对该等值系统仿真分析,初步证明了仿真中发现的四川区域电网个别母线严重故障导致华中电网与华北电网间交流联络线发生解列的现象属于功角失稳范畴,基于此提出了一种实用的可提高系统稳定性的措施。     

未来电网调度控制系统应用功能的新特征

随着特高压交直流互联电网的建设、新能源的发展,以及电力市场改革的深化,中国电网运行特性发生了深刻的变化,进而对电网调度控制能力提出了更高的要求。根据电网调度控制运行的业务特点,未来调度控制系统应采取分布和集中相结合的应用功能部署模式。概述了未来电网调度控制系统应用功能的三大新特征,即全局、快速、准确,分析了实现上述应用功能新特征的技术要素,并指出了在模型、数据和管理等方面亟需开展的基础工作。     

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。     

我国交流互联电网动态稳定性的研究及解决策略

在我国大区交流互联系统中存在着区域间弱阻尼或负阻尼低频振荡问题。为了解决该问题,工程人员通过现场试验、整定和调试,目前己为100多台机组配置了电力系统稳定器(PSS)。联网试验及联网后的运行经验证明,这些PSS的配置增强了联网系统的阻尼,保证了联网系统的动态稳定性,是解决我国大区交流互联系统动态稳定问题行之有效的方法。     

电力系统数模混合仿真技术及发展应用

近年来,特高压电网快速发展,大规模交直流混联带来电网特性深刻变化,对电力系统仿真提出更高需求。电力系统数模混合仿真能够较精确地模拟交/直流电力系统的运行特性和动态过程,是研究大规模交/直流电网运行特性的重要方法,其特点是仿真精度高、速度快,是认知大电网运行机理特性的基础平台,但混合仿真响应的建模相对复杂,规模有一定局限。从电力系统数模混合仿真技术及发展应用等多方面对电力系统数模混合仿真技术进行了深入描述,对电力系统数模混合仿真的功能及应用范围进行了详细介绍,并结合未来我国特高压大电网发展需求,提出电力系统数模混合仿真技术的发展方向。