基于直流互联的交流电网频率稳定控制研究

直流互联交流电网已经成为解决大电网互联问题的一种有效手段。互联交流电网的直流联络线可以实现区域备用互补,提高电网运行经济效益,并改善电网受到扰动后的频率波动情况。该文基于直流联络线控制提出一种用于互联交流电网频率支援及恢复策略。该策略可以实现事故时的紧急功率控制,减小交流电网事故后的频率急剧下降和波动。同时,在事故后参与到电网恢复过程,起到保障电网在安全频率范围内运行和加速电网频率恢复的作用。最后,通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提策略充分利用了直流调频能力,提高了互联电网的经济性和稳定性。     

多直流送端电网低频问题对策研究和工程应用

随着西部电源基地的发展,越来越多的送端电网采用了多直流异步联网的方式。由于负荷相对送出规模较小,送端电网容易出现发电功率损失导致的频率降低稳定问题。分析了多直流送端电网当前面临的低频问题及相关控制系统的技术现状,阐述了利用多直流功率紧急回降措施的频率紧急协调控制系统主要设计思路,从系统总体架构、控制原则及控制策略等方面提出了详细的系统建设方案,最后介绍了该研究成果在西南电网的实际工程应用情况。     

直流馈入受端电网暂态电压与频率稳定紧急协调控制策略

为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。     

一种送端电网单回直流极限承载能力评估方法

大容量特高压直流输电技术为送端电网清洁电能的远距离跨区消纳提供了有效手段,但随着直流馈出数量和容量的增加,“强直弱交”矛盾凸显,直流闭锁故障后的频率稳定问题会对送端电网造成较大威胁,制约送端电网直流馈出能力的进一步提升。为有效量化送端电网直流极限馈出能力、辅助评判目标网架适应性,提出了一种计及频率稳定约束的单回直流极限馈出能力评估方法。首先,对大容量直流双极闭锁场景下送端电网的频率稳定特性进行分析,构建暂态频率指标与直流闭锁量之间的解析表达式。进而,协同考虑稳控切机和直流紧急功率支援等电网第二道防线紧急控制措施,评估频率稳定约束下送端电网可承载的单回直流极限馈出容量。最后,基于四川省电网2030年规划系统进行算例分析,结合BPA软件仿真验证所提方法的有效性。     

多直流馈入受端电网频率紧急协调控制系统设计与应用

分析了多直流馈入受端电网当前面临的频率稳定问题及相关控制系统的技术现状,阐述了协调利用多直流功率紧急支援、联切抽蓄电厂泵工况机组,以及快速切除大规模可中断负荷等措施的频率紧急协调控制系统主要设计思路,并从系统总体架构、直流故障判据及主要控制策略等方面提出了系统的详细建设方案。最后介绍了该研究成果在华东电网的实际工程应用情况及测试运行效果。     

大规模风电经LCC-HVDC送出的送端电网频率协同控制策略

针对大规模风电经电网换相型高压直流(LCC-HVDC)送出的送端电网所面临的严峻高频问题,充分挖掘风电潜在调频能力,提出一种风电与直流频率限制器(FLC)参与送端电网调频的协同控制策略。分析直流FLC参与送端电网调频的响应特性,刻画送端电网频率与风电机组功率的下垂关系,设计风电机组变转速与变桨距角相结合的一次调频控制方法。建立包括常规机组一次调频、风电机组下垂控制和直流FLC的频率响应综合模型,结合电网的频率稳定要求,采用灵敏度方法整定风电机组与直流FLC的调频参数,设计风电与直流FLC共同参与的频率协同控制策略。算例仿真结果表明：所提频率协同控制策略可有效降低高频切机、直流过载运行风险,提高送端电网的频率稳定性。     

协调AGC与PFR的水电机组有功/频率联合控制策略及应用

电网频率在系统扰动发生后将持续波动,机组一次调频(primary frequency control, PFR)与自动发电控制(automatic generation control,AGC)将先后动作,AGC与PFR作为系统频率调节的主要手段,二者协调动作对频率稳定至关重要。近年来电网实际扰动和水电机组现场试验多次出现了机组AGC与PFR不协调的现象,AGC反向调节PFR,或者PFR动作闭锁AGC(含闭锁反向AGC)调节的现象十分普遍。基于系统计算分析及机组调试发现的问题,提出了一种多模式适应的监控系统有功/频率联合控制系统模型结构,通过在监控系统有功控制结构上设计调频修正逻辑,可实现当频率变化时实时计算调频功率目标值以动态修正监控系统功率给定,实现AGC和PFR的指令叠加。同时为提高监控系统有功/频率联合控制的适应性,在监控系统新增的调频修正逻辑可设置2套独立参数,以匹配调速系统大/小网控制模式。该策略已在白鹤滩等20余台水电机组示范应用,从机组投产至今保持安全稳定运行,解决了水电机组PFR与AGC协调难题。在高占比水电系统及水电高占比新型电力系统中,该策略可以保障水电机组稳定、...     

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。     

适用于多直流馈入电网的频率弹性评估方法

为精准定量评估交直流混联电网遭受故障后的频率恢复能力，文中提出一种适用于多直流馈入受端电网的频率弹性评估方法。首先，针对不同直流闭锁故障进行仿真计算，掌握电网故障后的频率变化特征；然后，计算一次调频期间实际频率曲线与恒定频率曲线之间的面积，将其作为电网频率弹性评估指标，并建立各种直流闭锁故障与频率弹性指标的映射关系。所提方法不仅能实现多直流馈入电网频率弹性评估，还可定量对比不同措施的频率稳定性提升效果。最后，以华东实际电网为例进行仿真验证，分析增加燃机等多种措施的频率稳定提升效果，结果表明文中所提频率弹性评估方法正确且有效。     

多特高压直流参与受端“强直弱交”电网安全防线的协调控制技术

特高压直流以其快速、灵活的调控特点成为电网运行中有效的控制手段,结合实际电网,研究特高压直流控制在电网安全防御的作用及功能尤其必要。结合中国典型的受端电网“强直弱交”实际场景,仿真分析了强直流冲击弱交流的安全稳定风险,提出了应对直流闭锁风险的特高压直流参与受端电网三道安全防线的控制策略,包括：特高压直流功率预控;特高压直流与切负荷等安控的紧急协调控制策略;弱交流通道解列后特高压直流与低频减载的协调配合策略等。仿真验证了受端电网的直流闭锁冲击特性及直流参与安控防线策略的合理性。     

宁东直流山东侧电网稳定控制措施研究

为了研究宁东直流双极故障对华北—华中电网同步安全稳定性的影响,在理论分析特高压交流试验示范工程静态稳定极限基础上,对宁东±660 kV直流工程与特高压联络线输送功率的耦合关系进行了深入分析,研究直流双极闭锁对特高压联络线潮流峰值的影响。基于实际电网算例,指出山东电网负荷模型是影响计算结果的重要因素,提出了宁东直流投运后山东电网稳定控制措施及配置实施方案,通过仿真验证了控制措施的有效性。提出了采用直流调制的方法提高华北—华中电网稳定水平。研究成果可为今后跨区电网稳定控制系统的实施提供参考。     

考虑风机一次调频的风电高占比电网机组组合

随着风电大规模、高渗透率接入电网,单纯常规机组一次调频已难以满足系统调频需求,迫切需要风电参与一次调频。文中在风机调频控制研究的基础上,提出一种考虑风机参与系统一次调频的机组组合模型。该模型通过加入稳态频率、频率最低点和频率变化率为约束条件,确保含风电电力系统预留足够的备用容量以支撑一次调频。文中采用大M法将非线性模型转化为混合整数线性规划模型,并调用Matlab中CPLEX程序包求解。最后,在IEEE 39节点系统上验证了该模型的有效性。仿真结果表明,该模型能提升系统承受负荷扰动的能力,从而满足更大负荷扰动下系统一次调频的备用需求。     

大容量机组投运对湖南电网的安全运行影响研究

2006年湖南电网将新建大容量电源机组,这些新机组的投运,为湖南电网的可靠供电提供强有力的保障,但这些大容量机组的投运却将给湖南电网带来新的问题.文中着重分析大容量机组通过单一500kV上网对湖南电网输送能力及湘中联变输送功率的影响,同时分析大容量机组投运对暂态稳定的影响,对负荷中心大容量机组跳闸对系统稳定性的影响及鄂湘联络线输送功率的影响也进行了详细分析.根据计算结果,提出了协调大容量机组与湖南电网的安全稳定运行的措施.     

交直流混联受端电网频率紧急协调控制技术及应用

交直流混联受端电网大频差事故下的频率稳定控制是个难题,之前主要依靠电源侧的一次调频响应以及负荷侧的低频减载措施。随着直流功率紧急支援、抽蓄切泵和大规模可中断负荷控制等新型可控资源以及相应新控制技术的出现,全面提升和拓展频率紧急控制技术成为可能。系统性地分析了实现频率紧急全过程控制需要攻克的关键技术,重点阐述了频率紧急协调控制技术中的故障可靠识别、功率损失量准确计算、多防线协同、多措施分类协调、系统监视与管理等核心技术。基于上述关键和核心技术构建了华东电网频率紧急协调控制系统,保障了华东电网的安全稳定运行,提升了新能源的消纳能力。     

改善异步分区电网频率稳定性的VSC-HVDC控制策略

为了缓解同步换相失败问题,广东电网规划采用基于电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的电网分区技术,将东、西2个电网异步相连。但在分区后,电网的调频容量变小,频率稳定性变差,此时VSC-HVDC系统有必要参与分区系统的频率控制。设计了一种VSC-HVDC输电系统的频率控制策略:VSC换流站的d轴频率控制策略使得VSC换流站自动调节自身输出的有功功率;q轴辅助频率控制进一步稳定系统频率。使用PSS/E在广东电网中进行仿真分析,结果表明所提出的VSC频率控制策略有效提升了分区电网的频率稳定性。     

云南电网一次调频试验工作现状及策略分析

为提高云南电网频率稳定性,从2005年开始,并网发电机组的一次调频功能规范完善工作逐渐展开。对于火电机组,在广泛借鉴省外经验的基础上,结合自身实际制定了技术合理且可行的实施方案并予以试验验证;对于水电机组,在调研收资的基础上,提出完备合理的解决方案。针对云南电网水电装机容量较大的特点,就一次调频功能投入后的水、火电机组协调动作问题展开研究,给出可行的方案建议。     

水电送出型直流输电工程安全稳定研究

青海—河南特高压直流输电工程是青海水电及新能源外送的重要工程,是世界范围内首次将水电等清洁能源远距离大规模采用直流输电技术输送,该直流输电工程投运后将对电网实际运行带来新的安全稳定问题。为此,本文首先分析了水电送出型直流输电工程投运后电网的稳定特性;针对暂态过电压问题,从运行方式和网架补强两方面提出了优化控制措施。通过仿真计算验证了本文提出的运行方式,优化和网架补强方案能够保证过渡期水电及新能源的送出和直流的输电能力。     

基于BPA的大电网紧急直流功率支援策略研究

针对特高压交直流混联大电网的结构特点,研究了紧急直流功率支援策略对实际电网安全稳定运行的影响。基于PSD-BPA仿真平台,分析了直流功率提升策略对系统稳定性的作用,得到合适的功率支援开始时刻、支援量和持续时间,通过在系统回摆过程中采取功率回降策略改善紧急功率支援的效果。针对直流有功功率大方式调制,提出了直流调制附加控制器输入信号的选取原则,并与功率提升/回降方式比较,对比分析了两种方式下紧急功率支援的有效性。仿真结果表明,相比于功率提升/回降方式,有功功率调制改善了后续摆的稳定裕度及阻尼,紧急功率支援效果较为理想,为实际电网附加稳定控制策略的制定提供参考。     

风光火打捆多直流弱送端电网安全稳定防御系统研究

风光火打捆多直流弱送端电网新能源占比高、直流外送规模大、系统转动惯量水平低,交流网架承载能力弱,功角、频率、电压稳定问题突出。文中在总结西北电网风光火打捆后新的特性基础上,分析了当前电网安全运行面临的问题,指出现有感知、控制手段的不足。重点研究了风光火打捆多直流外送电网安全稳定防御系统的构建方案,阐述了防御系统的主要功能,即同步稳定控制、频率控制、全过程电压控制等,介绍了多资源广域协调控制和新能源全景监控等关键技术。评估效果表明,防御系统建成后可有效应对特高压直流的故障冲击,有效阻断连锁反应,提升西北电网的安全稳定运行水平,指导风光火打捆多直流弱送端电网的控制技术发展和工程实践。