长三角地区多馈入直流输电系统交互影响特性分析

分析了传统短路比/有效短路比、多馈入直流输电短路比/有效短路比,以及多馈入相互作用因子的内在关系.对长三角多馈入直流输电系统进行等值,计算了各直流系统的传统短路比/有效短路比、多馈入短路比/有效短路比、多馈入相互作用因子,以及工频暂态过电压,并对淮南-上海特高压交流线路投产的影响进行了敏感性分析.研究表明长三角地区各直流系统之间相互作用较强,考虑多馈入因素后长三角地区受端系统仍属较强交流系统.     

交直流系统对多馈入短路比的影响研究

多馈入短路比（MISCR）是反映含多馈入直流输电系统的受端电网强度的重要指标,但现有研究中一些文献对于多馈入短路比存在理解偏差。该文首先从多馈入短路比的定义出发,介绍两种表达方法：等值阻抗法和影响因子法,并以n回直流馈入为例对两种方法的一致性加以证明;分析直流馈入回路数增加时多馈入短路比的变化规律,剖析现有的个别文献误以为MISCR可能高于单馈入短路比的本质原因;最后对影响多馈入短路比的各种因素,如直流额定功率、戴维南等值阻抗以及联络阻抗进行了仿真分析。     

静止同步补偿器对高压直流输电系统运行极限的影响

为了研究静止同步补偿器(STATCOM)对高压直流(HVDC)输电系统稳定性的改善作用,分析了不同容量的STATCOM对HVDC输电系统运行极限的影响.在PSCAD/EMTDC中搭建了含有STATCOM的HVDC输电模型,分别分析了在逆变侧交流母线发生故障和连接较弱受端系统情况下,STATCOM对单馈入HVDC输电系统的影响.此外,搭建了含有STATCOM的双馈入HVDC输电系统,研究了STATCOM对多馈入HVDC输电系统运行极限的影响,以及直流子系统之间的电气距离对STATCOM改善作用的影响.仿真结果表明:接入STATCOM可以使HVDC输电系统在较低的短路比情况下稳定运行;随着STATCOM容量的增大,系统临界短路比的降幅逐渐减小;在多馈入直流系统中,随着子系统之间电气距离的增大,STATCOM对远端子系统临界短路比的改善作用降低.     

多馈入交直流系统广义短路比的影响因素分析

多馈入交直流系统已经在我国南方电网和华东电网中普遍形成,多馈入广义短路比作为一种新型的指标能有效的评估多馈入交直流系统受端的强弱,是多馈入直流系统规划中的一种重要的参考指标,研究基于多馈入广义短路比的定义分析了直流落点间的联络阻抗、受端交流系统的等值自阻抗、直流功率等因素对多馈入广义短路比的影响及变化规律,所得的结论对于多馈入交流系统的规划及运行具有理论的指导意义,最后通过以在CIGRE标准测试系统的基础上扩展得到的两馈入系统为例,验证了理论推导所得结论的正确性。     

多馈入直流系统短路比和有效短路比研究

传统短路比作为评价与直流输电系统相连交流系统相对强弱的重要量化指标,在单馈入直流系统中得到了广泛应用;但是这种短路比定义不适用于多馈入直流系统,所以,给出合理的多馈入短路比定义是十分必要的。目前学术界存在两种多馈入短路比计算方法,即等值阻抗法和影响因子法。在综述两种方法的基础上,证明了两种方法的一致性;同时指出了前人在理解等值阻抗法时的误区。将BPA中3机9节点系统进行改造,得到三馈入直流系统模型。在此模型中,通过计算和仿真,验证了等值阻抗法和影响因子法的统一性;另外,也得到了多馈入短路比小于单馈入短路比的结论。     

含整流站接入的多馈入直流系统强度评估

现有的多馈入短路比的定义无法准确描述含有整流站接入的多馈入系统强度,需要对其进行改进。建立了含有整流站的双馈入测试系统,采用最大功率曲线法,在一系列参数研究的基础上提出了新的多馈入系统有效短路比的定义。通过对处于临界稳定下的的三馈入直流系统以及逆变站过电压计算,验证了新的多馈入系统有效短路比的定义的有效性。     

多馈入交直流系统短路比的定义和应用

随着我国电网的发展,南方电网和华东电网出现了多馈入交直流系统。由于传统短路比不能考虑直流间的相互作用而亟待提出适用于多馈入交直流系统的短路比定义。通过理论分析推导多馈入短路比,证明传统短路比是多馈入短路比的特例。通过提出的多馈入交直流系统的解耦模型推导多馈入临界短路比的函数表达式,证明多馈入临界短路比与电压灵敏因子的等价关系,提出判断多馈入交直流系统强弱的指标。最后,通过理论分析和算例仿真说明利用多馈入短路比指标判断电压稳定、动态过电压、谐波谐振的有效性,证明所提出指标的合理性及在电网规划和运行中的重要作用。     

基于等效运行短路比的多直流馈入系统静态电压稳定分析

由于现有短路比指标未考虑多直流馈入系统灵活多变的影响,导致现有短路比指标临界值不明确,难以准确评估多直流馈入系统临界电压稳定。针对上述问题,该文提出一种新的指标,等效运行短路比(equivalentoperatingshort circuitratio,EOSCR),以此评估多直流馈入系统静态电压稳定。首先,基于节点电压电流关系,将多直流馈入系统等效为等值单馈入模型。以等值单馈入模型为基础,基于扩展雅克比矩阵推导出等效节点功率灵敏因子(equivalentnodal power sensitivity factor,ENPSF)为后续理论分析奠定基础。其次,基于ENPSF提出EOSCR并且给出EOSCR的理论临界值。最后,基于PSCAD/EMTDCTM与MATLAB仿真,验证所提指标的有效性。通过与现有指标的对比,等效运行短路比能更准确的评估多直流馈入系统临界电压稳定。     

计及并联电容器补偿的多馈入交直流系统改进有效短路比指标

多馈入有效短路比能够同时反映交流系统强弱和直流系统间相互作用,是进行多馈入交直流系统分析和评估的重要指标,但是在实际工程应用中仍出现了指标计算结果与系统实际电压稳定不相符的情况。在推导并联电容器补偿对短路电流影响的数学关系的基础上,分析得出现有的多馈入有效短路比指标由于未考虑并联电容器补偿时存在不足而具有局限性。针对这个问题,提出一种能够计及并联电容器补偿的改进多馈入有效短路比指标,该指标通过将系统并联电容器容量折算到直流落点处来进一步计及其给系统电压稳定带来的影响,并给出所提改进短路比指标的计算公式。以修改的新英格兰39节点系统为例,研究了并联电容器补偿对系统电压稳定性的影响,分析了现有多馈入短路比和所提改进指标与并联电容器补偿的容量和补偿位置的关系,研究结果表明,所提改进有效短路比指标比现有多馈入有效短路指标更能够准确地反映交流系统的强弱程度。最后通过浙江电网仿真验证了所提改进有效短路比在描述多馈入交直流系统强度的准确性和适用性。     

多馈入直流输电系统短路比指标的有效性分析

从多馈入直流系统功率稳定性角度出发,基于两馈入直流输电系统简化模型,研究了多馈入直流系统功率稳定性与多馈入有效短路比之间的定量关系.分析结果表明:多馈入有效短路比不能完全反映直流系统的功率稳定性,两者之间难以建立明确的定量关系;当受端电网直流馈入数较多时,各回直流系统的临界多馈入有效短路比将可能远小于1.5.     

应对多馈入直流换相失败的同步调相机布点方法

特高压直流输电网受端交流故障诱发的直流换相失败会造成系统短时大量功率短缺,对系统安全稳定性带来巨大威胁。同步调相机因其强大的动态无功支撑能力,在应对多馈入直流换相失败及加快系统暂态恢复过程方面受到了越来越多的关注。从多馈入直流间相互作用角度出发,分析了调相机应对多馈入直流换相失败的优势,结合多馈入交互作用因子、多馈入有效短路比及相对暂态电压跌落面积指标,逐层确定最佳的动态无功补偿站点,提出一种可运用于工程实际的调相机应对多馈入直流换相失败的布点方法,并在华东电网数据典型运行方式的基础上进行了仿真验证。     

采用多馈入交互作用因子判断高压直流系统换相失败的方法

目前对多馈入交直流受端系统的交流故障是否会导致多回直流同时换相失败的问题主要是借助于仿真工具进行分析,这种方法计算量大,并且耗时长。为此提出了一种利用多馈入交互作用因子快速判断直流系统换相失败的方法。基于节点阻抗矩阵对多馈入交互作用因子进行定义,通过最小熄弧角判断标准推导出临界多馈入交互作用因子的通用表达式,提出了基于临界多馈入交互作用因子的换相失败判断方法:某一回直流逆变侧换流母线发生三相短路故障时,如果另一回直流与该直流间的多馈入交互作用因子大于临界多馈入交互作用因子,则认为另一回直流系统也会同时发生换相失败。小算例系统和实际电网的研究结果证明了该指标和方法的准确性和有效性。     

基于广义短路比的多馈入直流系统受端电网结构优化方法

大规模直流多点馈入导致受端交流系统电压支撑能力相对变弱,电压稳定问题突出。因此亟须提升受端交流系统强度,但这在加强交流系统电气联系的同时也加剧了短路电流水平。受端交流系统的结构同时影响系统强度和短路电流水平,优化系统结构有助于协调系统强度与短路电流水平之间的矛盾。基于广义短路比的灵敏度分析和支路追加法,文中提出了一种电网结构优化方法。首先,分析了广义短路比和短路电流水平之间的变化关系;其次,研究了交流系统结构调整对上述2项指标的影响,分析了协调2项指标后的系统结构调整综合效益;最后,对不同直流落点进行分类,给出相应的受端交流系统结构优化调整策略。仿真算例验证了所提策略的可行性和有效性。     

加装同步调相机对多直流馈入受端电网的影响分析

随着直流的大规模馈入,受端电网运行特性发生显著变化,大量本地机组关停,导致动态无功储备和电压支撑不足问题凸显,电网承受扰动能力下降,因此迫切要求配置同步调相机等动态无功补偿装置。通过仿真软件对电网加装调相机前后的电压稳定裕度、引起直流换相失败的交流故障范围及短路电流水平进行仿真计算和比较分析,全面评估了多直流馈入受端电网中时加装调相机后对系统运行的影响。该研究为同步调相机布点配置和参数选取提供有效参考和依据,有助于推进多直流馈入大受端电网时同步调相机配置工作的开展。     

面向电网规划的多馈入直流换相失败功率冲击模拟方法

多直流馈入受端电网的交直流、多直流耦合交互特性显著,由交流故障引发的多回直流换相失败问题已经成为影响受端电网安全稳定运行的关键约束。但在电网规划阶段,因缺乏直流工程的实际参数,相关部门仍采用CIGRE推荐的准稳态简化模型开展电网安全稳定分析计算,获取的直流换相失败对交流电网的功率冲击特性严重偏离实际情况。在综合考虑直流近区无功支撑能力对换相失败恢复的影响,并计及因多馈入直流间交互作用导致的非换相失败直流功率扰动基础上,提出一种提高多馈入直流换相失败对交流电网功率冲击模拟精度的仿真方法。实际多馈入直流受端系统的仿真算例验证了该方法的有效性。     

多直流馈入系统功率调控与机组出力恢复协调优化

含多直流馈入的受端电网发生大停电后,充分发挥直流系统启动后的调控能力是加快负荷恢复进程的重要手段,同时对系统恢复控制提出了更高的要求。在此背景下,提出了一种多直流馈入系统功率调控与受端系统机组出力恢复协调优化方法。首先,从直流系统逆变站的功率调控特性和多直流馈入系统与送/受端交流系统的交互作用这2个层面分析多直流馈入系统的功率调控特性,并建立相应的功率调控约束模型;然后,以机组爬坡时间和直流系统功率调控时间最短为目标,综合考虑直流系统、送/受端系统的约束条件以及常规发电机组的恢复运行约束等因素,建立直流馈入量调整模型,计及系统功率平衡、电压和频率安全、旋转备用等约束,构建多直流馈入受端系统的机组出力优化模型。在此基础上,将该问题建模为双层混合整数线性规划模型,实现传统机组出力和各直流传输量的协调优化,最小化机组出力调整时间,并达到避免直流传输量小幅调整的调度目标。最后,以含多直流馈入的IEEE 30节点、IEEE 118节点系统以及含多风电场的IEEE 30节点系统为算例验证所提模型的有效性。     

混合多馈入直流作用下江苏受端电网安全稳定性评估及改善

混合馈入直流系统一般指电网换相换流器（line commutated converter,LCC）和模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）混合馈入的直流系统。目前,含有多个直流落点的混合多馈入直流系统已在受端电网规划中得到采用,但其对系统安全稳定性的影响尚未明确。为了对混合多馈入直流作用下受端电网的安全稳定性进行量化评估,首先总结了7种评估指标,并形成了一套评估方法。然后,以江苏电网为例进行了分析,说明江苏受端电网的安全稳定性不足,直流系统换相失败是最严重的问题。针对现存问题,先后提出了将彬长直流逆变侧改用MMC的方案1,以及进一步构建受端以MMC为主的多端直流系统的方案2。最后,对2种方案应用效果进行了定量评估,结果说明采用MMC换流站并构建多端直流系统将提升受端电网安全稳定性,也验证了所提评估方法的有效性。     

含SVG的新能源多馈入系统振荡分析和广义短路比计算

弱电网中静止无功发生器(SVG)与新能源设备交互作用明显,如何分析含SVG的新能源多馈入系统的振荡特征是个难题.为此,建立了SVG和新能源联合运行且网络结构保持的系统动态模型,提出了考虑SVG影响的新能源多馈入系统广义短路比计算方法,并用于判断系统是否稳定以及量化系统稳定裕度.首先,推导了网络结构保持的模型的系统传递函数矩阵和特征方程;然后,基于模态摄动理论构造了可近似多馈入系统主导特性的等效同构多馈入系统,并严格论证广义短路比可用于分析含SVG的新能源多馈入系统的振荡稳定裕度;最后,给出了考虑SVG影响的新能源多馈入系统广义短路比及其临界值计算方法,以及电网强度和系统振荡稳定裕度的量化方法.仿真算例说明了所提分析和计算方法的有效性.     

计及电压弹性力的多动态无功装置优化运行

为提升受端电网电压支撑能力和减少直流连续换相失败风险,文中提出一种多动态无功装置运行优化方法。首先,考虑故障后电网电压恢复速度和直流熄弧角变化关键特征,提出适用于受端电网的电压弹性评估指标,精确衡量受端电网故障后的电压恢复能力;然后,以电压弹性最大为优化目标,多动态无功补偿装置无功出力为优化变量,考虑受端电网潮流平衡、节点电压上下限等稳态约束和暂态约束条件,建立多维非线性含微分方程的数学优化模型;最后,采用粒子群算法对上述模型进行优化求解,以实际苏州南部电网为例进行仿真验证,结果表明文中方法可有效提升短路故障后电网电压恢复速度,并减少直流连续换相失败次数。     

多馈入交直流系统电压稳定性研究

将交直流输电系统的电压稳定分析分为静态电压稳定和动态电压稳定两类,并对现有的电压稳定研究方法进行了总结,分析了各方法的优缺点。探讨了多馈入交直流系统在电压稳定方面尚待解决的问题以及未来的研究方向,认为制定适用于多馈入交直流系统的短路比指标,以及建立适合大扰动分析的系统动态模型将是下一步的研究重点。