交直流电力外送通道的协调控制分析

针对高压直流大功率运行时发生换相失败、再启动等故障可能引起大量不平衡功率在送端交流电网涌动甚至造成交流电网解列的问题,对比了受端故障引起的直流故障与人工设置直流故障的影响,发现用人工设置直流两次同时换相失败代替扫描受端交流故障可兼顾安全性和可操作性。比较了定功率总和情况下直流不同功率组合故障时对送端交流断面的功率冲击,提出了用直流功率之和作为分档标准。分析了送端电网开机位置及容量对直流冲击的支持作用,提出了送端交流电网开机容量分档控制策略。应用PSASP软件分析了满足直流满功率运行对交流外送断面的约束以及保证交流外送断面能力对直流功率的需求。提出了交流断面的预控策略,在保证电网安全的基础上可提高交直流协调外送能力。     

高比例水电多直流送端电网频率稳定协调控制技术及实践

针对异步联网运行后,高水电占比多直流外送西南电网面临的超低频振荡和频率失稳风险,构建了高比例水电多直流送端电网频率稳定控制框架。在传统控制措施基础上引入直流频率控制和紧急调整功能,提高送端电网频率稳定防御能力。基于直流频率控制器对送端电网频率响应特性的影响分析,提出了直流频率控制器与一次调频的配合关系以及考虑直流功率偏差的二次调频方法。提出了兼顾频率稳定和故障后潮流控制的多直流协调紧急功率调制方案。并通过实际故障后交直流协调控制系统实际动作情况,论述了频率稳定协调控制技术的有效性。     

柔性直流与常规直流协调的紧急功率支援策略研究

柔性直流(VSC-HVDC)具有响应速度快、有功无功解耦、可向交流系统提供无功支撑等运行特性。将柔性直流纳入电网紧急控制系统,可在提升交直流电网暂态稳定性基础上降低常规切机切负荷控制的代价。基于扩展等面积法则(EEAC),研究直流紧急功率支援提高故障后系统暂态安全稳定性的机理;通过对不同类型直流功率调制的对比研究,指出柔性直流与常规直流(LCC-HVDC)的紧急功率支援在改善故障后系统功角恢复方面存在差异,紧急控制应考虑不同类型直流的控制优先级;提出为保障故障后电网暂态稳定所需直流紧急支援功率计算方法,并结合不同故障情况下直流功率支援的优先级制定相应的紧急协调控制策略。     

考虑条件控制断面的跨区高压直流发输电系统发电计划模型

清洁能源基地的高压直流外送计划较少考虑受端电网的用电需求,随着外送规模的不断扩大,给受端电网带来较大的安全稳定运行压力。为此,文中提出了一种考虑条件控制断面的跨区特高压直流发输电系统与受端电网系统联合优化的发电计划模型。建立了特高压直流功率的步长调整模型,其满足了高压直流联络线运行的各项要求,充分发挥了高压直流联络线可灵活调节的特点,提高了直流联络线计划的可执行性。另一方面,建立送端梯级水电站联合调度模型来满足水电机组振动区特性等各项运行约束,并保证清洁水电资源的优先发电与水电计划的工程实用性。更进一步,建立条件控制断面模型,其能有效处理断面限值与机组开机台数耦合的问题,保证直流功率相关断面的安全稳定运行。基于国内某跨区互联电网系统的实际数据,验证了该模型的有效性,所提方法可促进清洁能源跨区大范围消纳,降低大电网供电成本,并缓解受端电网安全稳定运行压力。     

含大量风电场的地区电网孤网后稳定控制策略分析

针对含大量风电场的地区电网,外送时联络线发生永久故障造成地区电网孤网后,运用PSASP程序仿真分析电网电压、功角稳定问题的动态过程,提出稳定控制策略,并对不同的稳定控制策略进行了分析。结果表明,不同运行方式下,采用不同的控制策略,可以保证孤网稳定运行,该结果可为此类事故的处理提供依据。     

含柔性直流电网紧急频率协调控制策略

基于常规直流功率提升的紧急频率控制需消耗大量无功功率,导致电网电压稳定性下降。柔性直流输电具有有功、无功解耦、可动态提供无功支撑等优势,在此基础上分析了提升直流输电功率实现电网发生功率缺额时频率控制原理。提出一种基于柔性直流输电技术与常规直流输电技术的紧急频率协调控制策略,以频率控制对系统电压稳定性负面影响最小为目标,计及近区电网交流断面潮流安全约束,建立线性优化模型求解得到系统有功缺额下各直流功率紧急提升量。对华东电网某实际算例进行仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。     

多馈入直流输电系统的辅助协调控制设计

直流功率调制是一种具有巨大潜力的电力系统控制措施.当交直流系统受到大扰动时,利用直流系统的短时过载能力,快速调制直流系统注入交流系统的有功功率,弥补暂态过程中送、受端的有功功率不平衡,提高系统的暂态功角稳定和频率稳定.为满足功率调制工程方面的需求,设计了辅助功率/频率控制系统,详述了其协调控制策略及运行方式、具体结构....     

水电汇集多直流弱送端电网稳定控制及系统保护方案

渝鄂柔性直流背靠背和藏中-昌都联网工程投运后,具备水电汇集多直流弱送端特征的西南电网规模显著减小且长链式弱互联结构突出,电网安全稳定特性面临深刻变化。在深入分析西南电网运行特性和面临风险的基础上,指出了现有安全稳定控制策略的不足,提出了适应西南电网差异化稳定控制需求的系统保护架构和功能配置方案,并阐述了其关键技术。该系统中全网功角稳定控制、频率控制、电压控制、低频振荡和超低频振荡抑制,以及全景状态感知与监测等功能,可提高西南电网水电送出能力,支撑西南乃至国家电网安全稳定运行。     

功角失稳与暂态过电压并存型锡盟交直流弱送端系统特性分析

目前我国电网呈现出大容量直流和高比例新能源集中接入的特点,直流和新能源扰动冲击给电网运行带来深刻影响,亟需开展深入研究。文中旨在研究功角失稳与暂态过电压并存型弱送端系统的特性,首先分析了不考虑风电接入的功角稳定特性,研究了交直流功率分配对功角稳定水平的影响;然后分析了考虑风电接入的功角稳定特性,研究了风火出力分配对功角稳定水平的影响;接着分析了考虑风电接入的暂态过电压特性,研究了风火出力分配对暂态电压峰值的影响;最后分析了功角稳定和暂态过电压的交互影响特性,以及两者对送端系统外送能力的综合影响。通过锡盟交直流弱送端系统实际算例进行了仿真验证,研究成果可为新形势下大电网安全稳定运行提供技术参考。     

基于VSC-HVDC异步互联系统联网转孤岛运行稳定控制策略

以渝鄂背靠背柔性直流工程为案例,对交流联络线N-2故障跳开形成柔直+交流近区局域电网孤岛运行方式下系统存在的主要稳定问题及其特征进行分析。建立了能够准确反映渝鄂柔性直流系统、九盘地区电网实际特性的电磁暂态仿真模型,重点围绕联网转孤岛的暂态特性展开了研究,对开机、负荷以及机组旋备关键影响因素进行了敏感性分析。通过时域仿真分析法给出了不同运行方式下、不同应对措施下,保障联网转孤岛系统稳定运行的交流联络线潮流预控范围,并据此提出了九盘地区联网转孤岛运行的稳控策略,为渝鄂柔性直流系统的安全稳定运行提供了技术支撑。     

受端不同步系统交直流通道外送能力耦合特性分析

针对仿真中发现的电源中心交直流通道外送能力耦合的特点进行理论研究,研究对象是受端为非同步电网的交直流外送通道暂态功角稳定性.对交直流外送系统进行等值数学建模、直流系统故障进行简要讨论后,给出交直流外送系统的转子运动方程,并展开功角稳定性分析.在此基础上,对交直流通道外送能力的耦合特性进行推导发现:增加直流外送功率能够提高交直流通道总外送能力;增加交流通道外送能力须调减直流外送功率,同时交直流通道总外送能力下降,且交流通道外送能力提高量小于直流外送功率调减量.在实际电网的基础上进行算例分析,仿真结果验证了理论分析的正确性.最后,通过一个简化系统对所得结论的工程应用进行简要讨论,从而为实际运行与后续研究提供参考.     

考虑受端电压水平的异步互联紧急控制协调策略研究

当送端电网仅通过多条高压/特高压常规直流或柔性直流线路与受端电网相连构成异步互联电网时,若大容量直流发生闭锁,将引发送端及受端系统的频率及电压问题。本文针对异步联网后的多直流孤岛系统,基于直流系统的快速性及可控性,提出一种针对直流闭锁故障紧急状态下功率支援的协调控制策略。首先,通过综合考虑交流电网强弱、潮流转移的影响,提出了考虑受端电压水平的有功功率分配算法。其次,通过对直流功率提升/回降、FLC、稳控切机以及分轮次切机等不同控制措施的协调配合,提出了一套多直流孤岛系统协调控制策略。最后构建了一套协调控制系统并通过南方电网2016年夏大方式下的RTDS仿真模型验证了此系统的有效性。     

含大量风电场的地区电网联络线N-1故障下稳定控制策略分析

针对含大量风电场的地区电网外送时,联络线发生N-1故障后,地区电网发生电压、功角稳定问题的动态过程,运用PSASP程序仿真分析,提出稳定控制策略,并对不同的稳定控制策略进行了分析。计算结果表明:不同的策略对地区电网的电压、功角恢复影响较大,该结果可为此类事故的处理提供依据。     

双单元柔性直流背靠背输电系统自动角差控制方法

基于双单元柔性直流背靠背输电系统(back-to-back flexible DC transmission system, DC-BTB)两侧为同步交流电网的应用场景,提出一种根据DC-BTB两侧交流电网电压幅值和相角的变化自动调整DC-BTB有功功率的自动角差控制方法。针对双单元DC-BTB结构,提出单元间有功功率分配方法,研究自动角差控制下单元闭锁和交流故障的暂态特性。在实时数字仿真(real time digital simulation, RTDS)系统中搭建双单元DC-BTB模型进行仿真分析,结果表明自动角差控制稳态下功能投退冲击小,单元闭锁或交流故障穿越后能维持系统稳定运行。仿真结果验证了所提控制方法的有效性。     

提升电网运行的交直流系统协调控制策略研究

四川西部电网建设有多回水电送出500 kV交流输电通道,大容量水电送出通道严重故障方式下电网交流系统可能出现一定的低频运行风险。为改善川西交流电网严重故障方式下系统全网暂稳水平及帮助恢复交流系统频率,提出了提升电网运行性能的交直流系统协调控制策略。该策略具体包括:4回±800 kV特高压直流输电系统利用直流功率调制功能与交流系统间实现协调控制;协调控制目标效果;不同故障点交直流协调控制模式的选择(分散/集中两种协调控制模式);直流调制功率释放转移至交流电网后,其对交流电网热稳安全与电网经济性运行的影响分析。所提特高压直流输电系统与交流电网间的协调控制策略,可作为帮助分析研究交直流混联系统电网运行状况与提升电网安全经济运行水平举措的技术参考。     

交直流耦合作用弱化稳定性机理及应对措施

继"十一五"末复龙—奉贤特高压直流投运后,2014年四川复龙地区还将投运溪洛渡—浙江±800kV/8 000MW特高压直流输电工程。由于配套溪洛渡电站部分机组先于直流投运,为充分利用水电,2013年溪洛渡电站将通过长链型交流通道,经复龙换流站接入四川主网。研究表明,复龙换流站交流出线故障,由于网架结构薄弱和交直流耦合作用等不利因素影响,送端机组存在第2摆暂态失稳和功角增幅振荡等稳定问题,并成为制约水电充分利用的关键因素。文中通过送端混联电网受扰后特征量动态轨迹分析,揭示了直流功率快速恢复导致送端机组回摆过制动继而引发第2摆暂态失稳,以及直流送电功率随振荡中心电压起伏而"助增促降"交流线路功率波动,弱化系统振荡阻尼的物理机理。提出了相应的控制措施,为过渡期水电大容量外送提供了重要技术支撑。     

考虑定功率-定关断角方式的交直流协调三级电压控制方法

在送-受端定功率-定关断角(CP-CEA)的直流控制方式下,两侧换流站调压控制的相互耦合会导致交直流系统自动电压控制(AVC)不协调情况下的额外动作问题更突出。为此,文中提出了考虑CP-CEA方式的交直流协调三级电压控制方法。在常规交流系统三级电压控制模型的基础上,新模型增加了直流线路有功损耗目标、送-受端换流关口无功的控制死区约束以及直流电压和触发角的安全运行约束,从而实现了受端交流系统三级电压控制对直流系统的协调作用。以IEEE 39节点修正系统和实际河南电网为例,仿真验证了所建模型的有效性。仿真结果表明,所提方法不仅可以避免因交流系统潮流波动引起的换流站离散调压设备动作,而且能有效降低交直流系统有功损耗。     

促进跨区新能源消纳的直流联络线功率优化模型及分析

提出了一种考虑直流联络线功率阶梯化运行、送端电网与多个受端电网跨区协调的常规能源与新能源联合优化的发电计划模型。建立了直流联络线功率阶梯化运行的数学模型,该模型满足直流功率调整的各项特性要求,包括直流功率阶梯化、相邻时段不可反向调整、稳定运行持续时间、日交换电量不变等约束,既充分发挥了直流联络线可灵活调节的特点,又避免了高压直流换流设备的频繁转换,提高了直流联络线计划的可执行性。同时,该模型可考虑多个跨区互联电网间的多条输电通道,以及送受端电网间的系统负荷互补性和新能源接纳能力,实现了送受端电网间的协调调度,促进新能源在更大空间范围内消纳。基于国内某跨区互联电网的实际数据,验证了所提模型的有效性。     

水电送出电网直流承载能力评估及提升措施优化

为了量化水电送出电网单一直流及直流群承载能力,提高送端电网清洁能源消纳水平,提出送端电网直流承载能力评估及提升方法。首先,分析直流承载能力受潮流组织、频率稳定、电压稳定、超低频振荡影响的特性,提出受安全性约束的直流承载能力计算方法。在此基础上,量化不同工况和故障下电网的运行风险,构建规划措施优选模型。最后通过对投资收益最大措施的搜索,实现电力规划与运行的协调。实际电网仿真结果表明,该方法能够为措施的选型、布点提供参考,最大程度提高直流承载能力。     

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。