多区域交直流互联系统的频率稳定控制

电力系统频率稳定性是衡量交流系统是否安全稳定运行的一项重要指标.当互联网交流系统遭受较大的负荷突变时,系统频率受到扰动会产生区域间的频率振荡.为抑制交流系统的频率振荡,根据交直流系统中直流传输功率可进行快速调节和具有短时过载能力的特点,提出了将传统的负荷/频率控制(LFC)和直流功率调制进行协调控制的方案,并采用重叠分解技术和线性二次型最优控制理论相结合的方法设计了直流功率调制控制器.对一个典型的三区域交直流并联系统进行数字仿真,结果表明,该协调控制方案一方面利用直流功率的快速调节抑制了区域间的频率振荡和功率振荡,有效地降低了负荷变化时频率的最大偏移,另一方面利用传统的LFC消除了频率的稳态误差.     

直流调制策略改善交直流混联系统的频率稳定性研究

为了抑制交直流混联系统的负荷突变而引起交流系统的频率振荡,提出变结构的直流功率调制和快速汽门最优控制的协调控制策略。首先建立交直流系统的简化模型,通过交叠分解的方法将模型分解为2个独立的子系统,对子系统采用直流功率的变结构控制,切换函数采用最优控制设计。该控制策略实现简单,能显著减少频率偏差的首摆峰值,但稳态误差较大。因此采用发电机的快速汽门最优控制来协调控制频率,采用线性最优理论设计快速汽门综合控制器。对采用这2种控制器的输电系统,在负荷发生扰动的情况下进行仿真。结果表明,变结构的直流调制在扰动发生的初期能显著抑制频率振荡,汽轮发电机的调速器与直流功率调制器相结合,减少了稳态误差。     

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....     

MMC－MTDC输电系统频率协调控制策略

针对交流系统通过MMC-MTDC实现异步联网后无法实现区域间频率支撑的问题,参照交流系统功-频特性和柔性直流输电系统直流电压下垂特性设计了3种频率协调控制策略:固定频率控制、频率偏差PI控制和功率估算频率控制。固定频率控制将频率参考值设定为常数来获得功率支撑量;频率偏差PI控制是将频率事故换流站的频率与参与协调控制换流站的频率平均值之差作为PI控制器的输入量来获取功率支撑量;功率估算频率控制根据事故换流站交流侧频率的实时变化,利用功-频静特性系数估算功率变化量来决定换流站的功率支撑量。在PSCAD仿真软件中搭建了异步联网交直流系统进行仿真验证,仿真结果表明了所提3种利用MMC-MTDC实现区域间频率协调的可行性和有效性。     

直流功率调制在交直流系统中抑制低频振荡的研究

随着电网规模的不断扩大,高压直流输电在远距离、大容量的输电中具有明显优势,已成为电网的重要组成部分。该文以交直流多区域互联系统中区域间低频振荡问题为研究对象。以具有交直流并行联络线的四机两区域系统为模型,采用Prony分析法和时域仿真方法,利用直流功率调制技术对低频振荡现象进行研究。仿真表明,直流功率调制可以增强系统的阻尼,抑制电网区域间的功率振荡,而且可以提高交直互联系统的暂态稳定性。     

非并联运行交直流系统直流调制原理及附加控制器设计

针对交直流非并联运行的系统结构,首先理论推导了该结构下利用直流功率调制抑制交流系统低频振荡的机理,并给出了影响直流调制效果的关键因素;然后引入扩展留数比指标作为直流附加控制器输入信号选择依据,采用测试信号法对系统进行小干扰稳定分析和扩展留数比计算,按照补偿留数相位的方法对直流附加控制器参数进行整定;最后通过测试算例和西北电网实际工程算例仿真验证了所设计的直流附加控制器能够有效阻尼非并联运行交直流系统的区域间功率振荡。     

四川多回±800kV直流外送系统直流有功功率协调控制

金沙江1期工程和特高压交流输电系统建成后,四川将形成特高压交直流混联系统。电网结构更加复杂,电网安全稳定运行的压力进一步增大。针对四川交直流混联电网的特点,选择直流功率协调控制作为提升四川电网安全稳定水平的技术措施。提出了交直流协调控制中直流附加控制器输入信号的选取原则,评估了多回特高压直流有功协调控制对2012年四川电网丰大极限方式下系统稳定性的影响。结果表明:当交流线路出现故障时,通过直流有功功率的快速调节,承担原有交流线路输送的部分或全部功率,可以提高系统抵御严重故障的能力。     

多回直流输电系统间协调控制的的研究

结合南方电网的实际情况,综述了直流输电系统调制控制对改善交流系统动态和暂态稳定性的作用,对多回直流输电系统间功率调制功能协调控制的可行性和必要性进行了分析,提出了在南方电网内对多回直流输电系统调制功能进行协调控制的构思,针对多回直流调制功能在不同控制策略下的计算分析表明,多直流输电系统的协调控制减少了送端系统切机和受端电网切负荷,对改善南方电网交流稳定性方面有重要作用,根据研究结果提出了协调控制实现的初步方案。     

基于变结构控制理论的高压直流附加频率控制器设计

针对因故障扰动或负荷投切引起电力系统频率振荡的问题,提出一种基于变结构控制理论的高压直流附加频率控制器设计方法。利用TLS-ESPRIT算法辨识出系统的低阶线性化模型;基于二次最优型的变结构控制原理设计高压直流附加频率控制器,通过直流功率的快速调节来抑制交流系统中因功率不平衡引发的频率振荡;利用极大极小值原理和改进粒子群优化算法对控制器参数进行优化。在PSCAD/EMTDC中搭建某实际电网模型进行仿真验证,并与传统PI控制器进行对比分析。仿真结果表明所提控制器对不同故障引发的系统频率振荡都具有更好的抑制效果,能明显提升系统频率稳定性,且具有较强的鲁棒性。     

特高压直流分层接入下交直流系统中长期电压稳定协调控制

与传统特高压直流单层接入方式相比,分层接入方式从电网结构上改善了交流系统对多馈入直流系统的接纳能力和电压支撑能力,在潮流分布与控制上更加灵活、合理。为了充分利用分层接入直流系统快速功率调节能力,避免或减少中长期电压失稳过程中切负荷造成的经济损失,文中提出一种特高压直流分层接入下的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,基于直流分层接入系统准稳态模型,推导了不同直流控制方式下换流母线电压对分层接入直流逆变器传输功率的灵敏度解析表达式,并建立交直流系统电压轨迹预测模型。综合考虑直流电流和高、低端逆变器熄弧角的调制,基于预测轨迹构建协调电压控制的滚动优化模型,对直流分层注入功率和交流系统各电压控制手段进行协调控制。对山东电网规划系统的仿真分析表明,所提方法能够有效协调直流传输功率在交流电网中的分配,提高了系统电压稳定性并减少了切负荷损失。     

基于概率法的交直流混联系统小干扰稳定性分析与改善

高压直流输电广泛运用于区域电网互联,使得传统交流低频振荡问题越发复杂。大多数对交直流低频振荡的研究都是针对单一运行方式的,本文采用概率法研究多运行方式下交直流混联系统的低频振荡特性并加以抑制。利用插入式建模技术(PMT)建立交直流输电系统和附加直流功率调制的小干扰模型;计算多运行方式下的概率潮流,采用混合中心距和半不变量结合Gram-Charlier级数展开的方法求解概率特征根。基于含交直流混联的四机两区域系统,分别使用中心频率法和测试信号法设计电力系统稳定器(PSS)和附加直流功率调制器(DCM)。根据控制效果提出DCM和PSS参数分步设计的协调原则,仿真结果表明系统小干扰概率稳定性得到明显改善。     

提高交直流系统暂态稳定的非线性最优协调控制

针对交直流系统中影响暂态稳定的主要因素,即电磁转矩和机械转矩之间不平衡的问题,结合直流传输功率可进行快速调节的特点,提出了将直流功率调制和汽门开度进行协调控制的方案,以提高交直流系统的暂态稳定性.由于交直流系统为多输入多输出的非线性系统,控制方案采用了非线性系统状态反馈精确线性化理论和线性最优控制理论相结合的设计方法....     

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。     

交直流并联系统稳定器与附加控制器协调控制设计

针对具有低频振荡现象的交直流并联系统,建立了单机无穷大系统的小干扰线性化模型,在对其进行低频振荡机理分析的基础上,设计了电力系统稳定器 (PSS)和直流附加控制器 (DCM)进行直流调制.当两种控制器分别控制和协调控制时,对低频振荡的抑制作用进行了比较,结果证明对于含有直流线路的系统,应该利用PSS和DCM协调控制,才能较好地抑制低频振荡.     

交直流互联系统非线性自适应控制规律设计

针对舍有多台发电机的交直流互联系统,为了提高交直流输电系统的稳定性,应用非线性自适应控制设计方法,通过递推法得到了应用于交直流互联系统直流功率调制的非线性自适应控制策略,该控制规律包含了对系统中未知参数的动态估计,用以阻尼交直流互联系统的区域间功率振荡。最后,获得了交直流互联系统的非线性自适应直流附加控制器的一般表达式。4机系统的仿真结果表明,与传统的线性直流功率调制相比较,所设计的控制器对联络线的功率振荡具有良好的阻尼功能;特别是当系统中出现大的扰动时,更能体现该控制器的良好性能。     

系统保护中跨区直流频率调制与紧急功率支援的协调控制

为了保障中国特高压交直流混联电网的安全稳定运行,国家电网有限公司积极开展电网系统保护的构建,以提升电网的综合安全防控能力。但随着跨区直流作为灵活控制资源在系统保护中的应用,必须考虑直流功率快速变化会同时对送受端电网造成影响。在梳理中国电网系统保护建设的基础上,系统分析了基于频率响应的直流频率调制对大区电网系统保护的影响,进而从保障电网安全稳定运行和提高跨区控制资源利用效率的角度,提出了综合电网就地和远方信息的直流频率调制与紧急功率支援的协调控制方案,实现大区电网系统保护间的协调动作。最后,基于实际电网仿真算例验证了所提控制方案的有效性。     

高压直流附加控制对强迫振荡的抑制作用

强迫振荡成为电网动态稳定的主要问题之一,可能引起区域联络线有功功率大幅振荡。分析了多机系统强迫振荡的原理,设计了高压直流附加阻尼控制器,分析了不同扰动源位置、频率以及直流输送功率下高压直流附加控制器对强迫振荡的抑制效果。2区4机交直流系统的仿真结果表明,高压直流附加控制器对强迫振荡的抑制效果与扰动源位置关系不大,主要取决于扰动源频率和直流输电功率水平;当扰动源频率等于区域间振荡频率时,抑制效果最佳;直流输送功率越大,强迫振荡的抑制效果越好。     

基于混合储能的交直流混联微电网功率分级协调控制策略

针对交直流混联微电网孤岛运行时,仅靠互联变流器协调网间功率无法有效缓解系统频率与电压波动,且单一蓄电池储能难以适用多场景功率需求的问题,提出利用超级电容和蓄电池混合储能的交直流混联微电网功率协调控制策略。将混合储能作为储能子网连接在直流母线上,优先采用超级电容平抑交直流子网内功率波动,提出以储能荷电状态来划分五种工作模式的改进混合储能控制策略。兼顾超级电容快速响应特性和减少互联变流器的频繁起动,根据直流子网电压和交流子网频率波动程度,提出功率自治和功率互济工况的两级分层协调控制策略。通过设计混合储能处于不同工作模式的网间功率互济场景,仿真证明了所提混合储能和互联变流器协调控制策略能够平抑各子网负荷功率波动。     

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。     

应对特高压直流阀组相继故障的跨区交直流协调控制方法

特高压直流控制保护的最小单位由极控制保护变为阀组控制保护,有可能发生阀组相继闭锁故障,而传统交直流协调控制方法针对直流紧急功率1 s内仅能进行1次,无法多次动作,直流快速功率支援能力不能充分发挥。应对特高压直流换流器短时相继故障,提出延时调制直流的交直流协调控制方法,通过优化直流功率紧急控制时机,充分发挥了直流对切负荷措施的替代作用,解决了因直流功率调整功能约束导致切负荷量过大的问题。该方法已应用于华中电网跨区交直流协调控制系统。