面向大容量直流闭锁的暂态稳定紧急切机控制策略研究

在交直流混合系统中,大容量高压直流线路闭锁造成的永久性功率冲击将引起送端交流系统机组不同程度的加速运动,可能造成送端机组失步运行。主要对大容量直流输电线路闭锁后的切机策略展开研究。首先分析比较了直流闭锁故障与短时功率冲击对送端系统稳定性的不同影响,提出了三角形近似法求取切机总量,改善了控制总量预估的保守性。然后从减速能量角度定义切机灵敏度指标,基于此形成切机比例上限约束下的切机量分配方案。在搭建的典型两区域交直流混合电网进行了仿真分析,验证了所提方法的有效性。该方法能够充分发挥领先机群中高灵敏度机组对于暂态稳定恢复的影响,可有效减少切机量,降低暂态稳定控制代价。     

快关汽门与励磁的协调控制增强发电机组暂态稳定

某些严重的电力系统故障，例如在电厂附近发生的短路故障，会导致整个系统暂态稳定的丧失。为此经常切除部分机组来防止非同步运行，但是这种增强暂态稳定的方法将干扰整个系统的功率平衡，并且需要经过很长的调整时间才能建立起新的稳态运行状态，本文介绍了一种避免切机的新方法，通过协调快关汽门和励磁控制来实现发电机组的稳定运行，领导具计算表明，经过1到2个非同步周期就可以建立新的稳定状态。     

某主变压器保护多次动作跳闸事故分析

针对重瓦斯保护动作引起主变压器跳闸事故频发,对某35 kV变电站主变压器压器几年来多次跳闸事故的经过进行分析,发现主变压器区外故障产生的穿越性电流可能是造成跳闸的重要原因.通过搭建试验平台对变压器主保护装置进行了大量的电气量保护试验及非电量保护试验,找到了主变压器重瓦斯保护动作跳闸却没有动作报文的原因,并提出将重瓦斯保...     

海南电网联网后的频率稳定与措施

海南电网与南方电网主网联网后,基本解决了海南电网存在多年的“大机小网”问题,但也可能面临新的频率稳定问题。对联络线送受电情况下发生故障时对海南电网的影响进行了分析,对联网后海南电网的低频减载和高周切机方案、联络线的稳控措施、联络线的功率控制和海南电网机组的带负荷方案等提出了相应措施。建议联网后应控制联络线功率,并在事故情况下采取迅速的调控措施;孤网情况下应按带负荷方案限制大机组出力;建议在联络线上装设两套安稳装置;建议海南联网后适当调整现有低频减载方案,保留目前的高频切机方案。     

一种基于振荡发散速率的次同步振荡风电场精准切机策略

大规模风电接入弱交流系统、经高压直流输电线路或带串联补偿的交流输电线路外送时可能诱发电力系统的次同步振荡,造成大量风机脱网及相关设备的损坏。针对该问题,通过监测联络线有功功率振荡波形,并引入一种简单有效的方法来辨识次同步振荡。采用指数函数对次同步振荡的振幅进行拟合,确定次同步振荡的振荡模式及发散速率,并设计了振荡发散速率与风电机组切除台数的对应关系。最终,提出了次同步振荡下风电场三轮切机策略。理论分析和基于PSCAD的仿真结果表明所提风电场切机策略能有效抑制次同步振荡,保障电网的安全稳定运行,并可在次同步振荡下最大程度保存风电机组,提升风电消纳能力。     

不换位输电线路产生的不对称问题及解决方法

在线路负荷较轻或系统黑启动的初始阶段,由不换位超高压输电线路参数不对称产生的负序电流可能导致发电机负序保护动作,引起发电机跳闸或阻止发电机并网运行而造成大面积停电,或损坏系统中的一些用电设备.文章利用三相潮流计算程序对不同输送功率和不同线路长度情况下的由输电线路参数不对称引起的负序电压和电流进行了计算和分析,并对通过合理设置线路串补元件及线路两端无源无功补偿元件参数来减小负序分量的方法的可行性进行了探讨.计算分析结果表明,该方法能够有效抑制由线路参数不对称产生的负序电流和电压.     

异步联网后云南电网的稳定特性与控制措施

与主网异步联网后云南电网独立运行,系统容量小、抗扰动能力差的特性凸显,直流极闭锁后存在功角稳定及系统高频等稳定问题,大机组跳闸存在低频问题。对异步联网后云南电网的稳定特性尤其是频率稳定特性进行了分析,通过仿真对五种稳定控制措施组合的效果进行了对比分析和评估,最后提出了高频问题通过稳控切机+FLC配合解决,低频问题通过FLC减少直流功率或切负荷解决的控制方案。     

南方电网因直流故障切机后的恢复策略

当贵广直流输电系统发生双极闭锁故障时,南方电网需要切除送端电网的部分机组才能保持系统稳定。为加快系统故障恢复的进程,文中提出通过降低其他运行机组出力的控制策略,使被切机组能在短时间内投入,并保持送端系统的输出功率基本不变,达到在保持系统稳定的前提下使被切机组快速恢复的目标。利用PSS/E的用户自定义计算功能对发电机的出力调节过程进行建模,对南方电网发生贵广直流闭锁故障后被切机组并网后的带负荷过程进行仿真,结果证明了该方法的可行性和有效性。     

异步联网下云南电网高频切机优化配置方案

中国云南电网与中国南方电网主网实现异步联网后,外送直流线路故障引发的大量盈余功率使得系统频率稳定问题愈加突出。针对直流闭锁故障,推导了各发电机组对故障盈余功率的贡献因子,并提出了综合考虑故障严重程度和概率的切机优先度指标。随后讨论了高频切机首轮频率和末轮频率的配置原则,并采用动态交叉排序的方法满足被切机组的分散性要求。为提高仿真效率,先通过调节功率估计高频切机的近似解,再利用稳态频率约束修正该近似解,从而完成对每轮切除机组的优化配置。最后,通过应用聚类方法对生成的典型故障进行校验,结果表明所提方法不仅能提高暂态过程中最低频率并能有效降低最高频率,从而更利于系统稳定并规避低频减载动作风险,同时在保证稳态频率处于允许范围内的条件下有效减少了整体切机量。     

考虑线路参数非线性特征的零序电流增益分析

单相接地是电网的常见故障,线路发生单相接地故障时,保护动作三相跳闸后,后跳开侧零序电流有时出现突变的现象。故障波形分析表明,这种零序电流增益在一定程度上受线路参数非线性特征的影响。为此,在考虑线路参数非线性特征基础上,分析线路非线性参数和故障点位置参数与零序电流的定量关系,为更好地解释故障过程及理解故障后的保护行为提供依据,仿真结果表明了该理论分析的准确性。     

解列后局部孤网的自适应第三道防线配置方法

通过薄弱交流断面与主网相连的局部电网在断面解列后转为孤网运行时,容易出现频率稳定或电压稳定破坏问题。以某实际局部电网发生的一起全停事故分析了现有低频低压切负荷和过频切机配置方法的不足,提出一种适用于解列后局部孤网的低频低压切负荷和过频切机配置方案,以改善第三道防线对孤立电网运行方式或电网规模变化的适应性。其主要思路是将低频低压切负荷及过频切机方案分为速动区和补偿区,前者用于快速平抑不平衡功率冲击,避免频率或电压大幅偏移;后者用于避免频率或电压快速变化时,低频低压切负荷或过频切机多轮次相继动作导致过控。基于实际电网的仿真结果验证了所述方法的有效性。     

考虑电磁功率突变的闭环紧急控制

提出一种考虑电磁功率突变的暂态稳定闭环紧急控制方案。现有的闭环紧急控制方案都没有考虑切机操作使发电机电磁输出功率发生突变这一现象,可能导致计算出的切机量不足。本方案在计算出切机量后并不立即实施控制,而是增加了切机量校验环节,预测按此切机量实施控制后的系统能否恢复稳定,如不稳定则对切机量加以修正。按照最终算出的切机量对系统实施控制,并对系统进行闭环监控,直至系统稳定。本方案可使对系统的切机控制更加精确,改善了闭环紧急控制的效果。仿真计算表明本方案是可行的。     

380V交流发电机组自起动试验时跳机原因分析及对策

针对某核电厂380V交流发电机组自起动试验时跳机的现象,通过原因查找和试验测试分析,判断柴油机跳机的主要原因是：柴油机下游不间断电源负载投运,向系统反馈大量谐波,导致监视柴油机超速的频率继电器误动并向柴油机发出跳机指令,最终导致柴油机跳机。在此基础上,提供了两种解决方案。     

南方电网多直流落点系统稳定性分析

采用NETOMAC数字仿真方法 ,分别研究了南方电网多直流落点系统在各种故障 (包括N - 1故障、各直流线路单、双极闭锁故障及多条直流线路同时双极闭锁故障 )时的暂态稳定性 ,还研究了切机和切负荷措施对保持南方电网暂态稳定性的作用 ,结果表明 ,广东电网内单回 5 0 0kV线路三相短路不会使系统失去稳定 ;3回直流各自单极闭锁、天广、三广直流分别双极闭锁时 ,南方电网分别保持稳定 ,频率降低≯ 1Hz ;贵广直流双极闭锁时 ,贵州电网需切机才能保持南方电网稳定。     

关于发电机承受失步振荡能力的建议

美国一贯的指导思想,认为电源充裕,系统有风吹草动,就把发电机切掉。因而在2003年8月14日美加大停电事故中,一开始失步振荡,很多发电机失步保护动作跳闸,扩大了损失。根据我国多年系统振荡经验指出,一旦系统发生振荡,首先应保持系统的完整性,任何线路和发电机都不应因振荡跳闸,大多数情况下系统都能自动恢复同步,避免四分五裂大停电。但目前在国际和国内的发电机都没有建立承受失步能力的标准,以致发电机失步保护的设计,整定原则很不统一。根据IEC34-3发电机承受出口短路和过热的设计标准,建立发电机承受失部振荡能力的建议,一方面希望得到研究、制造部门的协调;另一方面可作为发电机失步保护设计和整定的依据,达到既保电网又保机组的目的。     

大电网暂态稳定紧急控制下切机量快速估计算法

基于混合法提出了适合紧急控制的切机量快速估计算法。根据修正能量函数的守恒性定义了不同切除量下的暂态稳定裕度,研究了在首摆稳定情况下稳定裕度的求取过程,该稳定裕度在临界机群发生一定变化时仍具有规律性。该方法仅需2次仿真运算即可获得临界切除量初值。对广东梅州地区电网不同的N-2故障断面故障进行了仿真,结果表明,该方法可以求得正确的切机组合,减少了运行人员采用传统试探法求取切机组合的工作量。     

基于双频有源调控的大型机组定子接地故障电弧抑制及自适应保护

随着“碳达峰、碳中和”目标部署的实施,在新型电力系统中,因大型旋转电机需要担负更重要的功率调控和稳定支撑作用而对其提出了更高的安全平稳运行要求。对于最易发生的定子接地故障,如何有效抑制机组电弧损伤和避免刚性切机冲击显得尤为重要。首先提出基于双频有源调控的大型机组定子接地故障消弧和限流方法,可实现瞬时性故障治愈、永久性故障安全限流,保障定子铁心安全。其次提出与有源消弧协同的接地故障自适应保护方法,可实现柔性平稳切机控制,提高机组和电网的安全性。最后通过仿真和动模试验验证了所提方法的有效性,其消弧和限流效果优于现有无源消弧方法。     

电力系统动态稳定机理和稳定措施分析

为了对大扰动后电力系统动态稳定的机理给出清晰的解释和寻求有效的稳定措施,文中从发输电系统功 — 角特性曲线族和不同工作点的特点出发,解释了电网低频振荡与输电容量及电网结构的相关性,通过比较在不同工作点附近发输电系统功 — 角特性曲线变化的差异及相应的阻尼作用的大小,论述了电网在大扰动条件下的系统动态特性。在此基础上,分析了系统稳定措施,指出在电网功率传输断面部分线路故障跳开后,采取紧急降低关键发电机组出力是抑制系统振荡的有效措施。     

Approach and structure of stabilizing control system preventing an extension of synchronism loss

Recently, large-capacity power stations have been built far from load centers with long-distance transmission lines. Therefore, if a fault occurs at the line, generators in the large-capacity power station may lose synchronism from the remaining generators [1, 3]. To prevent an extension of loss of synchronism to other generators, fast shedding of some generators is an effective measure. The following methods have been proposed so far: A method [3] based on energy function approach; and a method [2] which estimates and predicts the relative swing among generators using data measured on-line at each generator and proposes shedding some generators for stabilization. This method requires a large communication network for an exchange of data between power stations. This paper presents a new stabilizing method and a newly developed stabilizing control system which does not require a large communication network because it utilizes generator output, voltage and current measured on-line in the vicinity of the large-capacity power station. Using these measured data, the system estimates and predicts the relative swing between generators in the large-capacity power station and the remaining generators. Finally, the number of generators to be shed for stabilization is decided and shedding is performed. Configuration and characteristics of the developed stabilizing control system are shown. The validity of this method is confirmed by simulation and testing using an artificial power system.