STATCOM在电网暂态电压稳定中的应用仿真

由于动态无功补偿能力不足,受端电网有可能会面临暂态电压稳定问题。本文在介绍动态无功补偿装置STATCOM的工作原理和模型基础上,以北京电网2011年网架结构为背景开展了静止无功补偿器(STATCOM)在北京电网中的应用仿真,论证了STATCOM对电网暂态电压的动态支撑作用。通过对其安装效果进行仿真计算和分析比较,提出了STATCOM在电网暂态电压稳定中的应用建议。     

基于支持向量回归的直流受端电网动态无功需求在线评估

暂态电压稳定性已经成为直流受端电网安全的重要威胁之一,实时在线的动态无功源管理和控制是应对这一挑战的有效手段。因此,有必要研究直流受端电网的动态无功需求在线评估技术,量化评估动态无功设备对电网暂态电压稳定性的支撑作用。以往,主要依赖时域仿真法对大电网的暂态电压稳定性进行分析,由于计算耗时较长等原因导致其在线应用受限。针对这一问题,提出了基于支持向量回归(SVR)的直流受端电网动态无功需求在线评估方法。首先,建立了能够量化评估电网暂态电压稳定性的STVSI-SVR模型,然后提出了以该模型为基础的动态无功储备评估算法。相比于传统的基于时域仿真的分析方法,该算法能够快速地计算出合理的结果,满足在线应用的需求。最后在我国某实际受端电网模型上测试了算法的有效性。     

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。     

三级电压控制体系下大电网暂态电压安全仿真及其控制策略

在Matlab环境下,借助电力系统分析工具箱(PSAT)实现了包含三级电压控制系统的大电网动态时域仿真,并分析其对广东电网暂态电压安全性的影响。结果表明该系统的二级电压控制紧急动作模式虽然有利于广东电网故障后的暂态电压恢复,但不能阻止暂态电压不安全事故的发生。进而,建立了针对暂态电压不安全故障的紧急切负荷控制优化模型,通过采用轨迹灵敏度法将动态优化模型转化为线性规划模型以获得紧急切负荷控制策略,动态仿真结果验证了所得控制策略能够使广东电网在严重故障后恢复暂态电压安全。     

特高压直流输电系统动态响应对受端交流电网故障恢复特性的影响

特高压直流输电系统受扰后,其直流动态特性及其与受端交流电网的相互作用,对电网安全稳定性将会产生较大的影响。为此,针对目前国内广泛应用的BPA电力系统仿真软件,分析了3种不同直流控制系统仿真模型结构特征。通过时域仿真,研究了安全稳定计算中采用不同模型及其关键控制器参数对受端交流电网故障恢复特性的影响,包括不同的换相失败模拟方法、直流定功率控制电压测量时间常数以及低电压限电流启动电压门槛值等。研究结果表明:对于故障后动态电压支撑能力较弱的受端电网,换相失败模拟方法会显著影响电压恢复特性;增大直流定功率控制电压测量时间常数以及提升低电压限电流启动电压门槛值,可降低故障恢复期间逆变器无功消耗,有利于改善受端电网的恢复特性。     

基于多目标优化的电网直流承载规模评估方法

合理评估受端电网的多馈入直流承载规模,对指导电网建设和维持电网安全稳定具有重要意义。考虑直流落点、机组出力分配、无功补偿对受端电网直流承载规模的影响,在分析广义有效短路比可量化节点电压对直流馈入支撑强度的基础上,采用广义有效短路比指标、暂态电压支撑强度指标及网损指标和发电机成本费用指标,以及考虑受端电网安全运行的多约束条件建立联合优化直流落点和机组出力分配的模型,基于利用循环递增直流馈入容量和重复求解优化模型获取满足约束条件的优化解集,以及对解集按逆序进行安全校验的方式,提出了基于多目标优化评估受端电网最大直流承载规模的方法。在此基础上,进一步建立基于多目标优化无功补偿增加最大直流承载规模的方法。最后以IEEE 39节点系统和河南规划电网作为多馈入直流受端电网进行仿真分析,验证了所提受端电网最大直流承载规模分析方法的可行性和有效性。     

弱受端系统利用SVG提升输电能力研究

电压稳定问题是受端电网的主要问题之一,对于弱受端系统而言,电压稳定问题更加突出,制约了电网的供电能力。SVG作为新一代FACTS技术的典型代表,可有效加强弱系统的动态无功支撑能力,提升电网电压稳定性,因此开展了利用SVG提升弱系统输电能力的研究。首先,基于PSASP软件进行SVG的自定义建模;其次结合RTDS硬件在环仿真、人工短路试验,验证了自定义模型的准确性;最后基于自定义模型开展机电暂态仿真分析,论证了利用SVG提升弱系统输电能力具有可行性。     

特高压交直流混联新能源高比例渗透背景下受端电网电压稳定问题探讨

随着受端电网交直流受电规模和风电、光伏等新能源装机规模高速增长,电网特性发生根本性变化。在多回直流集中馈入和新能源高比例电力渗透的背景下,受端电网存在电压失稳的风险。围绕受端电网实际,从关键断面强弱、故障形态、电压支撑能力、直流动态特性、新能源故障特性以及负荷动态特性6个方面详细分析了受端电压稳定问题。分析结果对于优化受端电网运行方式,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要的现实意义。     

适用于交直流混联受端电网的电压弹性评估方法

为精准、定量地计算交直流混联受端电网遭受短路故障后，电压恢复至正常运行水平的能力，提出了基于直流逆变站交流母线电压和熄弧角关键特征的受端电网电压弹性评估方法。首先，建立考虑多短路故障的交直流混联受端电网电压弹性评估模型，以故障后电压恢复标准为约束，提出同时计及逆变站交流母线电压和熄弧角变化特征的电压弹性评估指标；然后，基于潮流计算和机电暂态仿真实现上述评估模型的求解；最后，以江苏电网多种运行方式为例进行仿真验证，结果表明文中提出的方法可用于实际电网电压恢复能力的精准评估，并实现不同运行方式下电压弹性恢复力的量化计算。     

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。     

Dynamic voltage support planning for receiving end power systems based on evaluation of state separating and transferring risks

This paper presents a novel optimization model of dynamic voltage support planning. It considers the state transition course after great disturbance of large-scale receiving end networks (REN). The risk of contingency can be equivalent to the annual risk loss and it can be reduced by the appropriate dynamic voltage support. The annual risk loss consists of state separating risk costs and transferring risk costs. The objective function of dynamic voltage support planning is to maximize the yearly average profit of the state without and with additional dynamic voltage support for the power system. The model is able to describe all kinds of voltage instability scenarios caused by REN interior faults or interface failures properly. The optimal schemes of dynamic voltage support planning of Guangdong receiving end power grids in 2008 and 2010 are given as instance based upon the proposed model, which shows that the comprehensive allocation schemes are of great security and economical efficiency.     

解决超调问题的220kV变电站无功配置方法

针对220 kV变电站单组补偿容量配置偏大、感性与动态无功补偿缺乏引起的电压调控困难问题,提出了220 kV变电站离散与连续相结合的综合无功补偿方案,由一组直接式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)和采用开关柔性控制技术的并联电容器组组成补偿系统。首先构建了变电站无功补偿调压估算模型和指标——无功超调率,该指标揭示了当前变电站无功补偿配置组数有限和单组容量不宜过大之间的矛盾,使得220 kV变电站采用所提的新型补偿方案成为了解决受端系统的稳态电压控制的精度和暂态电压稳定的超调问题的根本出路。算例表明紧急状态下所提方案能给电网提供有效的动态电压支撑。     

自动电压控制系统对广东电网静态电压稳定性的影响

自动电压控制(automatic voltage control,AVC)系统是现代电网运行中维持电压质量和经济性的重要手段.分析AVC 系统调控对广东电网静态电压稳定性的影响对于指导电网安全稳定运行具有重要的意义.文中建立了含二级电压控制作用的广东电网潮流计算和连续潮流计算模型,阐述了对连续潮流法的若干改进策略以提高其鲁棒性和计算速度.评估了正常运行状态和预想故障下 AVC 系统对广东电网静态电压稳定性的影响程度.结果表明:该系统能够提高广东电网的静态电压稳定裕度.文中研究可为广东电网运行中充分发挥 AVC 系统作用及维持静态电压稳定性提供参考     

考虑电压暂降风险的高压配网动态无功容量优化配置

高压配网系统中,结合敏感负荷特性,引入电压暂降风险作为电压稳定的考虑对象。选用STATCOM进行动态无功补偿,从暂态研究电压稳定。建立无功优化的单目标函数模型,将电压暂降损失、线路有功损耗、动态无功补偿装置费用经济量化相加。设定多组无功容量并求取相应的总支出费用。通过Matlab软件对费用和容量进行曲线拟合,以计算最优容量。最后以广东电网某片区进行实例仿真,求取对应的最优解,结果显示在提高电力系统的安全可靠性同时也大大降低了经济成本。     

基于感应电动机网荷互馈特性的暂态电压失稳机理探析

<正>确认识电压失稳机理是进一步对电力系统电压稳定问题进行深入研究的关键。分析了网络视在功率传输特性和感应电动机负荷特性,揭示了以感应电动机为核心的暂态电压失稳正反馈动态过程。将与滑差相关的感应电动机负荷及网络视在功率传输的相互作用关系定义为感应电动机网荷互馈特性,并据此进一步分析了含有感应电动机负荷的系统电压崩溃过程,明确了基于感应电动机网荷互馈特性的暂态电压失稳机理,提出了感应电动机负荷电压失稳判据,构建了简单系统算例验证分析结果。分析表明,以感应电动机为核心的电压失稳正反馈动态过程是系统暂态电压失稳的重要环节;将感应电动机故障切除时滑差对应的恢复电压作为判断感应电动机电压稳定的必要条件,能够提高暂态电压失稳判定的准确性与适用性。所述电压稳定判据为预防电压失稳现象的发生和制定电压失稳解决措施提供了有力的理论支撑。     

计及风力发电的配电网电压稳定性评估框架研究

把风电场功率圆的稳定性作为评估配电网稳定性的依据之一,计算功率圆的电压稳定性、电网架构安全性和用户用电的可靠性等指标,最后提出配电网的安全性综合指标。分三种情况对电压稳定性进行评估：风电场并入网络时,计算流进负荷点的冲击电流,得到电压波动情况,评估网络电压稳定性;风电场切出网络时,计算负荷点失去电压支撑的大小得到电压跌落情况,评估网络电压稳定性;风电场间歇输出功率时,考虑风电场改变配电网的功率潮流,重新构造电网电压稳定指标,根据风电场的有功和无功判断系统电压稳定性。最后以IEEE123节点系统为例,验证了所提计及风力发电的配电网电压稳定评估框架的有效性。     

2009年广东电网电压失稳故障模式分析与对策

随着广东电网多馈入以及交、直流混合复杂网络格局的形成,外送输电容量的比例逐渐增加,对广东电网电压稳定问题产生了重要的影响。根据2009年电网实际情况,分析了广东电网电压稳定故障失稳模式,提出了针对机组、负荷和线路采用不同的模式分析策略,通过对失稳故障筛选和动态仿真后,提出了抑制失稳的措施,以及不同措施在故障中的组合和优化,具有较强的工程实际意义。     

考虑有功协调优化的配电网动态电压控制

配电网电压动态变化特征日益凸显,对配电网动态优化控制提出了新的要求。除此之外,配电网有功与无功的耦合特性也使得仅基于无功/电压的控制方法效果降低。因此,提出了一种考虑有功/无功快速协调优化的配电网动态电压控制方法,实现在秒级时间尺度内关键节点的电压恢复。首先建立配电网有功/无功控制设备动态模型,并基于模型预测控制理论建立了动态电压控制系统预测模型。设计了面向配电网电压协调控制的多目标自适应优化策略,基于配电网同步相量测量单元动态测量数据实现有功/无功控制设备出力的动态协调。仿真结果表明,该方法能够实现配电网电压波动的秒级抑制,并将目标节点电压快速无差地恢复至扰动前水平。     

考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略

大量分布式光伏接入配电网的电压稳定问题是影响电网安全稳定运行的关键环节。为了适应高渗透率分布式光伏发电系统的接入,提高主动配电网的动态电压支撑能力,提出了一种考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略。该策略在分析配电网电压灵敏度的基础上,考虑光伏逆变器的电流设计裕度,能够在电压跌落故障情况下充分利用光伏逆变器的最大允许电流,实现光伏逆变器有功功率输出最大化,从而提高主动配电网的短期电压稳定性。最后分析了逆变器电流裕度对静止无功补偿系统的影响,并与常规无功补偿系统进行了仿真对比分析,验证了所提出策略的可行性和有效性。