基于U-I曲线的单相自耦变GIC无功损耗算法

准确计算整个电网的地磁感应电流(GIC)无功扰动非常困难。针对超特高压电网广泛采用的单相自耦变压器,提出了一种基于变压器U-I曲线和铭牌参数计算变压器GIC无功损耗的方法,算法利用厂家提供的U-I曲线和铭牌参数建立ψ-i曲线解析模型,求取变压器的GIC无功扰动增量,适用于地磁暴影响评估的工程计算。算例分析结果验证了算法的有效性。     

地磁暴引起电网电压波动抑制策略

地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)侵害变压器衍生的无功损耗具有全网同时性的特点,造成整个电网的无功不足与电压波动,可能威胁电网的安全运行。为此,以电压波动和电容器补偿容量最小为目标,计及发电机组无功出力和变压器可调变比约束,将补偿电容器作为无功优化的控制变量,提出了1种基于改进粒子群算法的多目标无功优化策略。20节点算例的仿真计算结果表明:在地电场强度幅值为1 V/km的地电场作用下,电网电压受地磁扰动的影响较大,大负荷下有5个节点电压越过下限值且最小电压幅值标幺值为0.913;通过多目标无功优化后节点电压得到明显改善,比未优化提高了4%,效果较好。所提出的通过调度手段合理制定的多目标无功优化治理方案,能够减轻磁暴灾害对电网的影响,抑制地磁扰动下电网电压的波动,提高电网抗磁暴风险的能力。     

特高压交流电网的无功电压控制

特高压交流电网是长距离大范围平衡能源供需、建设坚强智能电网和全球能源互联网的关键。特高压交流电网正在稳步发展中,无功电压控制是保证特高压交流电网安全可靠经济运行的重要手段。文中总结了特高压交流线路的无功、电压特性,指出了特高压交流电网在无功电压控制方面存在的困难;从独立控制、与近区电网协调控制、大电网全局优化三个方面综述了特高压交流电网的无功电压控制方法。最后,结合特高压电网的无功电压控制现状分析和发展趋势,指出了特高压交流电网在无功电压控制研究中的几个发展方向。     

特高压交流联络线潮流和电压波动特性分析

特高压交流系统的电压特性是调度运行控制关注的重点,从理论上分析了特高压潮流和电压波动特性。基于特高压运行实测数据,定量分析了正常运行时母线电压与短路容量、潮流及有功波动之间关系。并进一步分析了电网发生大扰动下电压波动的影响因素,总结了特高压系统无功和电压控制策略,为特高压交流系统及其扩建工程系统的电压控制提供运行经验。     

特高压电网对福建电网安全稳定影响研究

分析了交、直流特高压电网对福建电网安全稳定的影响,研究了特高压交流电网、特高压直流系统发生故障时福建电网的安全稳定性以及受端换流站附近交流电网单一或严重故障对直流系统的影响及系统安全稳定水平。分析了特高压电网对福建电网短路电流和无功补偿的影响以及1 000 kV/500 kV电磁环网的解环等问题。结果表明：大容量直流输电系统单极/双极闭锁后主要问题是引起局部500 kV网架过载;交流特高压线路单一乃至个别多重故障情况下福建电网均能保持稳定运行。福建电网具有较大的抗扰动能力。     

换相失败预测控制对电压稳定性影响及优化措施

对于直流馈入受端电网,避免换相失败与维持电压稳定是两个重要问题。为降低换相失败发生风险,实际直流控制系统通常配置有换相失败预测控制功能模块。扰动过程中,预测控制通过减小逆变器触发角α,增大换相裕度。这一控制将改变逆变站无功特性,甚至影响受端电网电压稳定性。文中基于实际工程的直流控制系统,建立了特高压直流仿真模型;揭示了换相失败预测控制及预测参数对逆变站非线性无功轨迹和电压稳定性的影响;在此基础上,提出了改善逆变站大扰动无功需求特性的预测参数优化措施。特高压直流受端电网大扰动时域仿真结果,验证了优化预测控制参数提升受端电网电压稳定性的有效性。     

华东大受端电网安全稳定分析研究思路

含多馈人直流输电系统和特高压交流联网的华东电网,其运行复杂性和难度使电网安全稳定面临风险.提出了从交直流系统动态交互作用的影响、大受端电网电压稳定、大受端电网频率稳定、直流功率调制对受端系统稳定性的影响分析,以及特高压交流线路投产初期华东受端系统的无功电压运行分析等5个方面开展华东大受端电网安全稳定研究的基本思路,指出研究的关键,对保障大受端电网安全稳定运行具有深远的意义.     

直流偏磁作用下特高压交流电网谐波分布特性分析

地磁暴引起的地磁感应电流（GIC）会对特高压电网、电力设备造成严重危害,甚至导致大面积停电,因此研究GIC对特高压交流电网危害及电网谐波特性具有重要意义。通过绕组间的关系及主漏磁通的影响,采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立特高压自耦变压器模型并验证了其准确性。以三华电网全节点模型中的1000 kV电压等级为例,搭建了1000 kV特高压交流电网仿真模型,根据仿真分析了在直流偏磁作用下特高压自耦变压器的谐波特性、1000 kV等级交流电网中谐波电流的分布及其传播特性。     

考虑地磁暴期间电网电压下降的GIC-Q计算及易损区域识别

地磁暴诱发的GIC及其次生GIC-Q对电网的不同变电站影响程度不同，目前计算GIC-Q没有考虑电网电压下降，因此有必要提高GIC-Q的准确性和识别出易损区域以指导电网安全运行。文中提出了考虑地磁暴期间电网电压下降的GIC-Q计算方法，以新疆电网为算例计算了角度为90°，大小为1 V/km的地电场作用时各变电站变压器GIC；根据潮流计算模型，比较了是否考虑地磁暴期间电网电压下降的各变电站GIC-Q和电压的计算结果，以及喀什站GIC-Q和电压随地电场强度变化趋势；分析了地磁暴期间发电机无功储备对电网电压影响，以及线路有功功率和无功功率分布变化；分别提出了GIC严重度和电压越限严重度描述GIC对变压器的影响程度和GIC-Q对电网电压的影响程度，根据提出的变电站易损严重度来描述地电场对变电站的危害程度，并识别了新疆电网易损区域。结果表明，考虑地磁暴期间电网电压下降可以修正GIC-Q和节点电压计算结果，电网易损区域一般位于网络边缘。     

特高压交流电网建成后华东电网的安全稳定性分析

为了研究特高压交流输变电工程的建设对华东电网安全稳定性的影响,结合多个与华东落点相关的特高压输变电工程,采用电力系统仿真软件BPA对特高压交流电网发生单一或复杂故障的情况进行计算,分析了特高压交流电网建成后华东电网的安全稳定水平。计算结果表明,当徐州-南京北双回线路发生异名相跨线故障时,电压逐渐滑落同时伴随功角逐步摆大,系统暂态失稳;对所提出的3种安全稳定控制方案进行比较后确定了推荐方案。进一步分析徐州-南京北双回线路N-2故障时失稳情况特殊性的内在机理,是随着华东电网分层分区的进行,在大量受入有功功率或缺乏无功电源支撑的地区可能因线路故障从而引发电压稳定问题。     

特高压交直流背景下的江苏电网无功电压控制分析

当前,特高压交直流建设步伐加快,对受端电网而言,扩大区外来电规模已经成为各方共识。分析了江苏电网规划发展与无功电压运行情况,探讨了特高压交直流背景下开展无功电压控制研究的重大意义,分析了特高压交直流背景下电网的静态无功电压控制策略和无功补偿配置方案,并对电网动态无功电压裕度进行了仿真分析,开展了电网严重故障下的电压稳定校核。为提高特高压直流近区电网的电压稳定裕度水平,提出了安装适当动态无功补偿装置等措施,仿真计算结论显示效果良好。     

±800kV酒泉特高压直流入湘对湖南电网暂态电压稳定性的影响

基于湖南电网2015年规划数据,应用电力系统分析综合程序(power system analysis software package,PSASP)分析了±800 kV酒泉特高压直流入湘对湖南电网暂态电压稳定性的影响。分析结果表明:±800 kV酒泉直流入湘后湖南电网机组的开机数量和电容器组投切量均将相应减少,但湘东500 kV环网的无功损耗将增加,同时扰动后酒泉直流还将从湘东500 kV环网吸入大量无功,最终减弱了扰动后湖南电网电压的恢复能力,降低了湖南电网的暂态电压稳定水平。分析结果可为其他电网研究特高压直流对受端电网的影响提供参考。     

电力变压器的GIC-Q损耗算法的研究综述

地磁感应电流(GIC)引起的电力变压器直流偏磁在全球的电网中几乎同时发生,GIC直流偏磁次生的全网变压器无功损耗同时增大可能导致电网电压不稳定,研究电网中各种变压器GIC无功(GIC-Q)损耗的算法是认识GIC-Q危害以及防治地磁暴电网灾害的基本手段之一。根据我国特高压大电网地磁暴灾害防御研究的需要,从变压器GIC-Q损耗工程算法和理论算法2方面,综述了国内外高压及超高压变压器GIC-Q损耗的算法及其研究进展,分析了我国单相四柱式和五柱式特高压变压器GIC-Q损耗工程算法和理论算法的研究需求,提出了特高压变压器GIC-Q损耗计算以及大规模电网GIC-Q计算上需要研究解决的问题。     

直流整流站动态无功特性解析及优化措施

受过渡期送端交流网架结构薄弱支撑能力不足、配套电源建设滞后导致局部功率大量汇集,以及强直弱交型混联电网稳定瓶颈约束等因素影响,大扰动后直流整流站动态无功特性将会显著影响交流电压和直流功率恢复,进而影响混联电网受扰稳定特性。因此,提高直流机电暂态仿真精准性,提升交直流混联电网特性认知能力,以及优化直流控制参数缓解扰动冲击,是具有重要现实意义的课题。解析了整流器和整流站的动态无功非线性轨迹特征,并分析了低压限流启动值、定功率环节测量时间常数以及整流器控制方式对动态无功轨迹的影响。华北与华中特高压交直流混联电网仿真结果表明,正确设置直流仿真参数对精准评价混联电网动态行为特性具有重要意义;验证了直流控制器参数优化缓解故障对跨区互联电网冲击的作用。     

青海海西电网动态无功配置方案初探

无功功率与系统电压稳定及电压崩溃现象密切相关,对系统稳定运行具有重要意义,然而在传统的电力系统可靠性评估中,很少计及无功功率的影响。西北与新疆联网二通道建成后,新能源电力通过特高压、远距离、弱联系电网传输,对传输电网电压稳定提出了更高的要求,传统固定式补偿设备难以适应电网发展。为此,文章以青海海西实际电网为例,重点针对交流特高压及其近区330 k V电网,将灵敏度分析法与V-Q分析法相结合,综合分析特高压交直流混联弱送端电网的动态无功配置方案,为大型送端电网动态无功补偿配置提供了一种实用的方法。     

考虑线路潮流波动对母线电压影响的特高压交流电网电压控制策略

为了提升特高压交流电网母线电压的控制效果,根据特高压电网建设现状,分析了线路潮流波动对母线电压的影响,提出了以削弱电网潮流波动对特高压母线电压影响程度为最终目的,以电压控制实际值与目标值之差最小和系统动态无功储备增量最大为目标函数的控制策略.针对线路无功潮流对母线电压的影响,在目标函数中引入变电站间的无功电压灵敏度系数...     

1000kV特高压变压器的GIC无功效应分析

地磁暴导致变压器损毁及电网事故的原因是输电线路的地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)流经变压器的次生干扰所致,尤其1000 kV特高压变压器的GIC响应机制及大电网中的GIC无功(GIC-Q)效应是制定防御地磁暴灾害的策略迫切需要解决的问题。根据2017年9月8日地磁暴侵害山东昌乐站1000kV特高压变压器高中压侧的无功功率的实测数据,以及山东安丘地磁台的地电场实测数据,推导建立了基于变电站同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)量测无功数据和地电场数据计算、验证1000 kV特高压单相自耦变压器的GIC-Q扰动的模型,完成了2017年9月8日地磁暴GIC侵害昌乐站1000 kV变压器的GIC-Q扰动的理论计算。对计算结果的分析表明,利用PMU量测无功数据能有效计算分析变压器的GIC-Q扰动,这对基于电网调度运行防御地磁暴电网灾害具有重要的意义。     

特高压交流试验示范工程无功电压控制策略研究

长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程投产后,特高压联络线无功电压控制策略较常规电压等级线路呈现新的特点,需兼顾特高压线路绝缘水平和电网安全稳定约束2个方面的要求。揭示了特高压系统电压变化的原因,分析了特高压与500 kV系统无功电压特性差异,采取仿真计算和实测曲线验证了理论分析结果,提出了特高压联络线电压控制措施,取得的成果已应用于特高压交流试验示范工程,并为今后特高压工程的无功电压运行控制提供依据。     

次暂态电势固有响应延迟对电压恢复性能影响及应对策略

电力电子化发展的电力系统,电压恢复性能恶化甚至电压失稳的风险日趋加剧。该文面向支撑电压恢复的重要无功源—同步发电机,首先建立以传递函数描述的机组详细动态模型,揭示了d轴暂态开路时间常数引起的次暂态电势响应延迟特性,及其影响机组与电容组合无功源无功输出的机制;其次,定义基于受扰响应信息的无功源暂态无功支撑能力和交流电网电压恢复性能的定量评价指数;再次,提出缓解次暂态电势延迟影响,充分发挥组合无功源支撑能力提升电压恢复性能的应对策略;最后,针对即将投运的雅中特高压直流馈入的江西电网,通过大扰动时域仿真,验证了次暂态电势响应延迟对组合无功源输出特性影响机制分析的正确性,以及评价指数和应对策略的有效性。     

基于P-V曲线法分析大规模风电接入对电网静态电压稳定的影响

大规模风电经特高压天中直流远距离输电线路集中外送,送端电网电压支撑能力不强,无功电压问题突出,在风电出力较大、线路负载较重等工况下,风电的出力波动或电网侧发生扰动等都会导致局部电网的电压大幅波动,容易诱发直流换向失败等严重的系统安全稳定问题。基于P-V曲线法分析大规模风电接入对电网静态电压稳定的影响,研究提高电网静态电压稳定极限的方法。