可控移相器对电网短路电流特性影响及限流控制策略

可控移相器在有效改善电网潮流分布、提升线路关键断面输送能力的同时,也会对电网短路电流特性产生一定的影响。根据可控移相器拓扑结构和工作原理,构建其三序分量等效模型;计及可控移相器接入对电网参数的影响,分析含可控移相器系统的短路电流周期分量和非周期分量衰减时间常数的变化规律;结合三相桥式整流电路和限流电感,提出可控移相器短路控制策略,增强可控移相器在应对系统短路故障时的安全性。通过广东电网典型场景算例,分别验证了可控移相器接入对电网短路电流特性的影响规律,以及短路电流控制策略的有效性。结果表明：装设可控移相器能够抑制系统短路电流周期分量,但会使得短路电流非周期分量衰减时间常数有所提升;所提短路电流控制策略能够增强可控移相器在应对系统短路故障时的安全性。     

考虑惯性与阻尼特性的MMC-HVDC附加功率控制策略

为了解决模拟同步电机控制因电网频率静态波动导致的输出有功偏移问题,实现换流站输出有功的精准控制,提出了一种含阻尼控制的附加有功控制策略。通过对有功功率偏移量进行积分实时修正频率指令值,消除了因频率静态波动引起的功率偏移。通过在附加功率控制输入环节引入阻尼控制,提高系统的动态品质及稳定性。为了实现换流站对电网频率调节的选择性,设计了附加功率控制的投切策略。采用PSCAD/EMTDC平台,对提出的方案进行仿真验证。结果表明:附加功率控制策略不会影响本地换流站联网/孤岛运行模式的切换,保留了模拟同步电机控制的优点;电网稳态运行时,可消除直流电压和输出有功功率的偏移,提升换流站稳态运行特性;系统动态调节时,可抑制系统的功率振荡,对换流站输出功率实现快速准确控制。     

双馈风电场模糊附加阻尼控制策略

基于暂态能量函数分析原理,提出双馈风电场模糊附加阻尼控制策略。首先,以区域间暂态振荡能量下降为目标,从理论上分析了调节风电场输出有功或无功功率能抑制电力系统区域间低频振荡的可行性。其次,在阐述双馈风电场常规 PSS 附加阻尼控制策略的基础上,以传输线有功功率变化作为暂态能量振荡阶段的判断依据,提出了基于模糊控制的双馈风电场附加阻尼控制策略。最后,以双馈风电场接入IEEE两区域四机系统为例,针对电网传输线三相短路故障和区域内同步发电机输入功率小扰动两种情况,对采用模糊附加阻尼控制时系统的运行性能进行仿真,并与常规PSS附加阻尼控制和无附加阻尼控制的运行效果进行比较。仿真结果验证了风电机组有功或无功功率环模糊附加阻尼控制策略的正确性,同时表明基于无功功率环的模糊附加阻尼控制不仅能更好地抑制传输线有功功率振荡而且又能减小风电机组传动链轴系扭矩的波动。     

基于BPA的大电网紧急直流功率支援策略研究

针对特高压交直流混联大电网的结构特点,研究了紧急直流功率支援策略对实际电网安全稳定运行的影响。基于PSD-BPA仿真平台,分析了直流功率提升策略对系统稳定性的作用,得到合适的功率支援开始时刻、支援量和持续时间,通过在系统回摆过程中采取功率回降策略改善紧急功率支援的效果。针对直流有功功率大方式调制,提出了直流调制附加控制器输入信号的选取原则,并与功率提升/回降方式比较,对比分析了两种方式下紧急功率支援的有效性。仿真结果表明,相比于功率提升/回降方式,有功功率调制改善了后续摆的稳定裕度及阻尼,紧急功率支援效果较为理想,为实际电网附加稳定控制策略的制定提供参考。     

抑制次同步谐振的可控串补底层附加阻尼控制算法

基于可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)控制器的分层控制结构,提出一种抑制次同步谐振(sub-synchronous resonance,SSR)的底层附加阻尼控制结构,并设计了一种实现算法。该算法采用从线路电流信号中提取次同步频率振荡模式特征的方法,从而避免采用远方量作为控制输入的种种不便。通过分析附加控制环节产生阻尼转矩的传递过程,基于相位补偿原理提出附加阻尼控制的参数设计方法。以IEEE第一基准模型为测试系统进行仿真分析,结果表明所提附加阻尼控制结构是合理的,通过线路电流提取次同步频率振荡模式特征的方法是可行的,基于相位补偿原理的参数设计方法是有效的。     

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。     

伊敏-冯屯可控串补控制策略的RTDS实验研究

采用RTDS实时仿真工具验证了我国东北电网伊敏－冯屯500 kV交流输电架空线路可控串联补偿控制器的各项控制性能,检验了可控串联补偿装置的稳态运行特性,研究了可控串联补偿装置的阻抗阶跃特性和运行模式转换特性,最后通过三相故障的工况验证了可控串联补偿装置提高系统暂态稳定性尤其是阻尼低频功率振荡的作用。     

利用储能抑制互联电力系统联络线功率振荡的研究

在Δδ-Δω相平面上分析了利用储能抑制系统功率振荡的可行性及物理意义,证明了在单机无穷大系统中,储能按与转速差成反相相位或与发电机功角成-90°相位输出有功功率时,可以有效地为系统提供阻尼转矩。接着给出了用留数法设计阻尼功率振荡控制器参数的过程。以留数法为指导,分析了储能安装地点和反馈输入信号对抑制功率振荡效果的影响,得出了储能安装在联络线两端比安装在联络线中间具有更好的阻尼效果,以及采用相角差作为反馈输入的控制效果优于以线路功率作为输入信号的结论。由于实际电力系统中,系统相角差物理意义较模糊且不易测量,提出了一种以合成功角差作为反馈输入的控制方法,在潮流反转、发电机出力变化等多种工况下验证了所提出的控制方法的有效性。     

含传输线功率信号的双馈风电场附加阻尼控制策略

从抑制电力系统区域间低频振荡以及减少风电机组传动链轴系扭振方面,提出双馈风电场附加阻尼控制策略。首先,建立了考虑传动链柔性的风电机组暂态模型及控制策略。其次,提出了考虑电力系统传输线功率信号的双馈风电机组无功功率环的附加阻尼控制策略。最后,以双馈风电场接入IEEE两区域四机系统为例,针对电网传输线三相短路故障和区域内同步发电机有功功率小扰动2种情况,分别对不同阻尼信号增益下的有功功率环和无功功率环附加阻尼控制策略的系统动态性能进行仿真。比较结果表明,与无附加阻尼控制相比,基于有功功率环或无功功率环的附加阻尼控制能够更好地抑制传输线功率振荡,且无功功率环附加阻尼控制不会导致风电机组传动链轴系扭矩振荡幅值增加。     

基于广域测量信号的双馈风电机组阻尼控制策略

为了抑制电力系统的区域间低频振荡,本文提出了一种应用于双馈风电机组(DFIG)的附加阻尼控制策略。首先,建立了双馈风电机组的动态模型及其控制策略。然后阐明了动态有功功率注入和动态无功功率注入提高系统阻尼的原理,在此原理的基础上提出了双馈风电机组附加阻尼控制器的设计方法。阻尼控制器基于电力系统稳定器(PSS),将广域测量信号区域间同步机组电压相角差作为输入信号。考虑到DFIG有功功率和无功功率可解耦控制,控制器输出信号附加到DFIG有功功率控制环和无功功率控制环。最后,建立了四机两区域电力系统仿真模型,通过特征值分析和时域仿真分析验证了附加阻尼控制策略的有效性及动态功率注入提高系统阻尼原理的正确性。     

一种广域滑模模糊HVDC附加控制器设计方法

区域间的低频振荡成为限制区域联络线输送功率大小,影响互联电网安全稳定运行的主要因素之一。为了抑制区域间低频振荡问题,提出了基于滑模控制思想的HVDC模糊附加控制器设计方法。控制器采用广域信号作为反馈输入,基于李亚普莫夫稳定性定理由实时的广域信号确定滑模切换面,从而引入滑模控制理论作为模糊推理的依据,针对典型存在区域间振荡模式的系统在不同的工况下分析了该控制器的实用效果。特征值分析表明,在不同的运行工况下,系统区域间阻尼模式的阻尼都得到很大增强。通过非线性仿真的手段,验证了在不同的工作模式下,不同故障时控制器的动态性能,结果表明控制器均能发挥良好的附加阻尼效果。     

采用主备方式的TCSC次同步振荡附加阻尼控制策略

为能完全可靠地抑制次同步振荡(SSO),有必要研究可控串联补偿(TCSC)对SSO的主动抑制策略,为其本身已有的对SSO的自然抑制作用增加保障.文中通过分析抑制SSO的原理,提出一种主动阻尼控制策略--TCSC次同步振荡附加阻尼控制.该控制通过测量远端或本地具有振荡特征的信号,利用相位补偿原理,结合TCSC原有控制提供附加电磁转矩,增大电气阻尼;并以基于远端转速偏差信号的阻尼控制为主,以基于本地电气量信号的控制为备用,从而兼顾阻尼效果和控制可靠性.针对某一实际串联补偿系统,通过小干扰稳定分析和时域仿真,比较TCSC附加阻尼控制加入前后的振荡变化、不同输入信号对阻尼效果的影响以及有无备用控制的区别.结果表明基于该控制原理,无论采用远端信号抑或本地信号,系统阻尼均得以增强;就阻尼效果而言,远端的转速偏差信号明显优于本地的功率偏差信号.     

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。     

电网移相器RTDS建模及应用场景分析

电网移相器可以有效均衡电网潮流分布,提升供电能力。为掌握移相器参与电网潮流调节的暂态特性,文中首先分析了移相器的结构特点以及调节电网潮流的原理;然后,基于实时数字仿真平台建立了双芯对称型移相器的详细电磁暂态模型,分析了串、并联变压器在潮流控制中的具体作用,并分别在不同运行方式下研究了电网潮流分布情况以及移相器的暂态控制特性,结果表明,文中所建移相器模型可有效控制电网的潮流分布;最后,总结了移相器在电网中的典型应用场景,以实际电网为例,分析了移相器通过均衡线路潮流分布提升电网供电能力和清洁能源消纳能力的可行性,为潮流控制技术在我国电网中大规模推广应用提供借鉴。     

500kV可控串补功率振荡阻尼控制应用探讨

分析了电力系统强迫功率振荡与系统阻尼的关系,阐述了影响系统阻尼的因素和改进的方法,指出应用可控串补可改进系统阻尼、抑制功率振荡。分析了平果可控串补功率振荡阻尼控制器结构及传递函数各环节的作用,指出利用可控串补功率振荡阻尼控制功能可抑制功率振荡,改善系统稳定性,也为可控串补功率振荡阻尼控制器的研究和应用提供了借鉴。     

可控移相器主电路参数设计及稳态特性分析

华东电网长期存在因潮流不均引起电网输电阻塞情况,且部分线路重载而部分线路利用率不足,而新建输电走廊又面临诸多困难,严重制约电网整体输送能力.此外,区域电网还有提升电网暂态稳定性、抑制系统震荡的需求.为此,从理论方面分析可控移相器（TCPST）的工作原理以及变压器漏抗对移相角度的影响.针对选定的可控移相器主电路拓扑,提出并联变压器、串联变压器等主设备参数设计方法,并基于双机系统,开展TCPST的稳态特性仿真分析,验证所提参数设计方法的正确性.最后,对华东电网存在潮流优化需求的实际500 kV环网进行系统分析,选定可控移相器安装位置,并基于实时数字仿真（RTDS）平台,建立带有TCPST的4机环网仿真模型.仿真结果表明,TCPST可有效优化实际环网中的有功潮流分布,且可达到预期目标.     

输电线路联合区间振荡阻尼策略

建立了并联型与串联型FACTS(灵活交流输电系统)装置在输电线路中模型并推导了其补偿容量对线路输送功率的改变量,进一步证明了FACTS装置能通过改变线路功率来改变各发电机电磁功率从而增加系统阻尼。利用PMU(同步相量测量单元)所测量的联络线的功率变化的广域信号作为PSS(电力系统稳定器)附加阻尼信号,再联合FACTS装置能够增强系统阻尼的功能,使得对本地振荡模式和区间振荡模式均有较好的阻尼效果。建立了两区域MATLAB仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

可控移相器对特高压交直流接入受端电网影响研究

为了研究可控移相器对电网安全稳定的影响,在对可控移相器基本原理和拓扑结构进行分析的基础上,建立了可控移相器的稳态和暂态模型,设计了串联变压器和并联变压器参数,以江苏电网为背景,通过在锦苏特高压直流近区应用500kV可控移相器,分析了可控移相器的应用效果,仿真结果表明：可控移相器可解决直流小方式的受进问题和大方式的送出问题,可减小直流双极闭锁后的负荷损失约1000MW,同时在电网故障后提高苏州南部电网恢复电压5~10kV,对于保障电网安全经济运行具有积极的作用。     

基于广域信号的柔性直流输电附加阻尼控制

柔性直流输电具有灵活可控的特点,而广域信号或广域信号的组合具有可控、可观性好和相位关系稳定等特点.结合柔性直流输电和广域信号的优点设计了柔性直流输电广域稳定控制器.利用扩展留数比选择最优的广域信号或其组合作为反馈输入,利用极点配置的方法确定附加阻尼控制器的参数.数值仿真结果表明基于广域信号为输入的阻尼控制器在系统振荡时能很好地阻尼功角振荡.     

基于控制敏感因子的PSS和直流附加控制的协调阻尼控制

面对低频振荡阻尼控制器和输入信号多样化的复杂局面,如何优化协调阻尼控制器的输入信号和安装地点值得研究。为此,通过理论推导得出控制敏感因子指标用以指示阻尼控制器最优安装位置和输入信号;进一步提出了基于控制敏感点的电力系统稳定器(PSS)与直流附加阻尼控制的协调优化策略,给出了不依赖系统精确数学模型的实用化计算步骤。通过川渝电网多种运行方式验证,理论计算结果与仿真结果一致,结果表明控制敏感因子能够正确指示阻尼控制器的最优安装位置和输入信号,PSS与直流附加阻尼控制通过相互协调可以全面抑制低频振荡,提高系统运行稳定性。