调相机参与多直流馈入受端电网紧急控制策略研究

随着特高压直流大规模馈入,受端电网运行特性发生显著变化,系统动态无功储备和电压支撑不足问题凸显,迫切需要配置调相机等动态无功补偿装置。首先研究了调相机对多直流馈入受端电网运行及直流换相失败特性的影响,其次分析了现有常规控制模式下调相机抑制直流连续换相失败方面的不足,提出了调相机参与紧急控制的策略思想及系统架构,最后基于实际省级电网仿真验证了所提策略的有效性。     

网源稳态调压对暂态无功支撑能力的影响研究

发电机与静止补偿电容器是电网稳态电压调控的重要无功源。特高压直流送端大型水、火电机组以及受端电网电压支撑机组与主网电气联系紧密,可参与系统稳态调压。针对电力调度与运行系统中,关于稳态运行时降低机组无功出力可以增大暂态无功备用这一观点的不足之处,通过理论解析,揭示了发电机组稳态运行工况对暂态无功出力特性的影响;针对发电机与静止补偿电容器组合的网源调压系统,提出物理意义明确的暂态无功支撑能力定义以及提升该能力的稳态优化调压方案。小电网测试系统和特高压直流送、受端大电网仿真计算结果表明,增加机组稳态无功出力,可改善交流电网受扰后暂态电压恢复特性。     

新一代大容量调相机在电网中的应用研究

研究了新一代调相机在我国特高压直流送受端的应用。首先结合直流对于调相机的技术需求,研究了调相机模型,提出基于不同时间尺度的次暂态、暂态、稳态3种运行特性。然后,基于酒泉—湖南直流风火打捆送端,从增加系统短路比、降低新能源高压脱网风险、抑制稳态过电压等角度研究了调相机在特高压直流送端的应用效果;基于华东多直流馈入受端电网,从提高直流多馈入短路比、降低多回直流同时换相失败的风险、提升严重故障下的系统电压稳定水平等角度研究了调相机在特高压直流受端电网的应用效果。最后,从设备角度提出新一代调相机在运行维护、无功响应特性等方面相较于传统调相机的技术优势,旨在为调相机后续投入工程运行提供技术支撑。     

大规模风电接入的特高压混合级联直流系统送端无功协调控制策略

随着新能源发电占比的不断提高,特高压直流输电系统的送端电网强度变弱,送端交流系统可能存在电压质量较差的问题。为提高送端弱交流系统的电压质量,基于大规模风电接入的特高压混合级联直流系统,提出了滤波器与模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)协调参与送端电网调压的无功协调控制策略。分别分析了该级联直流系统的运行特性、滤波器的无功控制原理以及MMC在不同运行工况下影响其无功支撑能力的因素。针对MMC在过载的运行工况下对弱交流系统无功支撑能力较弱的问题,提出了一种MMC直流电压自适应控制策略,根据MMC传输的有功功率调整其直流电压,以扩大MMC的无功功率极限。仿真算例表明,所提无功协调控制策略能够有效支撑送端弱交流系统的电压,提高送端交流系统的电压质量。     

调相机在±800 kV特高压直流换流站中的应用研究

随着特高压直流技术的飞速发展,以及全球能源互联网的扎实推进,外电入鲁政策送来的有功功率规模成倍增长。但作为受端的山东电网地区间的动态无功储备下降和电压支撑不足的矛盾愈发突出,如何确保受端电网电压稳定成为大电网安全的重要课题之一。在"大直流输电,强无功支撑"的理论要求下,在沂南换流站应用调相机进行无功补偿,结果表明,调相机可有效提高受端电网支撑能力,稳定电压水平,降低直流系统换相失败概率。     

基于特高压交直流混联电网的调相机无功补偿及快速响应机制研究

为了改善特高压交直流混联电网的无功功率调节能力,国网公司近年来在送、受端加装了很多了大型调相机。目前,大型调相机的暂态及动态特性复杂,主要受电机本体及励磁系统的影响,也与特高压交直流电网结构及故障等因素有关。为充分发挥和提升大型调相机对特高压电网电压的支撑作用,满足特高压交直流混联电网对大型调相机无功快速出力的需求,根据特高压直流的云-广±800kV电网结构搭建PSCAD/EMTDC仿真模型。结合目前实际的湖北电网运行特点,研究大型调相机对受端电网交、直流侧电网电压的影响。分析大型调相机对系统电压的无功支撑作用以及快速响应机制,为今后国家电网公司在特高压直流电网中安装大容量的调相机提供参考和建议。     

发电机励磁辅助控制功能对特高压直流送端动态无功支撑能力的影响研究

发电机励磁调节器的精确建模是分析发电机无功支撑能力的基础。针对现有研究中缺乏考虑发电机励磁辅助控制功能对直流近区发电机动态无功支撑能力的影响这一不足之处,分析了发电机过励限制、低励限制、定子电流限制、最小励磁电流限制等励磁辅助控制功能对直流近区发电机无功特性、换流站母线电压的影响。实际特高压直流送端大电网仿真计算结果表明,发电机低励限制和最小励磁电流限制考虑与否会影响特高压直流送端暂态、稳态过电压水平,发电机过励限制、定子电流限制会影响特高压直流送端长期低电压的动态过程。发电机励磁辅助控制功能的考虑与否对于特高压直流送端近区电网的电压稳定、功角稳定分析结果有重要的影响。建议在特高压直流送端稳定分析中,发电机励磁模型采用包含各个辅助控制功能的详细励磁模型。     

基于机组电压支撑效果的直流近区火电最小开机方法

随着大规模新能源集中接入及直流送出规模的提升,送端电网面临暂态过电压和事故后稳态过电压等电压问题。基于送端电网特高压直流运行特性,全面评估了火电机组暂态稳定、潮流组织等安全性及充裕性作用。在此基础上,首先分析了火电机组对多回直流换流站静态电压支撑效果,通过故障下机组无功出力随时间变化积分获得直流预想事故集下动态电压支撑效果。结合静态及动态电压支撑效果,确定直流配套机组最优开机顺序,兼顾直流稳控切机容量。最终确定直流近区最小开机方式,并以实际电网算例进行验证。     

特高压换流站STATCOM装置在大电网故障时的输出响应研究

随着社会用电需求及工业负荷的快速增长,某区域内无功电源配置不足,电压支撑能力较弱,某特高压换流站局部地区动态无功不足的问题突出,尤其是站点近端发生交流故障后,负荷区域电压大幅度跌落,致使暂态电压稳定问题成为威胁该区域电网安全稳定运行的严重问题之一。就大电网发生故障后,特高压换流站STATCOM装置对暂态电压稳定性和负荷裕度、特高压直流输电系统运行环境所提供的作用进行仿真研究。     

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。     

广东多直流输电换相失败对电网稳定运行的影响

本文研究了直流输电换相失败期间直流有功和无功的动态特性,介绍了评估交流系统对直流系统电压支撑能力的3个方面量化指标,从引发多直流换相失败的交流故障区域范围、多直流短路比指标、严重交流故障条件下电网失稳数量分析了广东多直流同时换相失败对电网安全运行的影响。针对广东电网未来日益严重的电压失稳风险,提出了优化直流控制策略、配置动态无功补偿、受端电网结构优化、应用柔性直流输电4个方面的技术措施。     

含同步调相机的直流换流站稳态无功协调控制策略

网源稳态调压方式会对系统动态无功支撑能力产生直接影响。针对特高压弱受端电网电压稳定性下降的问题,提出了一种直流换流站内滤波电容欠补偿、同步调相机迟相运行的稳态无功协调控制策略。同步调相机自动电压控制(AVC)子站作为控制中枢,与直流控保系统进行运行信息、动作指令信息和动作报文信息通信,以交直流系统无功交换量为控制目标,通过同步调相机与滤波电容无功置换,达到减少滤波电容投入组数、增加同步调相机稳态无功出力的目的,从源头上减少交流电压跌落导致的直流换流站无功补偿缺额。基于雅中—江西特高压直流投运后的江西电网规划数据,在PSASP仿真平台上开展潮流计算与暂态稳定分析。不同工况下的仿真结果表明,所提协调控制策略可以有效降低弱受端电网电压失稳的风险,提升直流功率的消纳能力。     

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。     

基于柔性直流分区互联的受端城市电网无功电压控制策略

基于柔性直流实现供电分区互联,为解决受端城市电网的无功电压问题提供了有效手段。针对受端城市电网在不同运行方式下的无功电压特性,提出了以柔性直流为核心的无功电压控制策略。在轻负荷时段,通过柔性直流与传统无功源在调节时序上的协调,实现了对全局性高电压越限和无功倒送的校正控制。在重负荷时段,通过柔性直流与传统无功源的无功置换控制,提高了受端城市电网动态无功支撑能力。将该控制策略应用于自动电压控制系统,并通过实际算例验证表明,该方法能够满足受端城市电网在不同负荷水平下的无功电压运行控制要求,有效提高无功电压质量。     

基于特高压背景的江苏电网电压控制

在特高压交直流背景下,为全面分析特高压交直流电网的建设给江苏电网安全稳定运行带来的影响,重点选取江苏电网无功电压薄弱和区外交直流受电比例较高区域,针对严重故障方式,进行电网电压稳定研究计算,分析存在的无功电压问题。提出针对提高江苏电网本身动态无功储备能力的措施,以及利用直流本身特性来实现直流系统相互支援协调的措施,以期为江苏电网动态无功及电压控制提供参考。     

同步调相机对受端省级电网运行影响及控制策略研究

同步调相机作为特高压直流配套工程投产后,开展其对受端电网运行影响以及协调控制策略研究具有重要现实意义。首先分析了大型同步调相机的无功运行特性,建立了不同时间尺度下的调相机无功电压模型。其次通过华东实际电网算例,仿真分析了对电压特性、短路电流以及换相失败等的影响。仿真结果表明,调相机接入后可以有效提升电压支撑能力,显著增强电网强度,降低换相失败风险,验证了理论分析的正确性。最后提出将调相机接入AVC统一调配,并采用较小静态调差系数和稳态迟相运行的控制策略,可充分发挥调相机的动态无功支撑作用。     

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。     

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.     

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。     

特高压直流分层接入下混联系统无功电压耦合特性分析

为了从电网结构上解决特高压直流带来的受端电压支撑能力和潮流疏散困难的问题,我国学者率先提出一种特高压直流分层接入交流电网方式,该方式下受端交直流混联系统的电气耦合更为复杂,其无功电压交互影响机理亟待深入研究。为此,文章首先以某实际工程为基础,建立了特高压直流分层接入方式下受端混联系统的等值数学模型;在改进的交流侧分层接入相互作用因子基础上,同时考虑高低端换流器耦合作用,分析了该系统无功电压的交互影响机理;最后,在PSCAD中搭建等值仿真模型,通过稳态和动态时域仿真,验证了分层接入方式下混联系统的无功电压耦合特性与交流侧和直流侧的交互影响均相关,并提出一种可判断高低端换流器同时发生换相失败可能性大小的方法。