直流换相失败冲击下的两区域交流联络线功率波动峰值计算

随着未来多回大容量高压直流高密度接入交流电网,交直流系统间的相互作用变得更加复杂。基于二阶线性系统的冲击响应模型,阐释直流换相失败后的功率冲击对两区域交流联络线功率波动的影响机制;证明直流换相失败冲击下,两区域互联系统交流联络线功率首摆峰值大小主要取决于直流换相失败的功率跌幅和持续时间、交流互联系统区域振荡模式的振荡频率和阻尼比、区域电网的总惯性常数之比,峰值时刻主要取决于振荡频率;提出直流换相失败冲击下两区域交流联络线功率波动峰值的快速估算公式,并从能量守恒的角度进行了推导印证。通过对简单三区域交直流互联系统的仿真分析和华北—华中—华东互联系统直流换相失败的分析验证了所提方法的有效性。研究结果可为互联电网运行方式的安排和控制措施的制定提供依据。     

两大区互联系统交流联络线功率波动机制与峰值计算

提出两大区互联系统交流联络线功率振荡的线性化模型。基于2阶线性系统时域分析理论和电力系统冲击功率的功率分配理论,阐明联络线功率波动的机制,证明由功率扰动引起两大区电网交流联络线功率波动峰值的大小取决于两大区电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。提出功率缺额后联络线功率波动峰值以及功率转移比的计算方法。通过华北—华中互联系统特高压联络线的实测数据验证提出的模型、机制和算法的正确性和有效性。研究结论有助于掌握两大区互联电力系统联络线功率波动的动态特性,为互联电力系统运行方式的安排和控制措施的确定提供依据。     

直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的研究

正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺额功率,可减小或抑制交流联络线上的随机功率波动。提出基于功率调节比的直流调制控制器性能指标,并采用改进的粒子群算法求取控制器最优增益,可使直流线路按预先给定的调节比部分或完全承担交流联络线上的随机功率波动。对华北-华中互联系统的仿真研究表明,直流功率调制为减小或抑制特高压交流联络线上的随机功率波动提供了一种有效手段。     

不同直流闭锁故障对弱交流联络线功率波动影响机制

直流闭锁故障冲击弱交流联络线是我国特高压交直流电网面临的现实问题。随着直流工程投产数量增多,位于电网不同位置的直流发生故障,对弱交流联络线功率波动的影响特性日益受到重视。以华北电网的锡泰直流、晋南直流分别闭锁为典型研究场景,将华北—华中联络线功率变化量分解为大区间振荡模式分量和省间振荡模式分量,并给出了两类模式分量受直流位置影响的机制。通过理论推导和仿真分析发现,大区间振荡模式分量的峰值随故障直流与联络线之间电气距离的增大而增大。省间振荡模式分量在不同直流故障下的相位差等于强相关机组在不同直流故障下功率变化量的相位差。由于锡泰直流、晋南直流位于相对振荡机群近区,导致两条直流分别故障时省间振荡模式分量存在反相规律,引起联络线功率峰值大小及其发生时刻的偏移现象。     

两区域互联系统联络线功率波动理论分析

严格推导了发生功率冲击时两区域互联系统联络线功率振荡的表达式。将发生功率扰动的系统分为扰动前、扰动瞬间和扰动后3个阶段,建立每个阶段的动态方程并推导运行点的变化。基于冲击功率的分配理论,推导了两区域互联系统在发生功率扰动后联络线功率的变化。扰动后,联络线功率呈现出区间振荡模式的衰减振荡,功率稳态值由两区域内发电机的总惯...     

直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的研究

正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺额功率,可减小或抑制交流联络线上的随机功率波动。提出基于功率调节比的直流调制控制器性能指标,并采用改进的粒子群算法求取控制器最优增益,可使直流线路按预先给定的调节比部分或完全承担交流联络线上的随机功率波动。对华北—华中互联系统的仿真研究表明,直流功率调制为减小或抑制特高压交流联络线上的随机功率波动提供了一种有效手段。     

新疆与西北联网750 kV交流联络线功率波动峰值计算分析研究

2010年,新疆电网通过750 kV哈密—安西（哈敦）双回线与西北主网联网运行。为保障联网后电网的安全运行,分析了哈敦联络线在各种方式下的功率波动情况。联网后的电网通过等值和简化,在扰动后的特定时间段内,联络线功率波动曲线为二阶系统阶跃响应曲线;功率波动峰值大小,取决于功率缺额的数值、两大区交流电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。最后,对新疆送西北1 000 MW、新疆受西北500 MW 2种极限方式下的功率波动幅值进行了估算, 并通过哈敦线的PMU实测数据、以及中国电科院PSASP程序仿真结果验证了等值、估算的正确性和有效性;同时,该结果表明,在目前的方式下,对设定的扰动仍留有较大的功角稳定裕度。该研究方法有助于掌握两大区互联系统联络线功率波动的动态特性,并提供了扰动校验的简便方法,有利于运行方式的安排和控制措施的制定。     

基于功率传递并网方式的联络线功率波动研究

为了确保两端待并列系统安全稳定运行,给出一种基于功率传递并网方式的联络线波动功率的计算方法。并网过程分为功率传递过程和合闸过程,在进行功率传递时,联络线上的功率波动取决于系统的指令功率和换流器控制系统的性能;并网合闸瞬间,将联络线功率波动视为互联交流系统由于功率缺额而导致的联络线功率波动,利用二阶系统阶跃响应的超调量计算功率波动峰值,影响功率波动峰值的关键因素是两端待并列系统的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。PSCAD仿真结果表明理论计算值与仿真结果基本一致,该计算方法能准确地描述并网动态过程。     

基于随机波动模型的联络线波动功率幅值估算

大区域互联系统联络线负荷波动引起的不规则功率波动给系统运行带来巨大风险,有必要对波动功率大小进行分析和估算,为此,提出了一种基于随机波动(stochastic volatility,SV)模型的联络线波动功率幅值估算方法,通过建立描述负荷功率波动时序特征的随机波动模型,根据负荷波动与联络线波动功率的关系式计算计及功率波动时序联系的联络线功率波动幅值来统计波动功率幅值的概率分布以及均差和标准差。仿真结果验证了功率波动幅值估算方法的可行性。     

两区域互联系统交流联络线随机功率波动机制及幅值估计

正常运行时两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力。研究了随机功率波动的机制与波动幅值估计。基于系统静态频率特性,推导了两区域交流联络线功率波动的公式,阐明了联络线上的低频功率波动是一种稳态过程,是负荷随机功率波动在全系统中再分配后在联络线上的反映。提出了一种联络线功率波动幅值的概率模糊估计算法。首先通过概率统计的方法来估计系统频率波动幅值的概率分布,再通过模糊数来描述贡献因子的不确定性,最后通过模糊抽样和解模糊来得到联络线功率波动的均值和标准差。通过华北–华中互联系统特高压联络线功率的实测数据验证了所提机制和算法的正确性和有效性。研究有助于掌握两大区互联电力系统的随机功率波动特性,为制定抑制联络线功率波动的措施提供依据。     

含多类型直流的交直流混联电网潮流计算方法适用性分析

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研究。推导了含常规直流、柔性直流、混合直流的交直流混联电网潮流模型,进而提出了相应的统一迭代法和交替迭代法。通过3个交直流混联电网测试系统和南方电网实际系统数据验证了潮流模型的有效性和潮流算法的准确性,结合系统负荷水平、系统强度、直流嵌入规模等因素对2种潮流计算方法的收敛性能和计算速度进行对比分析。研究结果表明,在含多类型直流的交直流混联电网中进行潮流计算时,统一迭代法的计算效率比交替迭代法高。     

交流电源串入直流电源回路导致断路器跳合闸原因分析

介绍2起多台断路器同时跳闸或合闸的典型事故,通过现场试验验证和分析,证明当交流电源串入直流电源回路中,可能引起多台断路器跳闸或合闸,并提出防范措施。     

交直流系统连锁故障引发功率倒向方向保护策略

针对目前交直流混联系统连锁故障引发的功率倒向导致纵联方向保护存在适应性的问题,以交流线路发生率较高的单相接地故障为例,在分析了过渡电阻对功率倒向和工频故障电流频率偏移影响的基础上,根据故障后母线电压突变量、故障点电压突变量、补偿电压突变量幅值之间的关系提出一种基于补偿电压突变量的本地信息判据方法。该方法不需要通信设备的参与,仅靠本地的故障信息进行区内外故障判别,不受交直流混联系统功率倒向的影响,并利用频率修正算法对故障电流进行修正。利用PSCAD软件建模仿真验证了该方法的有效性。     

含风电场交直流混联系统的概率潮流计算

针对概率潮流问题中存在常规潮流计算不收敛的问题,建立含风电场交直流混联系统的概率潮流模型,采用交替迭代法进行每一次常规潮流计算,并采用改进的LM(Levenberg-Marquardt)方法求解潮流非线性方程组。分别考虑负荷、风速的不同相关性模型以及输电线路的随机故障,并讨论负荷的不同波动程度对概率潮流结果的影响。算例表明:改进LM方法具有较好的鲁棒性,能够在不同波动程度下得到较精确的结果;波动程度主要影响交流节点电压相角的均值和标准差,对结果中其他变量信息影响不明显。     

基于节点传输贡献量的省间联络线潮流近似计算

提出以节点传输贡献量为量化指标的节点分类方法,提高了日前电力市场中省间联络线上有功功率的计算精度。以3机5节点的简单电网为例,详细说明了省级电网简化前后功率传输分布因子和注入转换系数的计算过程和步骤。以电网有向图为基础,搜索电源节点与负荷节点之间的可行路径,计算节点的传输贡献量,进而估计节点的注入转换系数,获得联络线潮流的近似值,并分析了以节点传输贡献量的均值为阈值对节点分类的优势。最后在IEEE 118节点系统中将所提方法、均值法和节点定性分类法分别应用于日前电力市场的省间联络线潮流计算,仿真和比较结果表明所提方法减小了注入转换系数均值的波动,与真实值相比,省间联络线潮流的平均绝对误差为0.49%,验证了所提方法的有效性。     

直流偏磁条件下变压器的谐波畸变特征

结合我国在建的±660 kV直流输电线路(银川至青岛),基于建立的非线性磁模型,对距青岛换流站30 km的220 kV匡正站一号主变进行了谐波定量分析.结果表明,直流偏磁条件下变压器输出电压的偶次与奇次谐波含量均显著增加,使得变压器成为系统的严重谐波源.通过分析直流偏磁对变压器影响的相关因素,给出了该变压器输出电压偶次谐波含量与中性点注入直流的对应关系,为发展基于中性点反向注入电流的直流偏磁抑制方法提供了新思路.     

一种基于直角坐标注入电流模型的交直流潮流计算方法

潮流计算是电力系统中各种计算的基础,文中提出了一种基于直角坐标注入电流模型的交直流潮流计算方法。分析了交直流混合系统的数学模型,从直角坐标形式的牛顿法出发,将交直流系统耦合系数矩阵与交流系统雅克比矩阵进行相同的变换,形成注入电流的修正方程,得出了直角坐标电流注入模型的新型耦合系数矩阵的表达式。雅可比矩阵大大简化,不仅改善了收敛性,提高了计算速度和效率,同时程序实现也更加简单,节省了内存容量。     

Impact of HVDC line on the convergence property of AC/DC power flow calculation

This paper explores the impact of HVDC line on the convergence property of AC/DC power flow calculation. Firstly, the model of AC/DC power flow computation is constructed, including unified method and alternate iterative method. Then, an improved Levenberg–Marquardt (LM) method with line search technique is developed to solve the nonlinear equations of AC/DC power flow. To test the convergence property of the proposed method, LM method with trust region technique and Newton method are also employed. The researches on the impact of heavy DC transmission power and multiple HVDC lines on the convergence property of AC/DC power flow calculation are made on a modified IEEE 118-bus AC/DC hybrid test system. Simulation results show that the developed method under the model of alternate iterative method is superior to other methods under different models in convergence property. For the influence of heavy DC transmission power on the convergence property, it is improved by the new parameter configuration of DC transmission line firstly and adding proper new shunt capacitor on the weak nodes secondly; for the influence of multiple DC transmission lines on the convergence property, it can also be improved by the change of control mode firstly and adding new shunt capacitor secondly, which are based on the least square solution obtained by proposed method under the model of alternate iterative method.     

风电高渗透率交直流外送系统直流闭锁稳控方案研究

针对特高压直流闭锁后的交流系统暂态过电压问题,深入剖析了直流闭锁后盈余的无功功率、短路容量与交流系统暂态过电压的关系,对比分析了安控切风电与极控切滤波器时序对交流系统暂态过电压的影响。提出基于风电机组故障穿越能力的交流系统稳控方案以及相应的暂态过电压抑制措施。以DIg SILENT为平台搭建哈密电网仿真模型,对所提稳控方案及暂态过电压抑制措施的正确性和可行性进行了仿真验证。仿真结果表明,所提稳控方案及暂态过电压抑制措施可有效降低系统暂态过电压,规避风电机组连锁脱网的风险,并有利于交流系统电压恢复。