含惯量控制的高渗透率风电接入交直流混联输电系统的稳定性分析

为研究高渗透率风电接入交直流混联输电系统的稳定性,首先建立含惯量控制的双馈风机接入附加频率限制控制器的交直流混联系统的低频振荡分析模型。分析含惯量控制的双馈风电机组在不同渗透率下对交直流混联电网区域间振荡模式的影响,进一步分析直流输电系统频率限制控制的投入对系统阻尼特性和频率特性的影响规律。研究结果表明高渗透率下双馈风机惯量控制和直流输电系统频率限制控制能够增大系统阻尼,抑制低频振荡。在Matlab/Simulink中搭建时域仿真,对分析结果进行了验证。     

交直流混联电网运行控制实时仿真技术研究

现代电网已形成交直流多元件、多系统"混联"运行的格局,运行和控制特性极为复杂,表现为各类电力电子元件的电磁暂态和电网机电暂态过程之间的强耦合特性,传统基于"N-1"潮流或机电暂态仿真的方法在混联电网的仿真分析与控制研究中存在局限性。本文研究了实时仿真技术应用于交直流混联电网仿真的若干关键技术,以实用化的电磁-机电暂态混合仿真技术为核心建立含物理控制闭环的全景实时仿真环境,兼顾大电网仿真规模并精细刻画电力电子快速暂态过程及控制响应。该技术已应用于南方电网典型方式重要风险精确仿真界定、反措仿真验证和安稳控制策略的仿真试验,为复杂电网的精确分析和控制技术研究提供了有效的技术手段。     

特高压交直流混联电网连锁故障安稳风险评估

"强直强交"的交直流混联系统是未来电网发展的重要方向之一,复杂大规模的电力传输使系统的故障过程及影响变得更为复杂和严重。鉴于传统的电网安全分析更关注故障的形式及过程,为更好的定量分析系统异常导致的故障风险,提出了基于风险评估理论的特高交直流系统连锁故障条件下的安全稳定风险评估方法。针对特高压交直流系统的特点,充分考虑特高压交直流混联系统内交直流间相互作用,结合连锁故障情况下安稳风险关键要素,提出严重度函数改进方法,建立安稳风险定量分析模型。算例分析结果表明,提出的风险评估模型适用于特高压交直流系统,评估结果兼顾系统安全性与故障影响程度。该模型在实际交直流混联系统中应用效果表明,提出的安稳风险评估方法能够对连锁故障下的安稳风险作出较为准确的分析,且可与电力系统分析综合程序(PSASP, Power System Analysis Software Package)或电力系统分析软件(BPA, Bonneville Power Administration)相结合,易于实现,可拓展及适用性较强。     

基于频域阻抗网络建模分析的交直流微电网振荡问题研究

交直流微电网在不同类型电力电子变流器的不同带宽控制环节作用下,容易引发系统发生宽频振荡问题。现有的微电网振荡分析主要基于阻抗分析法和特征分析法,然而这两种方法存在一定的局限性。为此,该文研究了基于频域阻抗网络模型的交直流微电网振荡问题建模与分析方法。首先,建立了交直流微电网在频域下的等效阻抗网络模型,并计算节点频域导纳矩阵及回路频域阻抗矩阵。其次,基于频域模式分析法,建立了交直流微电网的节点/回路振荡参与程度指标以及设备和控制参数的灵敏度指标,给出了振荡的交直流传播特性分析方法,便于明晰系统振荡机理与关键影响因素。最后,通过Matlab/Simulink时域仿真及算例分析验证了上述频域阻抗网络建模和振荡稳定性分析方法的有效性。     

特约主编寄语

随着我国特高压交直流混联电网规模的不断扩大,电网大范围优化资源配置能力得到了显著提升。与此同时,也对电网保护与调控系统提出了新的挑战:特高压电网交直流、送受端耦合日益紧密,存在局部故障影响全局的安全风险;新能源机组、直流输电大规模投产使得电网调节能力严重下降;电力电子设备及其控制系统与传统交流系统交织,使得系统呈现出复杂的动态特性。因此,关于交直流混联电网安全运行关键技术的研究亟待开展。     

含高比例可再生能源的交直流混联电网规划技术研究综述

为了解决含高比例可再生能源的交直流混联电网供电问题,提出了电网规划的研究框架。首先总结了含高比例可再生能源的交直流混联电网的结构形态特性,围绕多重不确定性和电力电子化两个关键驱动因素,指出了系统规划在场景提取、规划建模、优化策略和运行模拟等方面面临的新挑战。从五个方面评述了国内外研究成果,包括源网荷储协同规划建模、不确定性场景构建、复杂交直流网架优化、换流设备配置优化以及潮流分析。最后,结合交直流混联电网在能源市场交易中的优势,展望了电网规划研究中的关键研究点。     

基于二阶锥切负荷模型的大规模交直流混联电网可靠性评估

针对大规模交直流混联电网可靠性评估难以兼顾精确性和快速性的问题,基于二阶锥规划的切负荷模型和蒙特卡洛法,实现了大规模交直流混联电网可靠性快速评估。首先,建立换流站的线性稳态模型和交直流混联电网中各元件的可靠性模型。然后,统筹考虑交流系统和换流站中有功功率和无功功率以刻画交、直流系统的相互影响,提出基于二阶锥规划的最优切负荷模型。在此基础上,基于蒙特卡洛法提出大规模交直流混联电网可靠性评估流程。最后,以修改的两区域IEEE RTS-96测试系统为算例进行可靠性分析,验证了所提模型和方法的有效性,结果显示,不考虑交、直流系统的相互影响得到的可靠性指标过于乐观,在大规模交直流混联电网的可靠性评估中十分有必要计及交、直流系统的相互影响。     

柔性直流输电控制与交流系统次同步交互机理研究

该文针对柔性直流输电控制系统引起的次同步交互进行了研究,建立了直流换流站控制系统作为反馈环节的混联系统线性化模型,分析了与交流系统之间的次同步动态交互过程,揭示了对交流系统次同步振荡的影响机理,提出了适用于分析多机电力系统次同步稳定性的开环模式理论,得出当直流换流站控制子系统的开环模式与交流子系统的开环模式接近时,交直流闭环系统间将可能产生较强的次同步动态交互而引起交直流混联系统的次同步振荡。进一步地,基于开环模式理论给出了次同步振荡稳定性的判据,不仅能够简单准确地评估闭环系统的稳定裕量,还能够预测闭环混联系统的次同步振荡模式,为评估柔性直流输电控制系统对次同步振荡的影响提供了有效的方法。最后,以3机9节点电力系统为例,采用模式分析法和时域仿真法验证了上述结论的正确性。     

考虑RSR法的交直流混联电网结构脆弱性研究

交直流混联电网能够在较大范围内均衡电力系统运行时的潮流,有利于提升新能源大规模接入电网的接入容量及接入范围,是现代电网发展的重要趋势。为分析交直流混联系统的结构脆弱性,避免电网大停电事故的发生,提出一种基于秩和比（RSR）法的电网结构脆弱性分析方法。首先,基于复杂网络结构特性建立脆弱性指标集,其次选用RSR法结合主、客观评价法得到节点脆弱性综合权重值,最后,为验证所提方法的有效性,以EPRI-36节点交直流混联系统为基础算例进行节点脆弱性分析,结果表明该方法具有可行性。     

基于广域支路响应无功分布特征的主导失稳形态判别EI北大核心CSCD

随着交直流混联电网规模不断扩大,稳定特性愈趋复杂,功角失稳和电压失稳常常相互交织不易区分,快速准确判别主导形态是实施针对性控制措施的重要前提。首先,基于3种典型系统,分析支路无功在不同失稳形态下的时空分布特性,提取特性间的差异化特征;其次,结合支路首、末端的无功乘积及电压幅值乘积,构建具有固定临界值和明确物理意义的主导性判别指标,用以指示主导失稳形态的同时,还可判别垂足电压落点位置;最后,利用电压幅值乘积指数辨识关键支路,在此基础上,提出主导失稳形态判别及紧急控制策略。标准算例和实际交直流混联电网的仿真结果验证了所提方法及策略的有效性。     

构网型和跟网型电力电子装备混联系统惯量响应的匹配问题综述

构网型和跟网型电力电子装备具有异质化调频特性,导致2类装备交直流混联系统惯量响应阶段的动态交互作用机理复杂,传统的惯量参数匹配原则难以优化系统频率响应的问题。阐述了电力电子装备系统的惯量响应匹配问题,并对现有电压源型变流器的调频控制方法进行了概述。从功频响应分析方法、调频功率分配原则和频率响应特性3个方面对电力电子装备系统惯量配置问题的研究现状展开梳理。对电力电子装备混联系统的统一建模及惯量响应匹配问题提出了研究思路,旨在通过惯量支撑功率的匹配控制提升低惯量电力系统的频率稳定性,从系统层面为高比例电力电子装备友好并网提供基础理论和关键技术支撑。     

含LCC-HVDC的交直流混联电网统一谐波状态估计方法

基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的大量应用使交直流混联电网谐波与谐振问题日益突出。谐波状态估计是电网谐波治理的前提,但是现有研究主要着眼于交流电网,即使考虑直流系统,也仅将其视为谐波电流源,不能实现计及交直流系统间谐波相互作用的统一谐波状态估计。为此,基于广域宽频同步监测系统,首先将含LCC-HVDC的交直流混联电网视为一有机整体,建立其统一谐波状态估计模型,有效地反映交直流系统间的谐波相互耦合关系;其次,提出计及经济性、冗余度和鲁棒性的宽频同步相量测量单元综合优化配置模型及其分阶段求解方法,提高了优化配置的科学性和计算效率;再次,采用抗差最小二乘法,求解含LCC-HVDC的交直流混联电网的统一谐波状态估计值;最后,基于PSCAD/EMTDC建立了交直流混联电网仿真模型,仿真结果验证了所提方法的有效性和准确性。     

交直流混联系统电压稳定在线评估体系

在对现状/规划交直流混联电网电压稳定问题大量仿真计算的基础上,提出了电压失稳问题的分类方法;针对无短路冲击的大范围潮流转移问题,提出了分电压等级的综合考虑有功、无功潮流影响的电压稳定在线评估指标,电网仿真表明该指标既可有效评估负荷缓慢增长方式下的静态电压稳定水平,也可有效评估直流闭锁故障下系统的暂态电压稳定水平;在此基础上,提出了交直流混联电网电压稳定在线评估体系,依据故障性质不同采用不同的电压稳定判别方法,显著简化了在线计算规模、提升了计算速度。     

交直流混联电网的关键脆弱线路辨别

甄别交直流混联系统的关键线路,对预防因过负荷、低电压连锁跳闸引发的大停电事故有着重要意义。文中提出了反映电网结构和实时运行状态的综合脆弱度评估指标,基于熵权法建立关键线路评估模型,进而提出了一种交直流混联电网的输电线路脆弱度评估方法。该方法综合全局和局部、有功和无功两方面实现对交直流混联电网线路脆弱度的全面评价。上海电网的仿真算例验证了所提指标的实用性和方法的有效性。     

基于静态安全域的交直流混联大电网关键线路辨识

特高压直流输电系统的相继投运导致电力系统运行特性改变,交直流混联大电网的薄弱环节将出现变化。为辨识出交直流混联电网中的关键线路,避免大停电事故的发生,提出一种基于静态安全域的交直流混联电网关键线路辨识方法。采用静态安全域分析方法构建交直流混联电力系统的静态安全域,考虑交流线路潮流越限与直流逆变站闭锁判据,结合支路潮流模型,提出适用于交直流混联电力系统的静态安全裕度计算方法。以静态安全裕度为指标,给出交直流混联电力系统的关键线路辨识流程。最后使用江西电网实际电力系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

基于PSCAD/EMTDC的±800kV祁韶特高压直流电磁暂态建模

祁韶特高压直流已经投运,湖南电网形成交直流混联电网。为准确分析交直流系统的交互作用,本文建立了基于PSCAD/EMTDC的±800 k V祁韶特高压直流电磁暂态模型,详细介绍了此模型的控制策略及运行方式。并利用此模型进行了稳态运行、直流电流阶跃、交直流故障等仿真验证,仿真结果表明此模型能够准确的模拟各种运行状态下的主要电气量的变化,该模型正确有效。     

基于PMU的HVDC Light辅助控制系统

结合同步相量单元(PMU)传递的信息在轻型高压直流输电的控制中加入了抑制低频振荡的附加控制,通过对交直流混联系统的仿真证明了其有效性,对广域测量系统传送的信息的进一步利用做了新的探讨.     

2010年云南电网几个关键问题的研究

针对2010年云南电网将形成的大规模云电东送交直流混联输电断面,分析了云南电网及其大型互联输电断面的稳定运行与控制将面临的几个关键问题,指出急需开展云南电网及其交直流混联输电断面动态行为的特征与机理研究和基于广域信息的统一协调控制理论、方法及相关技术的研究,并探讨了具体的研究方向和研究内容.     

201O年云南电网的稳定运行与控制问题

针对2010年云南电网将形成的大规模云电东送交直流混联输电断面，分析了云南电网及其大型互联输电断面的稳定运行与控制将面临的几个关键问题，指出急需开展云南电网及其交直流混联输电断面动态行为的特征与机理研究和基于广域信息的统一协调控制理论、方法及相关技术的研究，并探讨了具体的研究方向和研究内容。     

国电南瑞基于广域测量系统的交直流协调控制技术通过验收

正2015年12月3日,由国电南瑞电网安全稳定控制分公司承担的国家电网公司重大专项课题"基于广域测量系统的交直流协调控制技术"通过验收。以周孝信院士为组长的验收专家组一致认为该课题完成了合同规定的研究内容,同意通过验收。该课题通过构建适应交直流、多直流协调优化控制系统的整体框架和软硬件平台,实现了电力系统交直流混联电网的广域协调控制,可有效解决特高压交直流联网运行控制面临的关键问题,显著提高大规模交直流电网运行优化控制能力和电网安全控制水平。