特高压直流输电对系统安全稳定影响研究

以金沙江一期、锦屏梯级水电基地外送采用特高压直流输电方案为依托,研究了2015年前后大容量直流馈入华东、华中、华北交流同步电网对处于交直流并列运行系统的安全稳定影响。分析了特高压直流发生单一及严重故障时交流输电通道及受端电网承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平;送、受端换流站近区交流系统发生单一或严重故障对直流系统的影响及系统的安全稳定水平;交流通道加装静止无功补偿器(SVC)、系统负荷特性变化、增加直流功率调制功能情况下特高压直流双极闭锁时系统的安全稳定性。     

特高压直流输电系统可靠性和可用率指标研究

金沙江一期直流外送工程每个直流系统额定功率高达6 400 MW,具有主接线复杂、输电距离长、可靠性要求高的特点.在送端,向家坝和溪洛渡左、右岸3个换流站相互之间联系紧密,任何一个直流系统故障都将会对其他直流系统乃至整个送端电网产生影响.对于受端电网,特高压直流系统输送的6 400 MW是一个很大的受电功率,即使失去直流单极,也会对电网产生不小的冲击.因此,对于特高压直流系统而言,可靠性是一个不容忽视的问题.文章根据我国现有直流输电系统的运行经验和故障次数、可靠性数据的统计结果,分析我国已投入运行的高压直流输电系统故障设备及故障次数占比,并结合特高压直流输电系统的主接线形式和技术特点,分析并提出了特高压直流输电系统合理的可靠性指标.     

送端系统机群摆动对直流功率恢复特性影响研究

近年来,我国交直流混联电网发展初具规模,电网安全稳定特性发生深刻变化,大容量特高压直流输电系统与传统交流电网的交互影响、耦合特性进一步复杂化。该文重点研究送端电网机群摇摆对近区特高压直流功率恢复特性的影响,发现当直流故障激发送端机群振荡后,随着系统戴维南等值电势幅值不断下降,直流换流母线电压跌落将造成直流功率在恢复过程中再次出现塌陷,对交流输电通道形成二次冲击,影响交流薄弱断面输电能力。最后基于实际电网算例,分析受端电网单永故障下多回直流同时发生相继换相失败故障对送端电网稳定性的影响。研究结论可为电网运行人员合理安排运行方式提供依据,有利于保障大区互联电网安全稳定运行。     

特高压直流输电系统可靠性和可用率研究

金沙江一期直流外送工程每个直流系统额定功率高达6400MW,具有主接线复杂、输电距离长、可靠性要求高的特点。在送端,向家坝和溪洛渡左、右岸3个换流站相互之间联系紧密,任何一个直流系统故障都将会对其他直流系统乃至整个送端电网产生影响。对于受端电网,特高压直流系统输送的6400MW是一个很大的受电功率,即使失去直流单极,也会对电网产生不小的冲击。对于特高压直流系统,可靠性是一个不容忽视的问题。根据我国现有直流输电系统的运行经验和故障次数、可靠性数据的统计结果,分析我国已投入运行的高压直流输电系统故障设备及故障次数占比,并结合特高压直流输电系统的主接线形式和技术特点,分析并提出了特高压直流输电系统合理的可靠性指标。     

混合直流输电系统送端交流暂态电压特性研究

对于大规模新能源特高压直流外送系统,受端电网故障可能导致送端电网电压剧烈变化,严重威胁送端电网的安全稳定运行,因此送端电网暂态电压是直流输电系统适应性的重要考虑因素。混合直流输电结合了常规直流和柔性直流的优势。针对大规模新能源混合直流外送应用场景,首先介绍了两端混合直流输电系统典型拓扑,建立了相应数学模型,阐述了基本控制结构。然后分析了当受端交流电网发生短路故障,采用不同直流输电拓扑方案时送端电网的交流暂态电压特性。最后在PSCAD/EMTDC搭建了不同混合直流输电系统仿真模型,验证了上述分析的有效性。     

特高压直流对交直流并联电网安全稳定影响

以南方电网为例,应用PSS/E仿真软件探讨含有特高压直流的电网中交流和直流系统相互影响机理,以便揭示交直流并联运行电网失稳的可能性。分析表明,多馈入直流系统中,受端交流故障对直流运行状态的破坏程度远较送端交流故障严重,其对系统稳定的影响与直流功率恢复速度有关,若直流恢复速度较慢,有可能使受端交流故障成为系统输电能力的约束故障。大容量直流对系统稳定影响表现为输电能力更高,双极故障后的安稳措施代价更大。     

特高压接入大型城市500kV电网适应性分析及应对策略

为支撑西部、北部大型风光新能源基地的开发和资源送出,西电东送、北电南送特高压直流输电通道在未来将会进一步拓宽.特高压直流的汇入会对受端大型城市500 kV电网潮流、动态稳定性和短路电流等产生重要影响.提出一种特高压接入受端电网的适应性综合分析方法,能够系统评估特高压直流接入对大型城市500 kV电网的影响.以我国某大型...     

新能源基地经LCC-HVDC送出系统振荡机理分析与抑制策略(一):计及受端影响的阻抗建模EI北大核心CSCD

新能源基地经电网换相换流器型高压直流(line commutated converter-based high voltage direct current,LCC-HVDC)送出系统次/超同步振荡风险严重制约系统安全运行。阻抗模型逐渐成为大规模新能源并网振荡问题分析和解决的有效方法。现有LCC-HVDC阻抗建模将受端换流站等效为理想电压源,未考虑受端换流站和受端电网强度等因素。该文首先建立计及受端换流站及受端电网强度的LCC-HVDC阻抗解析模型,分析换流站交流侧与直流侧间、送端换流站与受端换流站间的阻抗耦合关系。然后,基于送受端耦合小信号模型,揭示受端电网强度、受端换流站锁相环与直流电压环控制、送端换流站直流电流环控制对LCC-HVDC送端交流端口阻抗特性的影响机理。最后,基于新能源发电和LCC-HVDC输电控制保护装置,构建新能源基地经LCC-HVDC送出系统全电磁暂态实时仿真平台,开展系统振荡阻抗分析与时域仿真,验证LCC-HVDC受端对送端系统振荡特性的影响。     

银东直流逆变站换相失败后对送端系统的影响及仿真分析

高压直流输电系统受端换相失败时,整流侧换流器短时间内会从送端交流系统吸收大量无功功率,在送端交流系统较弱或其他不利条件下可能产生电压不稳定或保护误动作等问题。以银东直流工程为例,分析了受端换相失败后直流系统的响应特性,研究了直流逆变站换相失败导致的送、受端交流系统故障耦合机理,并通过仿真给出了弱送端系统条件下的电压波动情况,结论对直流工程建设调试和交流电网调度运行具有重要的指导意义。     

柔性直流接入对弱受端电网恢复特性的影响及优化措施

随着柔性直流输电系统电压等级和输电容量不断提升,采用电压源型换流器的柔性直流输电技术在我国得到了大量应用,同时其对电网的影响也进一步增强。文中基于PSD-BPA机电暂态仿真软件中新开发的计及故障穿越策略的柔性直流控制系统,比较了不同直流接入方案下弱受端电网受扰恢复特性的差异。在此基础上,分析了柔性直流控制方式、直流传输功率大小以及故障穿越控制策略等因素对换流站动态有功和无功功率特性的影响。最后针对西藏弱受端电网电压稳定问题提出了优化方案,仿真结果表明优化柔性直流故障穿越控制关键参数可以改善弱受端电网故障后的恢复性能。     

柔性直流接入对弱受端电网恢复特性的影响及优化措施

随着柔性直流输电系统电压等级和输电容量不断提升,采用电压源型换流器的柔性直流输电技术在我国得到了大量应用,同时其对电网的影响也进一步增强。文中基于PSD-BPA机电暂态仿真软件中新开发的计及故障穿越策略的柔性直流控制系统,比较了不同直流接入方案下弱受端电网受扰恢复特性的差异。在此基础上,分析了柔性直流控制方式、直流传输功率大小以及故障穿越控制策略等因素对换流站动态有功和无功功率特性的影响。最后针对西藏弱受端电网电压稳定问题提出了优化方案,仿真结果表明优化柔性直流故障穿越控制关键参数可以改善弱受端电网故障后的恢复性能。     

哈密至郑州特高压直流对受端电网影响分析

哈密至郑州±800 kV特高压直流是我国第1条风火打捆外送的直流工程,也是华中电网受入的第1条大容量直流线路,其建设对华中电网调峰以及安全稳定有较大影响。提出了大容量直流对受端电网的要求,通过分析分区电力平衡及电网结构,论证了哈密受端换流站应落点郑州东部;电力系统运行模拟计算表明华中电网自身调峰能力是可以满足直流送入需要的;电网稳定仿真计算表明华北至华中交流断面是受端电网的薄弱环节,需要加强该断面输电能力或者降低断面输送容量以保证电网安全稳定运行。     

VSC-HVDC参与送端电网的调频控制策略

电压源型直流输电(voltage sourced converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)具有控制灵活且易于在送受端扩展新落点等优点，有助于新能源的友好接入，因而在新能源基地的直流输电中具有广阔的应用前景。随着柔直送端电网新能源占比不断增加，导致送端电网系统等效惯量持续降低、调频能力大幅减弱。针对高新能源渗透率的送端电网系统，利用VSC-HVDC对有功功率的独立与快速调节的特点，在传统的定有功功率控制中引入有功功率-频率(P-f)斜率特性，设计反下垂控制策略，使其参与送端交流系统的频率调节。并在PSCAD/EMTDC中搭建两端柔性直流输电电网模型进行仿真验证。结果表明，所提出的控制策略提高了送端系统的频率稳定性，具备一定的有效性与可行性。     

考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟

西北地区可再生能源资源与电力需求不平衡的现状,使得发展风火联合外送成为促进新能源消纳的重要举措。而风电出力的不确定性给风火联合外送的经济性、可靠性效益评估造成了困难。针对该问题,文章采用风电多状态模型,引入机组剩余容量的概念,提出了联合外送概率模型以模拟送端电网对受端电网的电力支援过程。结合各类型电源特点,设计了考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟算法框架。通过EPRI 36算例验证了所提方法的有效性,并且通过对酒泉—湖南±800 k V直流输电工程进行随机生产模拟,研究了酒泉直流对受端电网充裕度的改善、酒泉直流的环保效益以及直流输电利用小时数对酒泉直流经济性的影响。     

计及直流限额动态调整的送受端一体化日前调度计划模型

通过特高压直流输电将能源基地的大规模电能送往负荷中心是我国电网的一种常态化运行方式.直流计划与送受端发电计划分阶段协调模式及直流输电限额可能受制于受端电网运行方式使得安全约束机组组合问题难以获得全局最优解.该文将开机台数、开机容量、备用容量等电网方式信息对直流限额的影响纳入机组组合模型,提出了计及直流限额动态调整的送受端一体化日前调度计划优化模型.针对模型中约束边界条件随决策变量动态变化的问题,通过引入0-1指示变量,将复杂逻辑约束转变成混合整数规划问题,确保了模型的有效求解.将所提模型应用于新英格兰10机39节点标准算例和我国某省级电网,验证了所提模型的正确性和有效性.     

基于ADPSS的宁夏电网多直流系统机电-电磁混合仿真对比研究

灵绍和昭沂特高压直流输电工程投运后,宁夏电网将成为我国又一高比例风火打捆外送直流送端电网。为了准确分析交直流间相互作用以及直流受端扰动对送端的影响,在ADPSS软件中建立了宁夏电网多直流系统的机电-电磁混合仿真模型,包括西北电网机电暂态仿真模型和宁夏电网三回直流的详细电磁暂态模型。针对送受端电网不同故障类型,评估了混合仿真和纯机电暂态仿真方法下电网受扰响应行为的差异,研究结论对于电网分析计算和制定安全稳定控制措施时选择适用的工具具有参考意义。     

特高压直流输电系统雷击闭锁对送端电网影响的分析

以2015年四川电网为对象,开展了雷击造成特高压直流输电通道闭锁对送端电网安全稳定运行影响的研究。给出了特高压直流系统的准稳态模型,利用PSASP建立了2015年四川电网丰大运行方式下包特高压直流输电通道的电网模型。基于系统稳定性判据,通过仿真分析了雷击造成不同特高压直流输电通道单极/双极闭锁时对送端电网安全稳定的影响。文章对含特高压直流工程的电网安全稳定运行具有参考价值。     

交直流电力外送通道的协调控制分析

针对高压直流大功率运行时发生换相失败、再启动等故障可能引起大量不平衡功率在送端交流电网涌动甚至造成交流电网解列的问题,对比了受端故障引起的直流故障与人工设置直流故障的影响,发现用人工设置直流两次同时换相失败代替扫描受端交流故障可兼顾安全性和可操作性。比较了定功率总和情况下直流不同功率组合故障时对送端交流断面的功率冲击,提出了用直流功率之和作为分档标准。分析了送端电网开机位置及容量对直流冲击的支持作用,提出了送端交流电网开机容量分档控制策略。应用PSASP软件分析了满足直流满功率运行对交流外送断面的约束以及保证交流外送断面能力对直流功率的需求。提出了交流断面的预控策略,在保证电网安全的基础上可提高交直流协调外送能力。     

混合直流系统中直流侧故障暂态电流的解析表达与故障特性的研究

由基于线性换流器高压直流输电系统(LCC-HVDC)和基于电压源换流器高压直流输电系统(VSC-HVDC)共同构成的混合直流输电系统,其故障特性与传统直流输电系统不同。针对此问题,对混合直流输电系统中直流侧故障暂态电流特性进行了研究。首先建立了送端电网采用LCC型换流站、受端电网采用VSC型换流站的两端混合直流输电系统,利用拉普拉斯变换定理推导了直流侧故障时的等效电路,解析了LCC侧和VSC侧直流故障电流简易表达式。其次,在简易表达式的基础上,充分考虑送端LCC侧换流站的触发角动态变化过程和受端VSC侧换流站交流电流的馈入,进一步解析了两侧精确的故障电流表达式。然后,从故障电流幅值、谐波等方面对比分析了三种高压直流系统中直流侧故障电流的变化特征。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提故障电流解析表达式的正确性。     

雅中—江西特高压直流接入对江西电网影响分析

基于PSASP仿真平台,在江西电网2016年度运行方式数据基础上,搭建2017-2018年规划电网模型。用平衡机模拟特高压直流送端电源,分析了特高压直流接入对全网短路电流的影响,计算了江西电网对鄂赣联络线与特高压直流的最大受电能力以及直流换流站出线最大输电能力,讨论了不同直流功率注入方式下江西电网对直流功率的消纳与疏散能力。分析结果表明特高压直流规划接入方案满足四川水电送出需求,可为直流接入后江西电网的安全稳定运行提供重要参考。