并联交流系统强度对换流母线电压稳定性的

随着中国互联电网的发展,交直流并联输电系统的电压稳定问题迫切需要研究。从并联交流系统强度出发,以四机两区域系统为例,利用负荷导纳模型算法求取节点电压稳定极限,然后采用负荷裕度和特征值分析方法,详细讨论了并联交流系统强度大小对逆变侧换流母线电压稳定性的影响。最后,利用电磁暂态仿真程序EMTDC／PSCAD对系统进行动态仿真,结果表明在重负荷备件下强并联交流系统有利于提高换流母线的电压稳定性。     

特高压直流分层接入受端系统电压稳定性分析

特高压直流分层接入方式下,受端交流系统相互耦合,其无功电压特性更为复杂。如何评价分层接入方式下受端系统的电压稳定问题亟待研究。首先提出了直流分层接入方式下的电压稳定因子指标,并基于交直流混联系统的等值模型及特性方程,推导了分层接入电压稳定因子的计算方法。最后,针对不同直流控制方式和不同网架结构时的电压稳定因子大小,分析了多种运行方式下受端系统的电压稳定性。结果表明,直流系统采用整流侧定电流或功率,逆变侧均定电压控制方式最有利于受端系统换流母线的电压稳定。     

交直流互联系统换流母线动态电压稳定判据

交直流系统之间的相互作用,尤其是与弱交流系统连接时,会带来电压不稳定、动态不稳定等一系列问题。受端系统为弱系统时,换流站交流母线的电压稳定性成为困扰直流输电系统正常运行的一个重要问题。在以往研究的基础上,提出了一种判断交直流互联系统逆变站换流母线动态电压稳定性的判据,该判据简单且判断速度较快。利用BPA仿真软件,对两端直流系统（以下简称2DC系统）直流闭锁故障时的换流母线动态电压稳定性进行了分析,研究结果验证了判据的有效性和合理性。     

特高压直流分层接入方式下换流母线电压的稳定性

特高压直流分层接入交流电网的新方式可提高受端电网接纳直流功率的能力,从电网结构、直流控制方式等方面合理分析特高压直流分层落点近区500 k V层和1 000 k V层换流母线的电压稳定性问题亟待深入研究。为此首先分析了不同层逆变器的功率输出特性,并基于降阶雅克比矩阵推导了换流母线处电压稳定性因子的计算方法,进而提出了分层接入方式下各层换流母线的电压稳定性判据,判据表明综合电压稳定性因子越接近于0说明系统的电压稳定水平越好。利用该判据,分析了不同直流控制方式下电压稳定性的差异,得到了不同控制方式下电压稳定性的排序。从排序看出,整流站采用定电流控制或定功率控制、逆变站高低端逆变器都采用定电压控制的综合电压稳定性因子最小,为0.314 0,说明各层换流母线电压稳定水平最好;整流站采用定功率控制、逆变站高低端逆变器都采用定熄弧角控制的综合电压稳定性因子最大,为0.672 8,说明各层换流母线电压稳定水平最差。同时研究了直流功率输送水平对换流母线电压稳定的影响。最终得出的结论为:整流站控制方式由定功率变为定电流,或者逆变站高低端逆变器控制方式由定熄弧角变为定电压都能够提高分层直流落点处电压稳定水平;相对低的直流功率输送水平也对提高各层换流母线处电压稳定性有利。最后,以锡盟—泰州直流输电工程为背景的算例仿真证明了该分析方法的合理性和有效性。     

考虑换流变压器和无功补偿协调控制计算AC/DC系统有功-电压曲线

在绘制交直流混合输电系统有功一电压曲线的过程中应该考虑直流的调整控制作用.如果将直流系统简单视为定功率负荷,通过仿真发现,计算得到的静态电压稳定裕度偏保守,并不能反映直流系统的控制作用.在采用连续潮流法求解交直流混合系统有功一电压曲线的过程中,根据换流器的阀组控制方式和直流系统运行特征(无功功率控制方式),调整换流变压器分接头,并根据无功控制需求投入换流站无功补偿装置,求得的有功一电压曲线及电压稳定临界点能够反映直流输电系统控制对电力系统稳定性的影响.     

联于弱交流系统的HVDC系统稳定性分析

受端系统为弱系统时，高压直流系统很容易引起换流站交流母线的电压不稳定现象。评价3种判别交直流系统电压稳定性方法的优缺点，并应用电力系统电磁暂态仿真软件EMTDC对CIGRE高压直流系统模型进行了仿真研究。研究结果表明，换流结合适的无功补偿及直流控制方式有利于系统电压的稳定。     

改善多馈入直流系统电压无功特性的直流控制策略

为了改善多馈入直流系统受端交流系统的电压无功综合特性,在直流系统逆变侧引入了定交流电压控制;然后,使用新型指标——电压稳定耦合因子来衡量直流输电子系统换流母线间的影响,并指导该控制方式在多馈入系统中的设置方案;同时,提出了一种平滑切换逻辑控制器,以实现直流系统在定交流电压控制和其他控制策略之间的平滑切换。针对三馈入直流输电系统的电磁暂态仿真结果说明,当受端交流系统发生严重故障时,该控制策略相比常规的定熄弧角控制,能够有效改善弱交流系统电压稳定性及直流系统间的不利相互作用。     

AC/DC并联输电系统大扰动短期电压稳定PDSR

通过对典型交直流并联输电系统的仿真研究发现,在给定事故、直流功率及控制方式下,在发电机节点有功功率和电压幅值、负荷节点有功和无功功率以及直流传输有功功率的决策空间上,保证交直流并联输电系统大扰动短期电压稳定性的实用动态安全域(practical dynamic security regions,PDSR),在较大范围内仍可由描述各节点注入上、下限的垂直于坐标轴的平面、极少数几个分别对应于不同失稳模态的描述大扰动短期电压稳定性的临界超平面和平衡节点所对应的约束面围成。同时发现:当采用整流侧定电流和逆变侧定电压控制方式时,或者低压限流器的参数VL取值较大时,PDSR将扩大;当直流传输功率的不同、直流定功率控制(功率值不变)测控点选择不同和负荷中感应电动机所占的比例不同时,PDSR临界超平面具有平移性质。     

直流系统控制方式对大扰动后交直流混合系统电压和功率恢复的影响

使用电力系统暂态安全评估工具TSAT基于南方电网2005年规划数据研究了直流控制方式和低压限流器参数对大扰动后交直流混合系统电压和功率恢复的影响.结果表明,常规的整流侧定电流、逆变侧定直流电压控制比整流侧定功率、逆变侧定熄弧角控制有利于大扰动后交流换流母线电压的恢复;为缓解大扰动后有功功率和无功功率失衡的问题,低压限流器参数的大小应取折中值.     

与弱交流系统相联的HVDC电压稳定相关问题的研究

当受端系统为弱系统时,HVDC的逆变的换相过程容易受到交流系统故障的和电压波动的影响,进而容易引起换流站交流母线的电压不稳定现象.本文首先讨论了如何利用短路比SCR来划分交流系统的强弱、存在的电压问题以及利用电压稳定指标VSI判别交直流系统电压稳定性方法.其次比较了不同控制方式下直流输电系统的电压稳定性,并给出了小扰动下提高交直流系统电压稳定的途径.最后展望了直流新技术对HVDC电压稳定的影响.     

综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。     

基于分岔理论的负荷模型对交直流混联系统电压稳定性的影响

为研究区域负荷模型对交直流混联系统电压稳定性的影响,以3机9节点交直流混联电力系统为例,建立考虑系统各元件动态特性的数学模型,采用分岔理论与局部参数化的延拓法相结合的方法对系统的平衡解流形进行追踪,并对影响系统稳定的鞍结分岔点、霍普夫分岔点进行搜索和检测。在此基础上,针对不同负荷增长方式对电压稳定性的影响进行研究,重点分析比较国家电网各区域电网调度部门、规划部门所采用的负荷模型对电压稳定影响的异同。研究表明：以全网负荷同比增长方式增加负荷时系统静、动态负荷裕度最小,最不利于系统的稳定性;随着负荷模型中异步感应电动机比例的不断增加,分岔边界曲线前移,各类型分岔点出现时间缩短,系统的电压稳定裕度减小,电压稳定性将受到更大的威胁。     

基于两点估计法的交直流混合系统电压稳定概率评估

传统的交直流系统电压稳定分析大多是建立在确定性方法上的,没有考虑系统中各种随机因素的影响,不利于交直流系统运行的经济性和合理性。为了弥补确定性方法的不足,提出了一种基于两点估计法的交直流混合系统电压稳定分析方法。该方法考虑负荷水平和负荷增长系数的随机性,建立了交直流混合系统的负荷裕度模型。通过少量确定性计算求出负荷裕度和临界点处节点电压的前3阶矩,从而得到待求变量的近似概率分布,确定某一负荷水平下交直流系统电压失稳的概率。与蒙特卡罗法进行比较,计算精度满足要求,并且大大地缩短了计算时间。     

基于内点法的交直流系统电压稳定性评估

针对交直流系统稳定分析时直流变量约束、运行方式调整以及计算收敛性问题,基于原始-对偶内点法提出分段求解交直流系统负荷裕度的新算法。由交直流网络间的耦合关系和换流器转换方程,推导出直角坐标系交直流系统的Jacobi、Hessian矩阵,进而用原始-对偶内点法求解直流控制方式不变的交直流系统的负荷裕度。交直流系统直流控制方式会发生调整,提出分段求解负荷裕度的方法,即分别用内点法求解系统不同直流控制方式的最大负荷增量再求和,该方法能方便考虑直流变量约束及运行方式的调整。经算例验证该算法在交直流系统稳定计算中对初始值选择要求不高,收敛迭代次数少。     

运用特征值法确定交直流系统电压失稳区

直流输电可以对其功率快速地进行调节,从而提高与直流系统相连接的交流系统的稳定性,所以交直流系统在国内外应用得越来越多,而研究如何定量地分析交直流系统的电压稳定性成为了当前比较迫切需要解决的问题。该文结合交直流系统的特点,采用改进的牛顿法求解交直流系统的潮流,在得到收敛潮流的最小特征值及其左右特征向量后,计算出各节点的参与因子,并以参与因子为依据,采用特征值法对在一定直流控制方式下的交直流系统进行电压稳定性分析,找出交直流系统的电压易失稳区,从而为采取相关措施提高整个交直流系统的电压稳定性提供有价值的参考依据。最后通过对一个9节点的交直流系统采用本文方法进行仿真计算,证明了本文所述方法的有效性和可行性。     

交直流电力系统暂态电压稳定性综述

交直流输电系统中直流换流器要消耗大量的无功功率,这使大干扰后交直流系统的暂态电压稳定性面临严峻考验。因此,研究交直流系统的暂态电压稳定性具有重要意义。文中介绍了暂态电压稳定性研究的主要内容,如暂态电压稳定性的影响因素、分析方法、稳定判据等,回顾了近20年来暂态电压稳定性问题所取得的研究成果,提出了交直流系统中预防暂态电压失稳事故的措施,并对多馈入交直流电力系统暂态电压稳定机理、负荷模型等问题进行了探讨。     

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标L进行合理简化,简化后的L指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的L指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原–对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算L指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化L指标的合理性和优化模型的有效性。     

混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制

随着高压直流输电的发展,柔性直流与常规直流接入同一或电气距离较近交流母线,形成混合多馈入交直流混联系统。为充分发挥柔性直流功率解耦及快速调节特性,减小常规直流换相失败概率,并保持交直流混联系统电压安全稳定,文中提出了一种混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制方法。首先,对混合多馈入交直流系统进行建模,并分析柔性直流不同控制方式下控制量对交流母线电压灵敏度的求解方法。其次,构建两级协调电压控制,系统级控制以交流系统最低节点电压轨迹偏差和控制成本最小为目标;换流站级控制以保证常规直流馈入母线电压和换相裕度为目标。根据发电机无功裕度设计不同的控制方案,针对常规高压直流输电熄弧角和有功功率,避免其发生控制冲突,设计两级协调策略。最后,仿真结果表明所提控制方法能够明显提高交直流混联系统的中长期电压稳定性。