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。     

一种送端电网单回直流极限承载能力评估方法

大容量特高压直流输电技术为送端电网清洁电能的远距离跨区消纳提供了有效手段,但随着直流馈出数量和容量的增加,“强直弱交”矛盾凸显,直流闭锁故障后的频率稳定问题会对送端电网造成较大威胁,制约送端电网直流馈出能力的进一步提升。为有效量化送端电网直流极限馈出能力、辅助评判目标网架适应性,提出了一种计及频率稳定约束的单回直流极限馈出能力评估方法。首先,对大容量直流双极闭锁场景下送端电网的频率稳定特性进行分析,构建暂态频率指标与直流闭锁量之间的解析表达式。进而,协同考虑稳控切机和直流紧急功率支援等电网第二道防线紧急控制措施,评估频率稳定约束下送端电网可承载的单回直流极限馈出容量。最后,基于四川省电网2030年规划系统进行算例分析,结合BPA软件仿真验证所提方法的有效性。     

纯清洁能源下水电高占比送端电网频率稳定协调控制策略研究

含大容量密集型直流的送端电网在实现纯清洁能源转型后,其转动惯量和有功调节能力将大幅下降,进一步加剧直流闭锁故障时的频率失稳风险。为保障水电高占比送端电网在纯清洁能源形态下的频率稳定性,提出一种统筹考虑虚拟惯量、需求响应、直流调制和稳控切机的多阶段协调控制策略。以规划的四川中长期目标网架为基础,分析了该电网在纯清洁能源形态下发生直流单极、双极、多极闭锁故障后的频率稳定特性,并通过BPA仿真验证了所提频率稳定协调控制措施的有效性。     

考虑受端电压水平的异步互联紧急控制协调策略研究

当送端电网仅通过多条高压/特高压常规直流或柔性直流线路与受端电网相连构成异步互联电网时,若大容量直流发生闭锁,将引发送端及受端系统的频率及电压问题。本文针对异步联网后的多直流孤岛系统,基于直流系统的快速性及可控性,提出一种针对直流闭锁故障紧急状态下功率支援的协调控制策略。首先,通过综合考虑交流电网强弱、潮流转移的影响,提出了考虑受端电压水平的有功功率分配算法。其次,通过对直流功率提升/回降、FLC、稳控切机以及分轮次切机等不同控制措施的协调配合,提出了一套多直流孤岛系统协调控制策略。最后构建了一套协调控制系统并通过南方电网2016年夏大方式下的RTDS仿真模型验证了此系统的有效性。     

基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC系统控制策略

采用基于特高压和超高压直流的电网异步联网方式对现有的自动发电控制(AGC)系统控制策略和电网频率控制的适应性问题逐步显现.为分析直流系统异步联网方式对电网AGC系统控制策略带来的影响,结合直流系统负荷的频率静态特性及其附加频率控制器的动态特性,分析了区域电网AGC对控制区设置、控制模式选择以及与直流附加频率控制器的适应性的影响,并对目前国内广泛应用的控制性能评价标准(CPS)控制策略适应性进行探讨.基于PSD-FDS平台进行直流系统与AGC的频率控制仿真验证和实际工程应用,结果表明基于特高压和超高压直流互联的送端电网AGC控制策略能够较好地适应异步互联电网,为异步联网方式下AGC系统控制策略制定和优化提供参考.     

华中电网的直流紧急功率支援问题

研究了1 000 kV交流特高压试验示范线建成后,直流输电调制对华北—华中互联电网运行安全稳定的作用。分析了直流紧急功率支援的机制以及实现方法,并对华中电网内直流系统发生双极闭锁故障时,华北—华中互联电网和特高压交流输电通道承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平进行了仿真分析。通过一回直流双极闭锁故障时,华中电网中4回直流输电线路之间紧急功率支援的仿真研究结果表明,采用直流输电系统紧急功率支援对保持互联系统稳定性和供电可靠性具有良好的效果。     

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。     

面向特高压直流稳控措施的电网频率稳定控制优化研究

直流特高压输送容量占电网总容量比重较大,一旦直流发生单极或双极闭锁故障,电网就将产生严重的高频问题,对系统安全稳定运行产生巨大挑战。针对特高压直流输电工程投产后电网典型运行方式进行频率稳定控制策略优化研究,对特高压直流故障后系统出现的高频问题分析不同故障需切除的电源数量,探讨系统第二道防线与第三道防线的配合关系,提出提高电网频率稳定控制的实施方案。     

计及频率稳定的多直流异步外送电网切机容量优化

异步互联格局下,送端电网惯性大幅下降,因直流闭锁引发的高频问题较为严重,传统应对高频问题的稳控切机策略存在切机量不精确（过切或欠切）以及切机后系统转动惯量匮乏等风险。针对现有稳控切机方案的不适应性,提出一种计及系统频率稳定需求的多直流异步外送电网切机容量优化模型。模型中耦合大容量直流闭锁故障下各种频率指标约束、网络潮流约束、备用及切机量约束,考虑系统内各类型机组调节性能及位置的差异性,利用理想点法和优序图法得到各类型机组的切机惩罚因子,通过切机综合代价最小化目标确定大容量直流闭锁事故下送端电网的最优切机方案。以改进的IEEE RTS-79系统为例进行了算例分析,验证了所构建模型的有效性与频率适应性。     

直流功率转移对川渝弱交流电网安全稳定影响分析EI北大核心CSCD

为满足四川更多富余清洁能源外送,“十三五”中期四川电网维持4直(其中3回为特高压直流)6交的交直流联合外送电。作为川电东输的送端川渝电网呈现强直弱交的电网运行状况;根据2018年川渝电网强直弱交系统特点,研究分析国网川西3回特高压直流之一发生单极闭锁故障方式下,大直流功率转移对川渝交流电网外送通道断面的冲击以及对电网安全稳定影响,提出表征电网强直弱交特性的直流功率转移影响因子(FDCPTIF)概念,通过FDCPTIF计算,有效数值反映大容量直流功率转移对弱交流川渝电网所带来的全网暂稳与交流线路热稳安全的风险;并对适度改善川渝电网运行稳定水平的3种电力举措亦利用直流功率转移影响因子FDCPTIF做了相应的计算分析;所提直流功率转移影响因子(FDCPTIF)的计算分析可作为一研究川渝强直弱交系统的电网安全稳定性的技术参考。     

面向风火打捆的特高压直流输电工程弱送端强直弱交耦合特性研究

哈郑特高压直流是我国首个大容量风火打捆直流外送工程,送端电网存在多种安全稳定问题。分析了直流运行特性,提出了过渡期联网运行和孤岛运行的条件。研究了弱送端电网不平衡功率分配特性,为故障后保障重要交流通道安全稳定控制策略的制定奠定了基础。研究了特高压直流输电系统与750 k V交流电网耦合特性,指出配套火电的投运将使吐哈断面稳定问题由动态稳定转变为暂态稳定,二通道同时存在电压大幅波动和暂态稳定问题,给出了故障约束下特高压直流与二通道输电能力。分析了直流对青藏直流及藏中电网频率稳定的影响规律,研究了风火不同比例下直流故障引起的电压波动问题,为西北电网的运行控制提供了参考依据。     

直流频率限制器参数整定及协调控制

异步联网方式下,送端电网的频率稳定问题需要重点关注。在直流系统发生闭锁性故障后,采用直流频率限制器(frequency limit controller FLC)进行故障调频能够抑制送端电网出现的高频问题。文中介绍了直流频率限制器的结构原理以及参数整定方法,并针对直流频率限制器退出时可能发生的"二次动作"现象提出延时及比例参数切换的方法进行优化。最后针对多回直流频率限制器间的协调问题,提出基于直流频率限制器作用系数的控制策略。结果表明,文中设计的FLC能够对电网频率稳定实现有效控制多回直流FLC协调控制策略可以防止出现过调节现象。     

特高压电网对福建电网安全稳定影响研究

分析了交、直流特高压电网对福建电网安全稳定的影响,研究了特高压交流电网、特高压直流系统发生故障时福建电网的安全稳定性以及受端换流站附近交流电网单一或严重故障对直流系统的影响及系统安全稳定水平。分析了特高压电网对福建电网短路电流和无功补偿的影响以及1 000 kV/500 kV电磁环网的解环等问题。结果表明：大容量直流输电系统单极/双极闭锁后主要问题是引起局部500 kV网架过载;交流特高压线路单一乃至个别多重故障情况下福建电网均能保持稳定运行。福建电网具有较大的抗扰动能力。     

±660 kV银东直流输电山东侧安全稳定控制策略

在交直流混联电网中,直流系统的双极闭锁对系统的安全性和稳定性影响较大。银东直流输电系统发生双极闭锁故障时,会引起特高压线路失稳、系统低频的稳定性问题,此时可通过采取切负荷的控制策略,确保系统稳定运行。文中通过研究±660kV银东直流输电系统山东侧安全稳定控制策略,提出了适用于大容量直流输入电网的安全稳定控制系统的策略研究方法、有效的切负荷优化技术及直流极闭锁判据;设计了主站、执行站分层控制模式以及按轮级切负荷的控制原理。该策略在山东电网的实际应用结果证明了其有效性。     

特高压直流故障对交流系统稳定性的影响分析

基于2016年新疆特高压交直流混联送端电网不同的运行方式,仿真分析±800 kV特高压直流输电系统发生不同类型的故障时对哈密地区与近区交流系统电压的影响;并且针对不同的故障形式采取不同的控制策略,分析不同控制策略对于交直流混联系统运行电压的影响。研究结果表明,在直流系统发生故障时,从故障类型来看,直流单极闭锁故障时,富裕功率小,对系统稳定运行影响小;双极闭锁故障时,富裕功率大,从而引起沿线交流母线电压的降低,严重时则引起电压失稳,对系统稳定运行影响大;发生换相失败对系统暂态电压稳定性影响较大。随着直流外送功率的不断增大,无论是直流双极闭锁故障还是换相失败故障均会出现暂态压升更加严重的局面。     

基于ADPSS的锦苏特高压直流对江苏电网运行特性影响研究

为了深入研究锦苏特高压直流接入后江苏电网的运行特性,交流系统故障或者双极闭锁等故障对江苏电网造成的影响,基于2013年江苏电网预计夏高负荷,在电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS)平台上搭建了锦苏特高压直流输电系统的电磁暂态模型和江苏电网其余部分的机电模型。通过机电—电磁混合典型故障仿真研究了锦苏直流接入对江苏电网稳定性的影响,分析了锦苏直流接入对江苏电网静态稳定电压极限的影响,研究了双极闭锁再启动的过程。结果表明,该模型能准确反映锦苏直流输电系统的实际运行特性;锦苏直流的接入提高了苏南地区和关键线路的静态电压稳定极限;通过采取适当措施,直流双极闭锁和交流系统典型故障下江苏电网能够维持稳定运行;双极闭锁后江苏电网能够顺利启动。     

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。     

多回直流闭锁故障下云南电网频率协调控制研究

云南外送直流发生单极闭锁、多极闭锁及多回直流组合闭锁故障后,都会导致送端有功功率大量盈余,云南电网高频现象突出且可能出现频率长期越限等问题.直流输电系统的附加控制可以改善交流系统的频率稳定控制特性.首先介绍了云南电网的安全稳定控制系统及切机定值,再对云南电网当前的直流控制系统配置情况进行说明,考虑了云南外送直流发生单极...     

云广特高压直流输电线路双极闭锁时安稳装置的动作分析

以"8.19"云广特高压直流双极闭锁时安稳装置动作为例,分析安稳装置是否正确动作,策略是否正确得当,对保持电网稳定的功能是否切实有效,今后此类情况下安稳系统能否更合理地动作,更有效地维持电网稳定。通过对事故前后安稳装置动作情况,电网潮流变化情况,电网的主要参数:电压、功率、频率的变化情况等综合分析,来判断是否符合电网稳定的要求。"8.19"云广特高压直流双极闭锁时安稳装置正确动作,有效地保护了电网的安全稳定。故障发生后,安稳装置正确动作,使电网的各个参数符合稳定需求,但暂态过程仍存在一些问题,同时,随着网架的发展,云南电网外送容量的增大,安稳控制策略也要随之进一步改进。     

异步联网后云南电网直流闭锁故障稳定特性及控制措施

与主网异步联网后,云南电网独立运行,其系统容量小、抗扰动能力差的特性凸显,直流极闭锁后存在功角稳定及频率稳定问题。对此,研究了异步联网后云南境内直流闭锁故障控制措施。因云南电网与主网异步联网后系统特性发生重大变化,原有直流闭锁故障控制措施不再适用。仿真分析在直流过负荷能力范围内利用直流调制及相应控制措施解决直流闭锁故障后的稳定问题,并对高频切机及直流过负荷能力适应性进行校核。