防止特高压直流工程单双极闭锁的关键措施

特高压直流输电工程因其输送容量大、送电距离远得到越来越广泛的应用,然而,直流系统单双极的强迫停运严重影响着其安全运行。针对直流系统潜在的风险,从主回路接线方式和控制保护策略等方面开展了特高压直流输电工程主接线方案优化、直流线路重启动策略、金属回线自动转换方案、双极中性母线差动保护动作时序和直流滤波器保护配置等研究,提出了防止特高压直流工程单双极闭锁的关键措施。通过实时数字仿真系统对提出的措施进行了仿真分析,仿真结果及工程应用验证了措施的有效性。研究结果对提高直流系统运行可靠性、提升直流工程成套设计水平具有实际指导意义。     

计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估

电-氢混合储能为提高孤岛直流微电网可靠性提供了有效途径,然而不同电-氢混合储能策略也会影响系统的可靠性水平,文中针对不同电-氢混合储能运行顺序,对比分析了3种储能策略对孤岛直流微电网可靠性的影响。首先,建立氢气储能模型、蓄电池储能模型和微电网可靠性评估指标体系;然后,计及系统元件故障,基于序贯蒙特卡洛法,提出计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估方法;最后,采用改进的RBTS BUS6 F4馈线系统对孤岛直流微电网进行可靠性评估,对比分析储能策略和电-氢混合储能容量对系统可靠性的影响。结果表明：氢储能可以有效提高系统可靠性,不同的电-氢储能策略和容量对系统可靠性具有不同的影响。     

基于储能运行策略的孤岛型微网可靠性分析

作为孤岛型微网的重要组成部分,储能系统的运行策略直接影响着微网的供电可靠性。首先建立了孤岛型微网的发电电源和储能的评估模型;其次,建立了负荷切除原则和储能运行策略;最后,采用改进的时序蒙特卡罗法,对孤岛型微网进行可靠性评估,并在改进RBTS BUS6系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效地计算分析孤岛型微网的供电可靠性。     

国内外直流输电系统可靠性指标对比分析

直流输电系统的可靠性对电网的运行可靠性起着越来越重要的影响。文中综合考虑直流输电系统可靠性数据的来源、可靠性指标的选取、直流输电系统的选取3方面因素,提出了直流输电系统可靠性指标的对比分析原则。基于该原则,对2009—2010年国内外直流输电系统主要可靠性指标进行了对比分析;指出了导致可靠性指标差异的原因;提出了进一步改善可靠性指标的措施和建议。对比分析结果为提升直流输电系统的运维工作水平提供了一定的参考信息和决策依据。     

柔性直流输电系统孤岛运行方式下的故障电流抑制方法

结合实际工程需要,针对柔性直流输电系统运行在孤岛状态下发生交流侧故障后容易引起过流跳闸的问题,提出一种柔性直流输电系统在孤岛运行方式下的故障电流抑制和启动控制方法。该方法满足柔性直流孤岛运行方式下各类故障的电流抑制要求,并且可以做到在柔性直流设备自身能力范围内,向交流系统提供预先设定的故障电流,同时可以实现正常升压启动。结合基于控制保护样机和RTLAB构成的闭环实时仿真系统,对提出的方案进行了验证。结果表明,与常规的幅频开环孤岛控制及电流环控制策略相比,所提方案提高了故障穿越能力,且启动策略实现了孤岛运行模式下的无冲击顺利启动。     

高压直流输电系统孤岛运行调频策略

高压直流输电系统采用送端孤岛运行方式能够显著改善远距离送电系统稳定性和提升送电能力,其中孤岛系统的频率稳定性是决定能否孤岛运行的关键因素之一。结合前期天广、云广直流孤岛调试结果,阐明孤岛方式下优先利用直流系统频率限制器(frequency limitation control,FLC)平衡功率波动、放大机组一次调频死区作为后备措施、优先调整机组功率、利用FLC自动跟随的调频策略。针对孤岛方式下直流双极跳闸后出现的部分机组调相运行的现象,利用电力系统功率扰动的3阶段分配原理解释了产生原因,提出避免机组长时间调相运行的控制策略。现场试验结果验证了所提调频策略的有效性,为未来直流孤岛运行方式安排和控制措施的确定提供了依据。     

基于孤岛运行特性的微电网可靠性分析

分析了微电网中风电机组的出力随机特性,计及储能运行策略、工作状态及其充放电约束,通过全时序模拟重点分析了微电网孤岛模式的运行状态及可靠性。基于负荷分块的思想,综合考虑负荷重要程度及位置2方面因素,研究了孤岛模式的负荷削减策略。最后基于孤岛运行特性,提出了微电网孤岛平均首次持续运行时间和运行稳定率2个新的可靠性指标,并采用改进的RBTS Bus6配电系统进行了可靠性评估,算例结果验证所提模型和算法的有效性。     

正负双极混合多端直流输电系统控制策略的研究

正负双极混合多端直流输电系统兼具LCC-HVDC成本低、控制简单、工程应用丰富和VSC-HVDC能够独立控制有功功率和无功功率、可以孤岛供电等优势,同时系统接线和运行方式灵活,在国内直流输电领域有广阔的应用前景。文中首先介绍了正负双极混合多端直流输电系统的拓扑结构和换流器拓扑结构;然后,详细推导了LCC换流器和MMC换流器的数学模型,并以此为基础设计其相关控制策略;接着,针对多端直流输电系统,设计了稳态和单阀组故障紧急退出工况下换流站间的协调控制策略;最后,在PSCAD/EMTDC环境下,参考乌东德工程相关系统参数搭建了电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了相关控制策略的有效性以及系统运行的可靠性。     

混合直流输电系统过电压抑制方法研究

混合直流输电系统中逆变站采用电压源换流器,彻底解决了换相失败问题,未来在多馈入直流输电地区发展前景非常好。过电压水平对系统的安全稳定和工程可行性非常关键,因此对于LCC-MMC混合直流输电系统过电压水平的抑制策略研究十分有必要。文中首先研究了LCC-D-MMC混合直流输电系统的运行原理,进一步研究了过电压发生的机理;然后分析了LCC-MMC混合直流输电系统过电压影响因素,在此基础上提出了混合直流输电系统过电压抑制策略;最后在PSCAD/EMTDC软件中建立了LCC-MMC混合直流输电过电压仿真模型,对LCC-MMC过电压抑制策略进行了仿真验证。通过研究可知,MMC闭锁后存在的充电回路为混合直流输电系统过电压的主要因素,采用LCC电流指令快速响应策略可以有效的抑制系统过电压水平。     

舟山多端柔性直流输电系统控制策略分析

根据多端柔性直流输电系统的数学模型和控制策略搭建出PSCAD/EMTDC的多端头型直流输电系统仿真模型,并针对舟山多端柔性直流输电工程进行了分析,绘制了舟山工程的拓扑机构,并提出相应的控制策略。通过仿真验证舟山系统采用电压偏差控制、无源孤岛控制以及无功功率和交流电压斜率偏差控制时,能够提高舟山系统在远方电压降落时稳定运行的能力,增强了舟山系统运行的可靠性和灵活性。     

含电-氢系统的孤岛型交直流混合微电网可靠性评估

随着电力系统和氢气系统耦合程度的加深,含电-氢系统(electricity-hydrogen system,EHS)的交直流混合微电网已成为能源系统发展方向之一.针对含EHS的孤岛型交直流混合微电网进行可靠性评估,首先,建立EHS模型和负荷模型;其次,从系统级和设备级两个角度定义了系统的可靠性指标体系,并且提出了系统负荷削减与功率调度策略;再次,考虑元件故障、源网荷不确定性等多种随机性因素,提出基于序贯蒙特卡洛模拟法的含EHS的孤岛型交直流混合微电网可靠性评估方法;最后,以改进的RBTS BUS6 F4作为算例系统,对系统可靠性以及新能源总容量和EHS中设备容量对系统可靠性的影响进行仿真分析.结果 表明:引入EHS可以有效提高系统可靠性水平;新能源总容量存在最优值使得系统可靠性水平达到最高;增加EHS中某一设备容量可以提升系统可靠性,但提升程度受该设备容量制约.     

光储微电网孤岛系统的储能控制策略

分析了微电网孤岛系统稳定运行、能量供求平衡的机理和常规的微电网孤岛能量管理控制策略,提出一种新型超级电容与蓄电池混合储能系统的功率自适应控制策略,通过对混合储能系统进行上层的能量管理控制,使超级电容和蓄电池输出功率得到合理分配,以满足微电网孤岛运行时的电能质量要求和负荷的功率需求,并且能够提高系统全寿命周期经济性。最后建立了微电网孤岛系统的仿真模型,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提策略的有效性,该控制策略优化了蓄电池的工作过程,延长了蓄电池使用寿命,并且不需要数据采集和通信环节,提高了微电网孤岛系统运行的可靠性和稳定性。     

云广特高压直流输电系统孤岛运行的稳定控制措施

基于实时数字仿真器和特高压直流控制保护样机搭建了云南—广东±800kV特高压直流输电实时闭环仿真系统。在该仿真环境中对云南—广东±800kV特高压直流输电系统孤岛运行方式下的送端交流系统故障进行了仿真研究,分析了系统失稳的原因,提出了提高系统稳定的控制措施,并通过仿真试验验证了控制措施的有效性。研究结果可为今后±800kV云南—广东特高压直流输电系统孤岛运行方式下系统运行提供参考。     

计及电动汽车充电需求的孤岛微网可靠性计算方法

由于远离大陆,独立海岛上的微网多运行于孤岛模式,不与配电网发生功率交换,微网内部实现电力供需平衡,同时,电动汽车充电需求的接入给孤岛微网的可靠运行带来了影响。提出了一种计及电动汽车充电需求的孤岛微网可靠性计算方法。首先,通过模拟用户的出行行为建立了基于出行链理论的电动汽车充电负荷模型,计及风电和储能特性提出了微网运行策略和负荷分块削减策略。其次,考虑电动汽车充电需求,提出了年均充电中断次数、系统平均充电可用性等新型指标,构建了与传统配电网有差异的微网供电可靠性评估体系。最后,对改进的RBTS Bus6馈线F4系统进行了可靠性评估。算例结果表明,微网运行策略和电动汽车充电需求对孤岛微网的供电可靠性影响显著。     

SVC与STATCOM改善直流孤岛外送特性研究

随着直流输电配套工程的完善及电网安全稳定运行需要,直流输电系统孤岛运行方式成为良好的选择,配套无功补偿设备SVC与静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的选择成为亟待解决的问题。文中以哈密—郑州特高压直流输电系统为背景,仿真分析了哈—郑直流系统孤岛运行方式下分别采用SVC与STATCOM时,直流输电系统出现单极闭锁故障、双极闭锁故障、线路故障、直流配套机组跳闸及滤波器切除等工况时,直流孤岛系统的电压波动情况。仿真结果表明:SVC与STATCOM对直流输电系统孤岛方式故障后的电压恢复有积极作用;通过对比分析得出,在选择相同容量的前提下,SVC在孤岛运行方式下对过电压的抑制效果优于STATCOM。     

计及储能容量优化的含风光储配电网可靠性评估

采用改进准序贯蒙特卡洛法进行配电网可靠性评估,提出2个衡量储能平抑风光储联合发电系统有功功率波动的指标进行储能容量优化。结合储能容量优化结果,对比分析不同的风光储协调运行策略以及系统孤岛划分方案对配电网可靠性评估的影响。改造的IEEE RBTS BUS6算例分析表明:合理选择储能容量可以很好地平抑风光储联合发电系统的有功功率波动,同时减少能源浪费;风光储协调运行策略中,相比容量跟踪策略,负荷跟随策略可以提高系统的供电可靠性;不同的孤岛划分方案中,相比优先切除负荷量小的分散用电负荷,优先切除负荷量大的集中用电负荷,系统具有更高的供电可靠性。     

孤岛运行模式下的低压微电网控制策略

根据分布式电源的分散性、间歇性等特点以及用电负荷的不同等级,需采用多种分布式电源之间的协同控制策略保障孤岛运行模式下的微电网安全稳定运行。本文采用了主从控制方式对多微源低压微电网进行控制,以提高微电网的供电可靠性。微电网孤岛运行下,源荷平衡策略首先保证重要负荷不断电运行;其次,在微源状态允许的情况下,尽量保证负荷少停电。使用Matlab建立仿真模型,通过对孤岛模式下投切负荷等情况进行仿真分析,验证了低压孤岛微电网下所设计控制策略的可靠性及有效性。     

云广直流带小湾和金安桥两个电厂的孤岛运行调试与分析

云南至广东±800kV直流输电工程送端楚雄换流站侧采用孤岛运行方式,可以较大幅度提高云南至广东现有交直流输电通道的送电能力。对该工程带小湾和金安桥两个电厂孤岛运行调试的分阶段计划和具体的试验项目进行了介绍,并基于实际完成的现场调试,对试验结果和孤岛系统的实际运行特性进行了分析。现场试验和分析结果验证了云广直流送端带两个电厂孤岛运行方式的可行性,从而为实际运行中采用孤岛运行方式打下了基础。     

直流输电系统单极金属回线运行方式下线路接地故障及保护研究

单极金属回线方式是直流输电系统中最常见的接线方式之一。首先从理论上分析了直流输电系统单极金属回线运行方式下发生线路接地故障时各特征量的变化情况,并借助RTDS实时仿真系统进行了验证;接着以此为依据,以天广、高肇、兴安等由德国Siemens公司设计的直流保护系统为例,介绍了针对这一故障设置的相关保护;然后结合运行实例和仿真,分析了这些保护存在的缺陷如线路后备保护配合不当和无法快速、准确地检测金属回线线路故障等,最后还提出了一些改进建议,并讨论了各种方案的优缺点。这些分析研究,不但有助于提高直流输电系统的运行维护水平,而且对优化直流保护、提高直流输电系统运行的可靠性有很高的参考价值。     

并联换流器特高压直流输电系统可靠性研究

特高压直流输电工程输送容量大、送电距离远,其安全、可靠运行具有重要的现实意义。该文建立了并联换流器特高压直流输电系统的"故障树"模型,可以有效计算特高压直流输电系统的强迫能量不可用率和单、双极停运次数等可靠性指标;然后,提出了一种新的反映设备影响系统可靠性的灵敏度指标,可以有效发现钳制系统可靠运行的薄弱环节。最后,基于国家电网公司近10年的直流工程可靠性运行统计数据,对3种并联换流器特高压直流输电系统主接线方案,进行了可靠性指标计算和对比分析,并完成了设备影响系统可靠性指标的灵敏度分析,确定了影响系统强迫能量不可用率和单、双极停运次数的关键环节。结果表明,本研究能够确定可靠性高的并联换流器特高压直流输电系统拓扑结构,可以为提高特高压直流工程的可靠性提供重要的参考信息。