不同直流闭锁故障对弱交流联络线功率波动影响机制

直流闭锁故障冲击弱交流联络线是我国特高压交直流电网面临的现实问题。随着直流工程投产数量增多,位于电网不同位置的直流发生故障,对弱交流联络线功率波动的影响特性日益受到重视。以华北电网的锡泰直流、晋南直流分别闭锁为典型研究场景,将华北—华中联络线功率变化量分解为大区间振荡模式分量和省间振荡模式分量,并给出了两类模式分量受直流位置影响的机制。通过理论推导和仿真分析发现,大区间振荡模式分量的峰值随故障直流与联络线之间电气距离的增大而增大。省间振荡模式分量在不同直流故障下的相位差等于强相关机组在不同直流故障下功率变化量的相位差。由于锡泰直流、晋南直流位于相对振荡机群近区,导致两条直流分别故障时省间振荡模式分量存在反相规律,引起联络线功率峰值大小及其发生时刻的偏移现象。     

两大区互联系统交流联络线功率波动机制与峰值计算

提出两大区互联系统交流联络线功率振荡的线性化模型。基于2阶线性系统时域分析理论和电力系统冲击功率的功率分配理论,阐明联络线功率波动的机制,证明由功率扰动引起两大区电网交流联络线功率波动峰值的大小取决于两大区电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。提出功率缺额后联络线功率波动峰值以及功率转移比的计算方法。通过华北—华中互联系统特高压联络线的实测数据验证提出的模型、机制和算法的正确性和有效性。研究结论有助于掌握两大区互联电力系统联络线功率波动的动态特性,为互联电力系统运行方式的安排和控制措施的确定提供依据。     

振荡中心联络线大扰动轨迹特征及紧急控制策略

交流跨区长距离弱联络线是电网同步稳定运行的薄弱环节。以华北—华中特高压交流互联电网为对象,研究大扰动冲击后系统振荡中心落于长治—南阳特高压交流联络线时,主要电气量受扰轨迹特征;揭示互联电网稳定裕度较小时,联络线有功功率轨迹出现"双峰"波动机理;识别峰值时刻对应的跨区互联电网同步稳定裕度及各电气量综合特征;在此基础上,定义紧急功率控制启动判据以及退出判据;提出利用多直流紧急功率控制改善互联电网稳定性的策略。特高压互联大电网的仿真结果,验证了控制判据及策略对降低互联电网解列风险的有效性。     

直流换相失败冲击下的两区域交流联络线功率波动峰值计算

随着未来多回大容量高压直流高密度接入交流电网,交直流系统间的相互作用变得更加复杂。基于二阶线性系统的冲击响应模型,阐释直流换相失败后的功率冲击对两区域交流联络线功率波动的影响机制;证明直流换相失败冲击下,两区域互联系统交流联络线功率首摆峰值大小主要取决于直流换相失败的功率跌幅和持续时间、交流互联系统区域振荡模式的振荡频率和阻尼比、区域电网的总惯性常数之比,峰值时刻主要取决于振荡频率;提出直流换相失败冲击下两区域交流联络线功率波动峰值的快速估算公式,并从能量守恒的角度进行了推导印证。通过对简单三区域交直流互联系统的仿真分析和华北—华中—华东互联系统直流换相失败的分析验证了所提方法的有效性。研究结果可为互联电网运行方式的安排和控制措施的制定提供依据。     

华中—华北交流同步电网简化等值建模分析

为了深入地研究华中—华北交流互联同步电网的运行机理,将华中电网与华北电网简化等值成一个7机48节点系统,该等值系统较好地保留原型系统的联络线潮流静态特性、联络线功率动态特性、大扰动冲击特性和短路电流特性。通过对该等值系统仿真分析,初步证明了仿真中发现的四川区域电网个别母线严重故障导致华中电网与华北电网间交流联络线发生解列的现象属于功角失稳范畴,基于此提出了一种实用的可提高系统稳定性的措施。     

直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的研究

正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺额功率,可减小或抑制交流联络线上的随机功率波动。提出基于功率调节比的直流调制控制器性能指标,并采用改进的粒子群算法求取控制器最优增益,可使直流线路按预先给定的调节比部分或完全承担交流联络线上的随机功率波动。对华北-华中互联系统的仿真研究表明,直流功率调制为减小或抑制特高压交流联络线上的随机功率波动提供了一种有效手段。     

直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的研究

正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺额功率,可减小或抑制交流联络线上的随机功率波动。提出基于功率调节比的直流调制控制器性能指标,并采用改进的粒子群算法求取控制器最优增益,可使直流线路按预先给定的调节比部分或完全承担交流联络线上的随机功率波动。对华北—华中互联系统的仿真研究表明,直流功率调制为减小或抑制特高压交流联络线上的随机功率波动提供了一种有效手段。     

直流闭锁引发交流联络线功率波动的机理以及峰值计算

直流闭锁引发交流联络线功率波动本质上是一个阶跃扰动问题,直流闭锁激发出了两区域互联电网的振荡模式,因此应用二阶系统阶跃响应理论进行研究。由于区内直流闭锁和区外直流闭锁故障所对应的阶跃扰动量不同,故分别研究了区内及区外直流闭锁故障引发交流联络线功率波动的机理,给出了功率波动峰值的近似计算方法,总结了影响功率波动峰值的关键因素。以特高压互联电网实际系统为算例,分别采用所提近似计算方法以及电力系统仿真软件对交流联络线功率波动峰值进行了对比计算,结果验证了所提近似计算方法的可行性和正确性。     

两区域互联系统交流联络线随机功率波动机制及幅值估计

正常运行时两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力。研究了随机功率波动的机制与波动幅值估计。基于系统静态频率特性,推导了两区域交流联络线功率波动的公式,阐明了联络线上的低频功率波动是一种稳态过程,是负荷随机功率波动在全系统中再分配后在联络线上的反映。提出了一种联络线功率波动幅值的概率模糊估计算法。首先通过概率统计的方法来估计系统频率波动幅值的概率分布,再通过模糊数来描述贡献因子的不确定性,最后通过模糊抽样和解模糊来得到联络线功率波动的均值和标准差。通过华北–华中互联系统特高压联络线功率的实测数据验证了所提机制和算法的正确性和有效性。研究有助于掌握两大区互联电力系统的随机功率波动特性,为制定抑制联络线功率波动的措施提供依据。     

含大规模风电的互联系统联络线随机功率波动幅值估计

随着我国特高压电网的快速发展,大区电网实现互联是未来发展趋势。然而在特高压电网建设初期,互联系统的电气联系较弱,互联系统的联络线功率波动限制了其输送能力。文中提出了一种考虑负荷与风电随机波动特性的联络线波动幅值计算方法。首先深入研究了联络线输送功率的波动原理,给出了基于电力系统频率响应特性的联络线功率波动机制,并研究了风电与负荷波动的概率分布特性,在此基础上,提出了基于改进拉丁超立方抽样的联络线功率波动幅值估算方法。通过华北—华中互联系统算例分析验证了文中所提算法的准确性和有效性。     

基于功率分布特性法分析和控制区间联络线功率振荡

针对故障后区间联络线功率振荡的问题,结合动态稳定分析理论提出采用电网支路功率分布特性法分析发电机状态量对联络线功率振荡的影响,并制定相应的控制措施。根据故障后系统的网络情况,分析各电源出力对联络线支路传输功率的影响程度。运用矩阵束分析法对故障后联络线功率进行模态分析,识别系统主要互联振荡模式幅值,并基于上述分析提出根据联络线支路功率综合贡献因子调整故障后各区域发电机出力的方法抑制互联区域振荡。采用CEPRI 8机36节点系统对该方法的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明,所述控制方法显著地提升了系统阻尼,能够抑制故障后系统的区间功率振荡。     

UPFC抑制电网强迫振荡研究

为了抑制电网系统强迫振荡,首先通过整定合理统一潮流控制器(UPFC)主控制器参数,利用UPFC自身的动态控制作用提高系统阻尼水平;然后在其主控制器中加入辅助控制器,通过跟踪强迫振荡功率波动量并输出反相功率波对其进行抵消,从而进一步提高系统阻尼,增强UPFC对系统强迫振荡的抑制能力。在PSASP仿真平台中搭建模型,验证了所提UPFC主控制器及辅助控制器能有效抑制系统区域间联络线上的强迫振荡,从而尽可能减小强迫振荡对系统造成的损害。     

电力系统强迫功率振荡扰动源的对比分析

电力系统中持续周期性小扰动由于共振可能引起联络线的大幅度强迫功率振荡,扰动源很难发现和捕捉。文中以两机等值系统模型为基础,在机理上研究了原动机功率与负荷两者持续周期性小扰动所造成电网功率振荡的区别,阐述了2种扰动源的不同性质。基于MATLAB对两者引起的电网强迫功率振荡进行了时域仿真分析。结果表明:相同幅值和频率情况下,原动机功率扰动比负荷扰动所引起的电网功率振荡幅值更大,接近其理论放大倍数。原动机功率扰动引起电网强迫功率振荡的可能性更大。该研究结果对理解目前电力系统存在的低频振荡现象具有一定的参考价值。     

采用可控串补技术解决华东-福建联网低频振荡问题

华东—福建联网后出现的低频振荡问题将威胁电网的安全稳定运行,为此,对联络线采用可控串补技术解决低频振荡问题作可行性研究。在分析2007年华东—福建联网低频振荡问题的基础上,对联络线采用可控串补进行方案设计。利用德国西门子公司开发研制的电力系统仿真软件NETOMAC,对华东—福建联络线采用固定串补方案和可控串补方案进行频域分析和时域分析研究。研究结果表明,采用可控串补方案可以很好地解决华东—福建电网互联后联络线上的低频振荡问题。     

电网互联对山东电网内部低频振荡模式的影响

结合规划中的山东与华北电网互联工程，给出适合评估联网后原山东电网内部低频振荡模式变化趋势的方法。通过跟踪互联前后原系统中弱阻尼振荡模式，借助振荡模态图，分析低频振荡问题受联网影响的变化趋势。对联网后原山东电网内部低频振荡模式的变化，联络线交换功率对振荡模式的影响等问题进行计算分析，总结出电网互联对山东电网内部2类低频振荡模式影响的规律。     

基于十七区图原理的电压无功控制系统振荡问题研究

电压无功控制（voltage quality control,VQC）系统的主要目标是保证变电站电压合格率和无功基本平衡,是提高电能质量的重要保障。从基于十七区图的某变电站VQC系统发生的振荡现象入手,从定值和控制策略2个方面对造成振荡的原因进行了研究分析。最终发现电容器控制次数和平峰时段无功定值是导致振荡的主要原因,并针对性地对电容器控制策略及平峰时段定值进行了调整与完善。经过连续跟踪检查,证明该措施的有效性,从而解决了该变电站母线电压不合格点过多的问题,提高了电压合格率。     

大区联网条件下四川电网低频振荡分析

针对川渝、华中、华北、山东等电网的互联,求出了与四川电网相关的系统主导低频振荡模式,研究了区域电网互联出现的低频振荡问题。分析了区域间弱阻尼低频振荡模式及发电机在振荡中的作用。利用Prony分析方法检测出了这些主振模式,验证了小干扰稳定分析的正确性。用数值微分方法计算了系统某些运行参数对系统主导振荡模式的灵敏度,分析了这些参数在小干扰稳定中的作用。研究了电力系统稳定器对系统主导振荡模式的阻尼作用。     

利用联络线功率相对相位判定低频振荡模式

提出一种在线判定大规模电力系统低频振荡模式的新方法。将发电机的有功功率与转速表示为广义相量的形式,推导了两者相位之间的关系,通过一个简单算例阐明了联络线功率振荡增量的相对相位与振荡模式之间的关系,指出不同的振荡模式对应着不同的相位组合,从而可以通过考察相位组合来判定振荡模式。利用PSS/E分析澳大利亚东南部电力系统的小信号稳定性,验证了相位组合与模式之间的对应关系不随工况与模型详细程度而变化。给出了在实际系统中使用本方法的步骤,并对华东电网进行了验算。结果表明,所提出的方法能够在线判定低频振荡模式,对大规模电力系统低频振荡的监测是有价值的。     

基于功率解耦控制的虚拟同步发电机功率振荡抑制策略

针对并网模式下虚拟同步发电机（VSG）因阻感性线路造成功率耦合加剧功率振荡的问题,提出一种基于功率解耦控制的虚拟同步发电机功率振荡抑制策略。首先分析了功率耦合及加剧振荡的机理,其次提出可抵消物理线路功率耦合特性的前馈功率解耦策略,该控制策略可独立调节有功和无功功率,减弱因其交互影响而加剧功率振荡的问题,摆脱了依赖“功率角为零”假设才实现的近似解耦方法。最后,搭建仿真模型验证所提控制策略的有效性及合理性。     

华中电网联络线计划优化建模与求解

华中电网联络线计划编制工作量大,计划调整复杂繁琐,同时现有的人工编制模式将无法满足后续的大电网网省协调计划。针对上述问题,根据华中电网的实际情况建立了电力交易与联络线的链表模型及跨区、跨省大电源与联络线的图论树模型,并以此为基础提出了以调整量最小为优化目标,以合同电量、电源出力、联络线传输功率为约束条件的计划编制优化模型,且采取广度优先搜索的遍历技术与循环迭代对模型进行求解。该模型完整描述了华中电网联络线计划所涉及的各类问题,实现了计划的自动编制与灵活调整。实际运行结果证明了所提出模型的正确性与有效性,模拟仿真结果表明该模型在联络线计划调整时,具有独特的技术优势。