特高压紧急直流功率支援策略研究

采用扩展等面积法(EEAC)分析了多机系统中特高压(UHV)紧急直流功率支援(EDCPS)提高系统暂态稳定性的机理,深入研究了UHVDC在大扰动下的EDCPS策略,包括支援起始时刻、支援速率、支援数量和支援持续时间等对功角稳定和电压稳定的影响.研究结果表明EDCPS能改善故障后系统的暂态稳定性,但直流提升量要适当,较大的提升量能够改善功角稳定性.但也加大换流站的无功需求.对正在恢复中的节点电压产生不利影响;紧急功率支援投入要适时,过早将加大换流站的无功需求.过迟则将不能有效地增加等效加速面积;提升速率不能太快,否则也将加大无功需求,削弱换相电压的稳定;在等效单机无穷大系统(OMIB)功角的回摆过程中适当回降直流功率能更好地改善系统的暂态稳定性.最后,研究负荷特性、静止无功补偿器(SVC)和低压限流单元(VDCOL)特性对EDCPS策略及效果的影响.     

特高压直流完全闭锁后的暂态压升计算方法

针对特高压直流完全闭锁引起的交流系统暂态过电压问题,得出无功盈余量、短路容量是引起暂态压升的主要因素,计及无功补偿的容升效应与交直流系统间的无功交换,得出无功盈余量的计算公式并推导出换流母线暂态压升的计算方法。根据暂态压升表达式提出两个新指标用来衡量直流完全闭锁后的暂态过电压程度,并定量分析了闭锁容量与暂态压升的关系。最后基于DIgSILENT仿真平台,分别搭建CIGRE直流输电标准测试系统与新疆天中直流送端系统,仿真验证了暂态压升计算方法的有效性与正确性。     

特高压直流投产后东北电网频率稳定问题研究

扎鲁特-青州±800 kV特高压直流输电工程的投运使东北电网的频率稳定特性发生了重大变化,特高压直流闭锁带来了系统高频稳定破坏风险。对此,应用电力系统分析软件PSASP对东北电网系统频率特性进行研究,分析频率特性的影响因素。选取东北电网典型潮流,对直流故障后系统可能出现的高频问题进行研究计算;对系统高频问题采取的控制措施及需要的控制量进行研究;提出了应对高频稳定问题的三道防线及综合控制策略,并给出提高东北电网频率稳定的建议性措施。     

SVC对特高压紧急直流功率支援的影响

在分析紧急直流功率支援提高系统暂态稳定性机理、静止无功补偿器(SVC)原理及参数设置的基础上,仿真研究了大扰动下SVC对特高压紧急直流功率支援的影响.结果表明:SVC能为换流站交流母线提供无功支持,使其电压在故障后快速恢复,有利于特高压直流功率的快速紧急提升,能更有效地弥补故障后送、受端网区的功率缺额,改善故障后的稳定裕度;安装SVC虽能提高故障后的电压水平却可能会减小熄弧角.故障后500 kV主网形成孤岛情况下,加装SVC能一定程度上改善电压和支援效果,整流侧能减少切机量.     

负荷特性对特高压紧急直流功率支援的影响

采用互补群能量壁垒/扩展等面积准则分析多机系统中特高压直流紧急直流功率支援(EDCPS)提高暂态稳定性的机理,研究了大扰动下恒阻抗—恒电流—恒功率(ZIP)静态负荷模型、感应电动机(IM)负荷模型对特高压EDCPS效果的影响,深入分析了送、受端网区ZIP静态负荷模型中不同比例的恒功率有功负荷、恒电流有功负荷、恒阻抗有功负荷及其不同比例感应电动机动态负荷对特高压EDCPS策略的影响。研究表明,大扰动下IM比ZIP负荷吸收更多有功。送、受端IM负荷对大扰动后EDCPS下的功角稳定性影响是相反的,送端改善其支援效果而受端则恶化其效果;至于全网采用综合模型后相对于ZIP模型对功角的影响,要衡量送、受端网区负荷量的大小,若送端负荷小于受端负荷则恶化支援下的功角稳定性,需适当增大直流提升量或适时提前投入功率支援。     

直流闭锁后系统暂态稳定紧急协同控制策略研究

交流故障引发的电网换相换流器型高压直流输电在短时间内多次换相失败将导致直流闭锁,严重威胁故障后系统的安全稳定运行。提出了考虑直流闭锁过程的多直流功率支援和送端切机的紧急协同控制策略,以保障故障后系统的暂态稳定。首先,基于相轨迹首摆过程中斜率变化特性,定义了紧急控制投入判据,并推导出所需控制量与控制投入时刻、系统惯性等参数的解析表达式。其次,建立了可提供控制量与直流参与功率支援条数和送端切机台数的数学关系,并基于故障后稳定平衡点变化特性,确定了直流参与功率支援顺序以及送端切机顺序。最后,搭建了改进的IEEE 68节点交直流混联系统机电-电磁混合仿真模型,验证了所提策略的正确性和有效性。     

新东特高压直流孤岛运行闭锁策略

新东特高压直流投产初期,送端机组投产滞后导致孤岛短路容量不足,孤岛运行存在过电压、低次谐波谐振等风险。为保证被动跳入孤岛设备安全,提出新东特高压直流跳入孤岛闭锁策略,即在直流站系统中增加跳入孤岛主动闭锁直流功能,并采用交流联络线低功率防误判据来有效防止联网方式下该策略误动作。采用先切除全部滤波器,再延时闭锁直流,最后稳控系统全切孤岛运行机组的策略,能有效降低孤岛直流闭锁的过电压,保证相关设备安全。现场实施表明:直流跳入孤岛后能够在300ms内切除全部交流滤波器,交流滤波器全切后延时约30ms直流启动闭锁,双极闭锁后稳控系统延时切除孤岛全部机组,闭锁逻辑和稳控策略均正确,孤岛内过电压和频率均满足要求。     

特高压直流功率回降故障案例仿真

随着特高压直流工程的大规模建设,交直流系统之间的关联性将进一步增强,交直流故障间的相互影响也将日益复杂。以±800 kV复奉直流系统为例,对直流跨区联网系统功率回降事件进行了仿真模拟,在与实际事件对比分析基础上讨论了安控装置动作的影响,并从规划建设、技术应用、运行控制等方面探索了降低直流输电系统故障对交流系统影响的建议和措施。     

多储能直流微电网的分布式控制

下垂控制在直流微网中的应用越来越广泛。但是下垂特性以及直流母线电阻的存在,使得节点电压偏离额定值且影响系统的负荷分配。为充分发挥直流微电网中储能系统的作用,本文提出了多储能系统直流微电网的分布式控制策略。该控制策略在传统V-I下垂控制策略的基础上加入了平均电压控制环节和功率协调控制环节。两环节通过一致性算法仅仅需要交换相邻两节点的信息,构建一个稀疏的信息交流网络,就能补偿下垂控制造成的电压偏移,且负荷能够按照不同储能系统的荷电状态来分配。针对上述所提的控制策略,本文首先对含两储能系统的直流微电网进行了小干扰稳定性分析。然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了含三储能系统的直流微电网模型,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

特高压直流输电接入江西电网动态电压稳定分析

以特高压直流输电线路接入江西电网为背景,基于江西电网规划数据,采用BPA作为分析软件,对江西省电网的动态电压稳定性进行分析.结合稳定曲线分析工具,依据动态电压稳定判据进行仿真计算,结果表明:江西电网系统内所有500kV(除赣高安、赣芦洲、赣新余外)及其以上电压等级交流线路发生三相短路故障,江西电网无需采取任何措施,江西省内枢纽母线动态电压稳定;赣高安、赣芦洲、赣新余分别发生三相短路故障后会引起赣换流母线电压失稳,采用直流功率调制措施后失稳现象消失;直流系统发生闭锁故障后,赣换流母线电压偏高,采取切除无功补偿措施,母线电压恢复正常.     

特高压双直流送端电网直流闭锁故障稳控措施研究

基于新疆电网2017年规划网架结构,±1 100 k V准东直流将作为第二条直流外送通道接入新疆送端电网。为了保障新疆送端电网的安全稳定运行,当±800 k V哈郑直流发生闭锁故障时,提出综合考虑±1 100 k V直流紧急功率支援、送端电网切机的稳控手段,分析两种不同稳控措施对于含双直流送端电网运行电压的影响。研究结果表明在满足新疆电网稳定运行前提下,稳控切机配合直流紧急功率支援能有效降低送端电网的切机量,平衡直流故障后的无功功率。该稳控措施对提高双直流送端电网的电压稳定及优化送端电网稳控切机不平衡量具有一定的参考价值。     

云广特高压直流一起双极三阀组相继闭锁分析

以云广特高压直流系统1起双极三阀组相继闭锁事故为基础,分析了事故发生经过和原因,介绍了云广特高压直流系统测量系统,对云广特高压直流测量系统遭受干扰的原因进行了深入分析,并通过仿真与实验证明了干扰的存在。根据仿真和试验结果,以及穗东换流站二次设备抗干扰存在的问题,提出了相应的改进措施。     

兴安直流系统的紧急直流功率回降参数研究

如果换流站出口的交流线路由于各种原因被切除,导致交流系统因甩负荷进而引起最后断路器跳闸,系统稳定性将受到严重威胁。因此系统将采取一系列保护措施,如直流紧急闭锁(Emergency Switch Off,ESOF)等,这对已损失多条交流线路的负荷区域的供电将产生更大的影响,为最大化满足负荷的需求,文章考虑当宝安换流站出口的500k V线路退出时,修改最后线路保护使其不发ESOF,利用4台自耦变电所带的220k V线路继续安全稳定供电,为维持系统稳定和避免自耦变过载,让兴安直流适量进行降功率运行。整体分析了兴安直流回降时的几个关键参数(回降数量、时间、速度)以及无功补偿切除量对自耦变的过载影响,经多次试验得出了最佳控制策略,为实际运行提供了基础数据和技术依据,对系统运行有一定指导意义。     

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。     

特高压直流闭锁在PSASP中的交互仿真方法

随着特高压直流（ultra high voltage direct current， UHVDC）输电的快速发展，当前我国逐步形成了强直弱交的混联电网，直流系统闭锁故障给交流系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。混联电网故障后的紧急控制严重依赖于电网仿真结果的准确性。因此，准确的直流故障模型和仿真分析方法至关重要。在已有直流故障功率模型的基础上，研究了特高压直流闭锁在电力系统分析综合程序（PSASP）中的交互仿真实现方法。首先介绍了PSASP现有自带模型存在的不足，然后基于直流故障功率模型给出了直流故障交互仿真方法的步骤及原理，通过MATLAB及VB编程将直流故障功率模型注入PSASP中，并不断调用PSASP的暂态稳定程序，实现与PSASP的交互仿真计算。最后，通过对实际电网直流闭锁故障进行仿真复现，验证了该交互仿真方法的有效性及准确性。     

计及紧急直流功率支援的扰动后稳态频率预测算法

提出了一种计及紧急直流功率支援情况下,能同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后稳态频率预测算法。该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程、直流输电系统传输功率方程和系统网络方程进行了线性化处理,同时考虑紧急直流功率支援,推导了两区域交直流系统扰动后稳态频率预测方程,可以直接快速地计算出扰动后各区域的稳态频率和使其中一个区域稳态频率恢复到设定值时的直流功率支援量。对一个典型的两区域交直流并联系统进行了仿真分析,仿真结果表明所提算法具有较高的精度和较快的计算速度,证明了算法的适用性和有效性,具有与紧急频率控制相配合并在线应用的前景。     

基于直流紧急调制功能的新疆电网双特高压直流外送控制策略研究

随着±1100kV昌吉-古泉特高压直流输电工程正式投产,两条不同电压等级的特高压直流输电工程的不同控制模式,对尚处于发展阶段的新疆电网的安全稳定运行能力提出了更高的技术要求。从特高压直流的紧急功率支援策略入手,研究双特高压直流紧急功率支援能力对新疆电网稳定能力的影响,分析双特高压直流外送场景下的稳控策略影响。