直流调制对电网区间低频振荡的抑制作用

随着电网规模的不断扩大,区域间低频振荡已成为危及电网安全稳定运行的主要问题之一。以国内某大型交直流并行电网为算例,采用基于隐式重启动Arnoldi算法IRA（implicitly restarted arnoldi）编制的SSAP软件,结合Prony模式辨识方法,对该系统进行小干扰稳定分析,找出存在的弱阻尼区间振荡模式。采用整流侧的直流功率调制和逆变侧的熄弧角调制来阻尼并行交流线路上的区间低频振荡。特征值计算结果表明,通过合理地配置直流附加控制器参数,直流调制可以有效改善系统阻尼,增加系统动态稳定性,     

基于变点探测的功率振荡数据挖掘

针对当前功率小幅振荡数据挖掘的不足,引入了变点探测方法判断系统是否发生振荡、主要参与机组以及振荡何时进入平稳阶段,从而提出了一种新的大电网功率振荡特征挖掘方法。该方法通过在海量广域测量系统(WAMS)数据中挖掘电网振荡信息,根据变点探测方法获取的极值特性区分弱阻尼的低频振荡以及强阻尼快速衰减过程,并在弱阻尼振荡情况下确定Prony分析时间窗的起点,从而获取更为准确的振荡模式和强相关机组信息。通过新英格兰10机39节点系统仿真和河南电网WAMS实测振荡数据挖掘验证了所提方法的有效性,结果表明该方法能够从海量数据中有效挖掘大电网振荡特征,并准确识别系统模式信息。     

利用直流功率调制增强特高压交流互联系统稳定性

特高压交流试验示范工程投运后显著地增强了华中、华北两大电网之间的电力交换能力,但特高压系统的大功率传输也对华中、华北电网联网安全稳定运行提出了更高的要求。利用直流输电系统传输功率的快速可控性,可以为暂态过程中的交流互联系统提供紧急调控手段,起到功率支援和阻尼振荡的作用。为此,对利用华中电网的直流输电系统进行紧急功率支援以提高交流互联系统暂态稳定性以及采用直流调制阻尼特高压线路功率振荡进行了研究。仿真结果表明,利用直流输电系统的紧急调控手段可以减少华中电网的切机切负荷量,增强特高压互联系统的暂态稳定性,并可提高交流系统阻尼,有效地抑制电网区域间的功率振荡。     

多落点HVDC附加阻尼控制的最优控制点研究

四川电网是典型直流多落点系统,如何选择最适合的直流线路来阻尼区域间振荡需要研究。在对系统线性化处理的基础上,通过理论推导得出了可以衡量直流阻尼控制器安装地点优劣的指标——控制敏感因子。该指标综合考虑了直流阻尼控制器对目标振荡模式的阻尼效果和对其余振荡模式的影响,其值越大表明控制点对区域间振荡模式可控性越好,且对其余振荡模式的影响越小。进一步给出了控制敏感因子的实用化计算步骤。通过对四川实际电网多种运行方式下的BPA数据模型仿真计算,验证了所提指标的正确性,为直流附加阻尼控制器最优安装地点的选择提供了实用化计算指标和一定程度的理论解释。     

基于新型交直流协调控制抑制电力系统低频振荡的仿真试验

电力系统跨区联网在某些弱联系运行方式下容易诱发区域间低频振荡现象。通过挖掘多直流系统的控制敏感点,设计了直流附加阻尼控制器,并提出基于Matlab-Simulink环境的新型样机测试模式,完成了控制逻辑编辑,制作了实际的控制样机。搭建了Hypersim全电磁暂态实时仿真试验平台,通过仿真优化了直流附加阻尼控制器参数。利用华中—华北电网模型完成了直流附加控制器抑制区域间低频振荡有效性试验验证。     

基于状态反馈附加阻尼控制的柔性直流电网抑制低频振荡

为了提升交直流互联系统的动态稳定性,研究了利用多端柔性直流输电系统阻尼交流系统低频振荡的方法。分析了柔性直流电网接入后系统的振荡模态,研究了直流电网对交流系统稳定性的影响,并基于全维状态空间反馈设计了柔性直流系统的附加阻尼控制器。系统振荡时该附加阻尼控制器能够输出附加控制量,调节各换流站的有功功率,从而抑制系统的振荡。以含有四端柔性直流电网的新英格兰10机系统为例进行了仿真研究,仿真结果表明,引入了该控制器的柔性直流电网能够很好地抑制原系统的低频振荡,改善系统的动态性能。     

基于传递函数辨识的双侧频差直流调制抑制研究

随着电网互联规模的不断扩大,区间低频振荡已成为危及电网安全稳定运行的突出问题。应用Prony方法,可以辨识系统的振荡模式,从而找出对系统影响较大的区间低频振荡模式,同时在考虑系统初始状态影响条件下可以辨识得到系统的降阶传递函数,采用极点配置法结合辨识结果调整双侧频差直流调制器参数,用双侧频差直流调制阻尼区间低频振荡。仿真结果表明,通过合理地配置直流附加控制器参数,双侧频差直流调制可以有效改善系统阻尼,抑制系统区间低频振荡,提高系统动态稳定性。     

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。     

大区联网条件下天津电网低频振荡分析

低频振荡问题是大区联网下系统稳定中的一个重要问题,文章利用特征分析和prony检测相结合的方法完成了华北、华中、山东、川渝联网系统中天津电网的低频振荡分析工作。求出了与天津电网相关的低频振荡模式,特别是弱阻尼低频振荡模式。并提出了增强系统阻尼,改进系统小干扰稳定的方法和措施。     

应用直流调制改善水电能源基地交流电网运行特性

直流输电具有远距离、大容量、无稳定问题等特点,适用于大型能源基地电力集中开发和外送场景。随着我国能源基地的开发建设,直流工程数量以及送电规模不断提高,直流系统的调制功能对系统稳定运行的影响日益凸显。西南地区水电资源丰富,目前通过多回特高压直流工程送电至华东地区。水电基地电网独立运行时系统阻尼特性相对较差,故障时交流系统易发生超低频振荡现象。频率控制器是直流系统附加控制之一,能够根据交流系统频率变化快速调整直流输送功率,进而改善交流系统的频率特性和阻尼特性。西南电网仿真结果表明,利用直流频率控制器能够有效改善西南电网阻尼特性,提高系统频率稳定水平。     

基于虚拟阻尼指标的柔性直流电网小信号稳定性分析

近年来柔性直流电网得到了广泛关注和快速发展,柔性直流电网的稳定是保证交直流混联电力系统正常运行的重要前提。文中针对柔性直流电网,首先建立了不同控制方法下电压源型换流站和柔性直流电网的线性化模型,构建了以柔性直流电网中直流电压振荡模式为分析目标的柔性直流电网线性化互联模型。基于此,提出了一种物理意义更加明确的虚拟阻尼分析法,并对其概念和原理进行了介绍。然后,提出了能够评估电压源型换流站控制对柔性直流电网稳定性影响大小的虚拟阻尼指标,定量刻画了不同控制方法下电压源型换流站对柔性直流电网中直流电压振荡模式的影响。进一步,基于该虚拟阻尼指标,提出了适用于柔性直流电网中换流站控制参数的协调优化方法,提升了直流电网的小信号稳定性。最后,以一个三端柔性直流电网为例,详细展示了电压源型换流站虚拟阻尼的计算方法,并在包含下垂控制的复杂十端柔性直流电网中验证了多换流站参数优化方法的有效性及其相比于传统参数优化方法的优势。     

提升交流系统暂态稳定性的多端直流最优紧急功率控制

随着新能源在电力系统中的占比日益增大、系统有效惯量不断降低,交直流系统的暂态稳定性问题变得尤为突出。为解决交直流混联系统有效惯量降低、有效阻尼下降导致的功角稳定性问题,提出一种基于最优控制的多端直流(MTDC)系统的紧急功率调制方案。通过对直流潮流方程在电压平衡点处线性化,建立了含有直流网络功率调制控制的交直流混联系统模型。以发电机转子转速偏差和控制能耗最小为目标,考虑直流母线电压、直流电流、换流器功率等运行约束,得出最优控制律。基于三机九节点的交直流混联系统非线性数值仿真,表明所提控制方案在系统故障和负荷突变情况下均可有效抑制多机系统的第一摇摆,提高交直流系统的暂态稳定性。     

含HVDC的电力系统次同步振荡参数稳定域的可视化分析

采用特征值分析法研究交直流电力系统中HVDC换流器控制对次同步振荡(SSO)模态阻尼的影响。利用MATLAB的数值计算和数据可视化能力，计算并在三维空间绘制了SSO模态阻尼相对于整流器控制参数平面的轨迹曲面，并提出一种可视化描述SSO参数稳定域的巧妙方法。发现各SSO模态都有一条最佳的模态阻尼脊线，阻尼不是分别随整流控制器增益和时间常数单调变化的。因此，减小时间常数和提高增益可以从参数不稳定域到达参数稳定域或者远离参数不稳定域，有利于提高鲁棒稳定性，但并不总是有利于改善SSO模态阻尼。     

直流调制对南方电网交直流混联输电系统暂态稳定裕度的影响

交直流混联输电系统中,直流系统的控制及调制措施对系统的暂态稳定具有重要影响。以南方电网2005年丰大运行方式下,贵广直流单极运行、天广直流双极运行为例,当北通道交流输电系统发生扰动时,研究了直流系统在一定的控制方式下,调制增益的变化对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;分别取北通道功率变化率及南通道功率变化率为调制信号对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;考察了直流系统运行在不同控制方式下时,大方式调制和双侧频率调制等措施对混联系统暂态稳定裕度、送端电网机组及直流系统的影响,研究结果对实际电网运行中直流调制措施的制定具有一定的参考价值。     

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。     

±800 kV哈郑特高压直流控制方式对河南电网电压稳定性影响研究

为了优化哈郑特高压直流投运后河南电网的运行方式,详细分析了直流系统控制方式与受端电网电压稳定性的关系,揭示了不同的控制方式影响换流站交流母线电压稳定性的规律,并结合河南电网2014年的规划数据进行仿真和验证。仿真结果表明：哈郑直流系统采取CP-CV(整流侧定功率,逆变侧定电压)的控制方式有利于受端电网的电压稳定;同时哈郑直流投运后,河南电网采取往湖北等华中地区多通道外送直流功率,以及采用内部消耗+过境模式相结合的运行方式等,更有利于提高其静态电压稳定水平。该研究成果为河南电网的优化运行与调度提供了理论依据     

基于李雅普诺夫函数的直流附加控制器设计

利用李雅普诺夫直接法设计了直流附加阻尼控制器,通过构造交直流系统的Lyapunov函数,设计了一个用于改善互联系统阻尼特性的直流附加控制器。该控制器利用两端换流母线处的角速度和相角,以及交流联络线上的功率作为输入信号,结构简单且易于实现。与常规的直流附加控制器相比,该控制器能更有效地抑制功率振荡,提高系统的动态稳定性。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

一种应用于直流微电网并网变换器的双电流反馈控制策略

针对弱电网时谐振频率发生变化导致LCL型并网变换器稳定裕度降低的问题,提出一种应用于直流微电网并网变换器的双电流反馈控制策略.根据变换器交直流两侧功率守恒以及传统下垂控制方程,建立直流母线电压与变换器侧电流的二次函数关系,简化直流母线电压控制方式,减少控制器参数设计;在变换器侧电流反馈控制内环加入并网电流反馈有源阻尼,分析其阻尼等效特性,提高弱电网下的谐振抑制效果.仿真与实验结果表明该控制策略能够实现直流侧母线电压的稳定控制以及交流侧并网电流的谐波优化.     

网架结构对受端电网暂态电压稳定性的影响分析

八交八直的受电格局下,交直流系统相互影响加剧,作为受端电网的广东电网暂态电压稳定问题更加突出,所面临的安全运行局势更加严峻。从交直流联网方式、线路出串、断线和通道电源等四个方面仿真分析网架结构对受端电网暂态电压稳定性的影响。结果表明:上述四个因素对系统暂态电压稳定性有着重要的影响,需要在电网规划阶段加以考虑,在系统运行阶段合理安排输变电设备和机组的检修,以确保系统的安全稳定运行。