淮沪特高压实时潮流控制与AGC协同策略研究

随着多条区内特高压交流输电线路的建成投运,华东电网已形成跨区特高压直流与区内特高压交流并列运行电网。安徽电网作为区内特高压交流的送端电网,应在现行的调度控制架构和标准体系下,保证特高压交流输电安全。文章首先分析区内特高压交流输电线路功率波动特点,通过时域波动概率、与电厂和500kV省间联络线波动相关性和各省调控制行为的影响分析,提出特高压输电线路实时潮流与AGC协同控制框架和控制策略,实现电网正常状态特高压输电潮流功率波动抑制、潮流优化控制和电网故障状态的潮流转移控制,提升特高压区域电网运行的安全性和可靠性。     

多区域互联电力系统负荷频率联络线偏移控制方式的研究

本文对华北互联电力系统联络线交换功率偏移制方式进行了研究,提出了相应的数学模型。进行了该互联系统离散控制方式考虑发电功率增长速率的动态分析,并提出了利用可变容差法选择最优参数的途径。     

An LCC-HVDC Adaptive Emergency Power Support Strategy Based on Unbalanced Power On-Line Estimation

基于区域内功率不平衡量估计的直流自适应紧急功率支援策略

李从善¹,郭健,和萍¹,陶玉昆¹,杨存祥¹,Youyi Wang²

(1.郑州轻工业大学 电气信息工程学院,郑州,450002;

2. 南洋理工大学 电气与电子工程学院,新加坡 639798)

摘要：直流紧急功率支援是在交直流互联系统故障情况下,减少切机或切负荷数量的重要措施,也是实现智能输电的要求。本文通过建立系统扰动下区域内不平衡功率的扩张状态观测器,并对观测器参数进行设置,实现不平衡功率的实时准确估计。对直流紧急功率支援限制因素进行分析,进而对紧急功率支援量进行优化,形成最终功率支援量,然后,基于功率支援阶梯递增原则,最终实现功率支援的目标。对于多落点直流输电系统,基于功率支援因子选取用于功率提升的最优直流。在PSCAD中搭建三馈入直流输电系统,对所提方法进行了仿真分析,结果表明了该方法的有效性。

关键词：紧急功率支援,不平衡功率,扩张装填观测器,阶梯递增原则,多馈入直流输电系统。

     

基于直流功率支援因子的紧急直流功率支援策略研究

交直流混合输电系统中功率外送通道发生故障时,功率过剩会导致送端系统大幅波动,利用直流过负荷能力能有效提高送端系统稳定性,而如何对各紧急直流功率支援的效果进行评估,选取最优的支援策略尚待研究。基于多馈入相互作用因子和多馈入有效短路比的概念定义了直流功率支援因子,以四川电网不同功率外送通道故障为例,利用直流功率支援因子对各紧急直流功率支援的效果进行排序,选取最优的支援策略。仿真计算验证了直流功率支援因子的分析结果,表明直流功率支援因子能有效评估紧急直流功率支援的效果。     

MMC柔性直流输电系统功率骤变附加控制

为了提高柔性直流输电系统紧急功率调节时换流站母线电压的稳定性,引入了dq0坐标系下系统功率控制数学模型.通过对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)功率控制方式深入研究,发现了柔性直流输电系统的有功功率和直流电压的平方成比例微分关系,从而提出了功率骤变附加控制环节.当交流电网出现功率波动时,加入附加控制环节后,交直流系统的穿越功率更加快速平稳地恢复到给定值.最后基于搭建的51电平MMC交直流混合系统仿真模型,利用数值仿真方法分析了功率翻转情况的系统特性,结果表明MMC系统在加入功率骤变附加控制环节后,系统的有功功率和直流电压响应特性更好,验证了功率骤变附加控制的有效性.     

全球最大功率高压直流变压器技术获突破

正由瑞士ABB集团与我国国家电网公司共同研制的全球最大功率1100k V特高压直流变压器成功在ABB集团通过了一系列型式试验和测试,为昌吉—古泉±1100k V特高压直流线路的落成奠定了坚实的基础,也为长距离、低损耗、大容量输电提供了技术支撑,还为把直流与交流电网互联,实现跨地区、跨国家电网互联互通打下了基础。昌吉—古泉特高压直流输电线     

云广±800kV特高压直流输电系统精确建模及仿真

以云广±800kV特高压直流输电系统为研究对象,根据云广特高压直流输电工程的实际工程参数,采用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立了交流系统、换流变压器、交直流滤波器、换流阀、平波电抗器、输电线路的准确模型.参照CIGREHVDC标准测试系统的控制系统并进行修改,建立云广特高压直流输电系统控制系统的仿真模型.根据云广特高压直流输电系统一次系统模型和控制保护系统模型,搭建出云广±800kV特高压直流输电系统单极双12脉动接线方式下的精确仿真模型并进行仿真.仿真结果表明本模型可较准确地模拟云广特高压直流输电系统,可以作为研究云广特高压直流输电系统的有效工具.     

风电与多端柔性直流输电系统自适应分频协调控制策略研究

针对风电接入多端柔性直流输电系统,为充分发挥风电参与系统调频能力,解决交直流并网故障引起的直流系统电压和交流电网频率波动问题,本文在现有下垂控制基础上提出了附加自适应分频控制策略。将直流电压偏差信号作为控制器输入信号,通过一阶低通滤波器将输入信号分为高频波动信号和低频波动信号,根据风电和直流输电系统各自调频能力的不同,将高频波动信号附加在风电机组转子侧换流器有功功率控制环,低频波动信号附加在直流有功功率控制外环,同时将电压源换流器（voltage source converter,VSC）实时功率裕度与直流电压变化量引入分频控制,实时调整低通滤波器的时间常数,动态调整功率输出,提高系统稳定性。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真验证所提控制策略的有效性。     

多馈入直流功率调制换相失败特性研究

多馈入高压直流输电系统中,直流功率调制可以起到多回输电通道间功率支援和阻尼振荡的作用,但功率调制过程中,幅度与上升时间控制不当会引起逆变站换相失败。给出了引起换相失败的直流功率调制临界指标,理论推导熄弧角、受端交流系统强度、系统的控制方式对该临界指标的影响,并仿真验证上述三个因素对直流功率调制的影响。基于多馈入高压直流输电系统,分析并验证直流功率调制造成的换相失败不会引发多馈入直流间同时换相失败。所作研究及成果为多馈入直流输电系统中直流功率调制和换相失败的研究提供参考。     

含串补输电和VSC-HVDC输电的风电场并网系统次同步振荡机理研究

针对交—直互联系统的次同步振荡问题,利用复转矩系数法研究含串联电容线路的风电场经VSC-HVDC系统并网的次同步振荡机理.首先,利用小信号模型推导了转速变化对发电机电磁转矩的变化量;然后基于直流输电的控制参数、控制策略、直流线路长度等方面来研究系统次同步振荡影响因素,利用测试信号法得到系统阻尼特性;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件进行时域仿真验证.研究表明,比例系数越大,时间常数越小,系统越容易发生次同步振荡;在抵御系统次同步振荡能力方面,直流输电送端采用定交流电压控制方式要强于定无功功率控制方式;直流线路越长,为系统提供正阻尼越大,直流电压波动越小.     

含直流储能的双端柔性直流输电技术提高微网并网稳定运行能力的研究

为了提高微网并网时稳定运行能力,平抑配电网公共连接点的功率波动与维持功率潮流分布,研究了一种含直流储能的柔性直流输电并网接口系统,根据柔性直流输电和蓄电池数学模型,以直流侧储能单元的充放电与双端功率传输控制和平抑微网并网扰动为目标,提出了基于两段式充电的矢量解耦三环控制及蓄电池的充放电切换控制策略,构建了以蓄电池为储能元件的微网并网系统仿真模型,针对微网内功率变化、蓄电池充放电切换和微网交流系统短路故障等情况进行了仿真分析,结果表明控制策略在保证储能单元的充放电与双端功率传输的基础上,有效地抑制了公共连接点的功率波动,保证了电网潮流分布的稳定。     

特高压直流保护高仿真度建模和动作行为评价

研究特高压直流线路保护动作评价,可以帮助运行人员快速处理故障,防止故障范围进一步扩大,对于提高电力系统的安全稳定运行具有重要作用。为了准确地模拟特高压直流线路保护动作行为,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了±800 kV特高压直流输电系统高仿真精度模型。整个模型主要由2大部分组成,即一次系统模型和二次控制保护模型。一次系统模型参数完全采用工程设计参数,使其外部特性与特高压直流换流站一次设备高度一致。通过移植并转换现场运行的控制保护装置的程序源码,实现了直流二次控制保护的高仿真度建模。仿真和试验的结果表明该模型的二次控保逻辑与实际现场完全一致,可准确模拟导致控保系统异常动作的因素。使用该模型仿真了多种故障情况下的直流线路保护动作行为,并评价了线路保护动作行为。     

计及特高压直流外送及转运合同约束的日前优化调度

分析特高压直流输电的运行特性、转运合同对电网运行调度的影响, 建立计及特高压直流外送和子电网间转运合同约束的日前优化调度模型。以电网运行成本最小和弃风弃光最少为目标, 同时考虑交直流线路的外送和转运电量约束, 通过增加表征功率调节的功率上调和功率下调两类0-1变量, 将特高压直流输电线路的阶梯化约束表述为0-1混合整数的线性方程。以改进的IEEE 39节点系统为例, 分析特高压直流外送及转运合同对电网可再生能源消纳的影响, 验证了本研究所提方法的有效性。     

柔性直流与风电协同的受端系统频率调控方法

针对柔性直流输电联网的受端岛屿电力系统频率稳定性问题,提出了受端系统风电与柔性直流输电系统协同的频率调控方法.在分析双馈风电机组(DFIG)和柔性直流输电系统(VSC-HVDC)有功功率调控性能的基础上,设计了DFIG和VSC-HVDC参与受端系统惯性响应与一次、二次调频的总体方案;通过风电场附加频率控制,利用超速减载备用容量实现系统的一次调频,并在此基础上设计了基于虚拟同步发电机(VSG)控制的换流站二次调频控制策略,即根据系统频率偏差精确调整受端换流站输出功率,从而维持受端系统功率平衡,提高其频率稳定性.最后,基于Matlab/Simulink搭建了含风电机组、柔性直流输电系统的受端岛屿电力系统仿真模型,对系统受到扰动后的惯性响应与一次、二次调频性能进行了验证,结果表明,所设计的控制策略能够很好改善受端电力系统的频率特性.     

电解铝负荷响应下的源网荷协同频率二次控制

针对新能源大量接入背景下电力系统频率调节能力紧张、旋转备用不足的问题,提出一种“源网荷”协同的二次调频策略。通过柔性直流输电(voltage source converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)系统将拥有丰富可控资源的电解铝工业电网与传统电力系统互联,建立考虑VSC-HVDC功率支援的两端互联系统二次调频模型。基于互联系统频率控制模型构建分布式架构,在两端设计模型预测控制器,控制器在本区域内进行优化控制,定期进行信息交互,主动调节电解铝负荷功耗进行需求响应,减轻由功率支援引起的送端系统功率不平衡。最后以我国西部地区某工业电网的实际数据进行仿真验证了所提出策略的有效性。结果表明,在大扰动场景下,所提出的策略可以将受端系统频率恢复时间缩短约30%,同时在调控过程中,送端系统频率偏差始终保持在0.05 Hz以内,且电解铝负荷与VSC-HVDC系统参数始终处于安全范围内。     

基于GO法的特高压直流输电可靠性研究

将一种新的可靠性分析方法--GO法引入到电力系统领域中,探讨了该方法在特高压直流输电系统可靠性分析中的应用.研究表明,基于状态概率公式推导的方法可以对系统进行较为准确的定量分析,但当系统中包含有共有信号时分析将变得十分复杂,具体表现为解析表达式的推导十分困难.针对该问题,探讨了一种新的定量计算方法,该方法基于状态组合方法展开,结合所开发的GO程序,可十分方便快捷地对系统进行精确的定量与定性分析.基于故障树法对同一系统的分析结果验证了GO法在特高压直流输电系统可靠性分析中的可用性与正确性.通过对两种方法特点的比较,阐明了GO法的特点和优势.     

基于RTDS的高压直流输电控制功能研究

为了对高压直流输电系统实时仿真并对控制功能进行研究,基于实时仿真平台RTDS搭建了高压直流输电控制保护详细仿真模型,通过进行启停控制、阶跃响应、功率控制、无功控制、交流系统故障等试验,研究了直流输电基本控制功能,验证了模型的准确性和有效性,控制系统能准确和快速响应,表明了该模型可用于直流运行特性和交直流交互影响研究。     

基于系统SOC理论的直流运行方式及控制参数分析

为了研究直流输电对交直流系统自组织临界性（SOC）的影响,提出包含系统完整动态特性的连锁故障动态仿真模型,计及了紧急控制保护装置及直流系统的概率动作特性.应用该模型对2010年华东电网实际系统进行连锁故障蒙特卡洛仿真,在不同的直流运行方式及控制参数下,计算系统的停电功率-停电概率幂律曲线,分析直流运行方式及控制参数对系统自组织临界性的影响.结果表明,在某些情况下选取合适的直流运行方式及控制参数可以有效防范连锁故障及大停电的发生.     

直流调制对电力系统小扰动稳定性影响分析

构建含高压直流输电系统的多机Heffron-Phillips模型,借助模态分析理论分析直流输电系统有、无直流功率调节环节对交直流混合系统小扰动稳定性的影响,并应用根轨迹法对直流输电系统的单输入单输出超前—滞后补偿功率调制控制器参数进行整定。最后以典型交直流混合系统为例进行仿真分析,模态分析和时域仿真结果表明,采用直流功...     

多端柔性直流输电系统的控制策略设计

主要对柔性直流输电系统的控制策略进行了研究。首先对柔性直流输电系统主从控制、电压裕度控制和直流电压下垂控制的控制原理及特点进行详细的介绍,并在此基础上,提出了一种协调控制策略,该策略综合三种控制方式并加入裕度思想分层协调各换流站,能够适应较大范围的不平衡功率,避免换流站过载的现象。最后,在Matlab/simulink平台上构建了多端柔性直流输电模型,分别仿真验证了所提控制策略的有效性。对于深入了解柔性直流输电系统的控制的原理具有重要的理论意义,也可为采用下垂控制的柔性直流输电系统设计提供理论依据。