特高压半波长与直流混联系统的暂态建模与稳定性分析

为研究特高压半波长与直流混联系统的暂态稳定性,根据半波长输电系统准稳态模型建立的特高压半波长与直流混联系统的稳定分析模型,分析了半波长输电线路的稳定运行区域,讨论了直流换相失败和直流闭锁时混联系统的功角稳定性;分别基于二阶系统的冲击响应模型和阶跃响应模型,揭示了直流换相失败和直流闭锁故障后的功率变化对半波长输电系统功率波动的影响机理;研究了利用直流输电系统传输功率的快速响应特性,采用直流功率调制对系统提供紧急功率支援,以提高含半波长互联系统的暂态稳定性的可行性。混联系统的机电暂态仿真验证了直流换相失败和直流闭锁故障对系统功率波动影响的分析方法的正确性以及直流输电系统对半波长线路提供紧急功率支援的有效性。研究表明:半波长线路功率波动峰值在系统直流换相失败时与振荡频率有关,而在闭锁故障时闭锁功率越少,阻尼越大,波动峰值越小;直流功率调制可提高异步联网系统的暂态稳定性。     

抑制特高压半波长线路稳态过电压的无功补偿配置

为避免半波长输电线路由于低功率因数运行导致的沿线局部过电压,提出在半波长线路送端及受端进行无功补偿。基于系统运行方式确定了无功需求范围,同时考虑对线路功率波动的适应性,采用静态补偿加动态补偿的方式。综合考虑经济性及电压控制目标,经过无功优化计算确定配置容量。仿真结果表明通过无功补偿配置,可以有效抑制沿线过电压,降低线路损耗,并在半波长线路长度有一定偏差时依然满足电压控制要求。     

大规模风电接入的特高压混合级联直流系统送端无功协调控制策略

随着新能源发电占比的不断提高,特高压直流输电系统的送端电网强度变弱,送端交流系统可能存在电压质量较差的问题。为提高送端弱交流系统的电压质量,基于大规模风电接入的特高压混合级联直流系统,提出了滤波器与模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)协调参与送端电网调压的无功协调控制策略。分别分析了该级联直流系统的运行特性、滤波器的无功控制原理以及MMC在不同运行工况下影响其无功支撑能力的因素。针对MMC在过载的运行工况下对弱交流系统无功支撑能力较弱的问题,提出了一种MMC直流电压自适应控制策略,根据MMC传输的有功功率调整其直流电压,以扩大MMC的无功功率极限。仿真算例表明,所提无功协调控制策略能够有效支撑送端弱交流系统的电压,提高送端交流系统的电压质量。     

特高压半波长交流输电线路电磁暂态仿真

特高压半波长交流输电线路送端和受端电压相差不大,沿线电压分布比较均匀,理论上是较理想又经济的长距离大容量输电方式。要实现特高压半波长交流输电,需要解决许多关键技术问题,如抑制工频过电压、操作过电压、不对称接地故障过电压以及解决潜供电流大和恢复电压高等问题。为此,建立了特高压半波长输电系统研究模型,进行了基于单一电厂通过特高压半波长输电线路向大系统送电方式下的电磁暂态仿真。仿真结果表明半波长线路沿线每100km需安装3组避雷器、全线分段安装7组高速接地开关(HSGS)或采用三相重合闸能有效抑制工频过电压、操作过电压和潜供电流。     

淮苏沪交流特高压线路无功电压特性分析

了解交流特高压线路的无功电压特性对电网的安全稳定运行至关重要。利用BPA软件搭建淮南—南京—上海特高压潮流等值系统,对线路的感性无功补偿度、高峰和低谷方式下无功平衡情况进行分析;计算出反映输电能力和无功平衡状态分界点的自然功率及广义自然功率;分析输电线路在不同运行方式下的沿线电压分布特性。计算结果表明:特高压输电线路的无功补偿充足,满足高峰和低谷方式下的无功需求;广义自然功率约为自然功率的28.65%~100%;在5中不同运行方式下沿线电压幅值的最大值出现在泰州站和苏州站之间且电压能够控制在合理的范围内。淮苏沪特高压交流输变电工程的无功资源配置情况,满足其安全稳定运行的要求。     

分布式储能系统对特高压直流闭锁后的紧急功率支撑方法研究

为了探索在特高压直流发生闭锁故障后,分布式储能降低交流输电线路潮流峰值和提升直流输电线路运行功率的紧急支撑作用效果,在特高压直流闭锁故障分析基础上,根据分布式储能系统提供有功功率,建立了直流闭锁后分布式储能降低交流输电线路潮流峰值的数学模型;根据功率缺额与频率变化关系,建立了分布式储能提升特高压直流运行功率的数学模型;基于频率变化和惯性响应时间,建立了储能出力动态响应时效对系统支撑效果的数学模型。以特高压交直流混联运行的河南电网为例,开展了分布式储能系统按2种方式响应的仿真分析,验证了分布式储能系统对特高压直流闭锁后紧急功率支撑方法的有效性。     

送端系统机群摆动对直流功率恢复特性影响研究

近年来,我国交直流混联电网发展初具规模,电网安全稳定特性发生深刻变化,大容量特高压直流输电系统与传统交流电网的交互影响、耦合特性进一步复杂化。该文重点研究送端电网机群摇摆对近区特高压直流功率恢复特性的影响,发现当直流故障激发送端机群振荡后,随着系统戴维南等值电势幅值不断下降,直流换流母线电压跌落将造成直流功率在恢复过程中再次出现塌陷,对交流输电通道形成二次冲击,影响交流薄弱断面输电能力。最后基于实际电网算例,分析受端电网单永故障下多回直流同时发生相继换相失败故障对送端电网稳定性的影响。研究结论可为电网运行人员合理安排运行方式提供依据,有利于保障大区互联电网安全稳定运行。     

基于准稳态模型的特高压半波长交流输电系统稳态特性与暂态稳定研究

特高压半波长交流输电是一项很有吸引力和前瞻性的远距离大容量输电技术,其稳态特性和暂态稳定研究是其可行性应用研究的基础。首先根据传输线和二端口理论推导出可用于潮流和稳定工程计算的特高压半波长交流线路的准稳态模型;然后在潮流计算的基础上,得出半波长线路的稳态运行特性,并从入、反射波与无功需求2个方面对其电压分布特性进行深入分析。在大量暂态稳定工程计算的基础上,提出特高压半波长交流输电系统的暂态稳定极限和输电能力,并研究最严重故障点和频率变化对系统暂态稳定极限的影响。研究成果对特高压半波长交流输电系统的可行性研究和未来试验工程的实施提供了有力的技术支撑。     

特高压半波长交流输电线路稳态特性研究

基于特高压半波长交流输电系统的正弦稳态解析解,分析了系统接感性负载和容性负载2种情况下,负载特性、功率因数对稳态运行特性的影响.结果表明:在不出现严重过载的正常工况下,半波长交流输电系统的线路过电压水平较低,线路损耗和电晕损耗较低,送端和受端的电压和电流的有效值差很小,相位基本反相;在过载情况下,线路中间段出现过电压现象;负载功率因数越高,线路的电压和电流越稳定.     

特高压输电通道上受端城市电网安全稳定特性及防御对策

"十二五"期间,特高压交直流规划接入重庆电网,凸显了重庆电网处于长链式送电通道受端电网的特点,亟需加强研究该类电网安全稳定性及其对策。为此,以特高压入渝规划为背景,研究了处于长链式特高压输电通道上的受端城市电网安全稳定性及其防御对策。研究结果表明:此类电网安稳特性主要表现为1 000kV/500kV电磁环网开断潮流转移导致线路过载、暂态电压跌落和暂态失稳;特高压送电通道功率突降导致电网过电压;相继事件导致受端城市电网孤网等问题。在完善3道防线的基础上,提出了综合直流功率调制实现长链式特高压送电通道电压平滑控制方法和抑制相继失步导致孤网运行的主动防御措施。     

Aspects of ultra-high voltage half-wavelength power transmission technology

The necessity of large-scale and long-distance power transmission in future energy development is analyzed and some application scenarios of ultra-high voltage(UHV) half-wavelength transmission(HWLT) system are presented in the paper. Steady state and transient characteristics of half-wavelength transmission lines are reviewed in detail. The characteristics of UHV HWLT are very different from those of conventional UHV transmission mode, especially the overvoltage problem. To analyze the particularity and key techniques of UHV HWLT, current research results are summarized from simulation method, steady-state voltage control, relay protection, tuning network, secondary arc and overvoltage suppression, economic evaluation and engineering design. Some future research directions are also briefly addressed.     

适用特高压跳闸事故的一次调频性能评价方法

针对目前一次调频性能评价方法不能准确描述所有一次调频过程的问题,提出特高压跳闸事故下的一次调频性能评价方法。通过对比正常情况下一次调频过程的统计结果,得出特高压跳闸事故下一次调频过程的特性。基于该特性构建新的性能评价指标体系,同时对原性能评价指标存在的问题进行补充完善。可对特高压跳闸事故后不同机组的一次调频动作过程进行精确的区分描述,并在河南电网环特高压重点电厂网源协调专项检查中得到应用,对一次调频的综合治理和特高压跳闸事故恢复提供数据参考和指导依据。     

特高压交流试验示范工程无功电压控制策略研究

长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程投产后,特高压联络线无功电压控制策略较常规电压等级线路呈现新的特点,需兼顾特高压线路绝缘水平和电网安全稳定约束2个方面的要求。揭示了特高压系统电压变化的原因,分析了特高压与500 kV系统无功电压特性差异,采取仿真计算和实测曲线验证了理论分析结果,提出了特高压联络线电压控制措施,取得的成果已应用于特高压交流试验示范工程,并为今后特高压工程的无功电压运行控制提供依据。     

特高压输电线的运行特性与变电站的无功补偿

特高压输电是大电网的发展方向,分析特高压输电线路的运行特性和变电站的无功补偿极为重要。为此,建立了由分布参数表达的输电线的功角特性方程,导出了送端恒电压、受端恒功率因数控制下输电线的P-U特性方程,利用运行圆图导出输电线的失步功角和极限传输功率的算式以及产生工频过电压的传输功率区间和最大过电压标么值的算式。研究表明,输电线的传输能力随受端功率因数的上升而提高,但其过电压的功率区间和最大过电压标么值也随之增大。两端恒电压控制可显著提高输电线的传输能力。提出以变电站母线电压和输电线的有功为给定值计算变电站无功补偿量的方法并导出了相应的算式。以晋东南—南阳—荆门特高压输电线为例比较了两种控制方式下的传输能力,给出了各变电站的无功补偿量。     

特高压半波长输电系统绝缘配合研究

特高压半波长输电技术具有输送距离长而不需要建设中间开关站等优点,但沿线路的运行电压、工频过电压和操作过电压特征以及过电压限制措施与传统的特高压输电技术有明显不同之处,因此需要对半波长输电线路的沿线稳态运行电压、工频过电压、操作过电压、绝缘配合等进行研究.绝缘配合研究主要包括:确定变电站电气设备绝缘水平和空气间隙距离、确...     

直流配电电压等级及负荷距分析

与交流配电相比,直流配电技术在可靠性、供电能力、供电距离和经济性等方面具有明显优势。该文首先从各类分布式电源、典型直流负荷、国内外直流微网系统和相关电压标准等方面分析了直流配电电压等级及研究现状;通过分析影响直流配电电压等级选择的主要因素,提出相关约束条件,根据交、直流配电系统输送能力匹配原则,提出直流配电系统电压等级;根据所提出约束,从输送容量、输送距离和直流配电设备适用性等方面进行校核分析,验证所提出电压等级的有效性;为便于规划设计人员开展工作,分析了所提出直流配电电压等级满足线路末端10%电压偏差时各典型导线截面的直流负荷距。     

特高压交流输电系统无功与电压的最优控制策略

特高压输电是我国电网发展的必然选择,无功电压控制是特高压关注的研究课题。定义了穿越无功,分析了分布参数下长线路充电功率、无功损耗、沿线最高电压及其位置,从穿越无功产生的原因深入分析了特高压无功补偿需求、无功补偿量、变压器无功损耗以及低容或低抗投切组数与首末端电压模值比的关系,由此提出了以穿越无功最小为目标的特高压无功和电压最优控制的数学模型,并给出了最优解的数值算法。算例仿真证明最优控制策略和算法有效。     

考虑直流输电控制方式的受端电网电压稳定性机理分析

随着交直流混合电网的不断发展,大功率、远距离直流输电的受端电压稳定性问题备受关注。针对交直流有机耦合的受端电压稳定性问题,将逆变器与补偿滤波电容统称为逆变站,借助直流输电功率可表达为交流受端电压函数的特性,构建了受端系统供给无功特性及逆变站需求无功特性的新表达形式,揭示了两者不匹配是受端电压不稳定的根本原因。在此基础上,计及直流输电系统的不同控制方式,通过受端系统的在线戴维南等值,给出了受端系统电压稳定判据的解析表达式,便于进行各种控制方式和策略的比较与分析,为控制的有效性奠定了基础。算例分析表明,该方法简洁有效。     

基于电压控制特性的电压源型多端直流/交流系统潮流求解

由于基于电压源型换流器的高压直流(VSC-HVDC)输电技术具有良好的可控性,对负荷中心供电、风电消纳、孤岛电力传输等适应能力强,电压稳定性好,因此具有良好的应用前景。当前对VSC-HVDC系统主要基于定功率控制模式进行潮流计算,而很少考虑到实际的换流器电压控制能力。为了更加精确地反映实际电网中VSC的电压控制特性,文中建立了基于VSC的电压控制模型,考虑了换流器损耗、交流滤波器、换流器容量限制等的影响,并基于电压控制特性提出了VSC多端直流/交流系统的通用潮流求解方法。对直流电网功率分布变化和N-1故障以及多端直流/交流系统的潮流算例分析表明,所提的潮流算法能够反映直流换流器的电压控制调节能力,验证了基于VSC的多端直流/交流系统在考虑换流器电压控制特性后的潮流方法的有效性、合理性以及算法的快速性。     

特高压半波长交流输电线路稳态电压特性

半波长交流输电技术具有远距离、大容量输电特征,在我国应用前景广阔,完善其电压特性研究,对我国电力系统规划和运行意义重大.根据电路理论推导了用于半波长输电线路仿真的线路参数模型,随后从入射波、反射波理论以及无功功率理论2个方面分析了半波长输电线路稳态电压特性,最后应用PSD软件仿真研究半波长线路沿线电压,验证了理论分析结...