应对多回并列直流换相失败的送端系统安全稳定控制措施研究

大容量特高压直流工程的陆续投运进一步加剧电网"强直弱交"特性,送受端系统的耦合作用和相互影响愈发显著,受端系统故障引发的多并列直流同时换相失败会对送受端电网造成巨大的冲击,严重挤压送端电网稳定运行空间,若电网稳定裕度较低,甚至会导致全网崩溃,因此需针对多并列直流送出系统同时换相失败采取一定的安全稳定控制措施。基于三区域交直流互联系统等值模型,该文从机理分析角度提出应对多回直流同时换相失败故障冲击下互联系统安全稳定控制措施,并针对换相失败故障的特殊性对控制措施的适应性进行了分析,最后基于"三华"实际电网算例对控制措施的有效性进行仿真验证。     

多特高压直流参与受端“强直弱交”电网安全防线的协调控制技术

特高压直流以其快速、灵活的调控特点成为电网运行中有效的控制手段,结合实际电网,研究特高压直流控制在电网安全防御的作用及功能尤其必要。结合中国典型的受端电网“强直弱交”实际场景,仿真分析了强直流冲击弱交流的安全稳定风险,提出了应对直流闭锁风险的特高压直流参与受端电网三道安全防线的控制策略,包括：特高压直流功率预控;特高压直流与切负荷等安控的紧急协调控制策略;弱交流通道解列后特高压直流与低频减载的协调配合策略等。仿真验证了受端电网的直流闭锁冲击特性及直流参与安控防线策略的合理性。     

直流功率转移对川渝弱交流电网安全稳定影响分析EI北大核心CSCD

为满足四川更多富余清洁能源外送,“十三五”中期四川电网维持4直(其中3回为特高压直流)6交的交直流联合外送电。作为川电东输的送端川渝电网呈现强直弱交的电网运行状况;根据2018年川渝电网强直弱交系统特点,研究分析国网川西3回特高压直流之一发生单极闭锁故障方式下,大直流功率转移对川渝交流电网外送通道断面的冲击以及对电网安全稳定影响,提出表征电网强直弱交特性的直流功率转移影响因子(FDCPTIF)概念,通过FDCPTIF计算,有效数值反映大容量直流功率转移对弱交流川渝电网所带来的全网暂稳与交流线路热稳安全的风险;并对适度改善川渝电网运行稳定水平的3种电力举措亦利用直流功率转移影响因子FDCPTIF做了相应的计算分析;所提直流功率转移影响因子(FDCPTIF)的计算分析可作为一研究川渝强直弱交系统的电网安全稳定性的技术参考。     

交直流同步电网异步分隔的一般性原则

随着远距离大容量直流输电陆续投运,区域电网互联方式呈现特高压、远距离、大范围互联、大容量区域功率交换的交直流混联新特征。首先抽象出直流输电在区域电网互联中的基本结构,大规模交直流区域互联结构存在直流通道故障后潮流转移至交流通道,并引起功角失稳的系统性风险。接着,从电网安全性与输电经济性角度出发,提出交流输电通道强度指标、交直流输电通道强度比指标和交流输电通道效用指标,分别定量刻画交流通道输电能力、强直弱交程度和交流通道经济利用程度,并提出交直流同步电网异步分隔的一般性原则。最后,以南方电网2030年4省同步规划方案为例,指标计算结果表明,云南电网外送交直流通道为典型的"强直弱交"结构,暂态稳定裕度与交流通道效用指标低,宜解开交流联络线异步运行,同时N-1与N-2暂态仿真结果亦验证了上述计算结果的合理性。     

直流整流站动态无功特性解析及优化措施

受过渡期送端交流网架结构薄弱支撑能力不足、配套电源建设滞后导致局部功率大量汇集,以及强直弱交型混联电网稳定瓶颈约束等因素影响,大扰动后直流整流站动态无功特性将会显著影响交流电压和直流功率恢复,进而影响混联电网受扰稳定特性。因此,提高直流机电暂态仿真精准性,提升交直流混联电网特性认知能力,以及优化直流控制参数缓解扰动冲击,是具有重要现实意义的课题。解析了整流器和整流站的动态无功非线性轨迹特征,并分析了低压限流启动值、定功率环节测量时间常数以及整流器控制方式对动态无功轨迹的影响。华北与华中特高压交直流混联电网仿真结果表明,正确设置直流仿真参数对精准评价混联电网动态行为特性具有重要意义;验证了直流控制器参数优化缓解故障对跨区互联电网冲击的作用。     

溪洛渡—浙西特高压直流投运后系统稳定特性及协调控制策略

溪洛渡—浙西特高压直流投运后,将与复龙—奉贤特高压直流形成我国届时最密集的特高压多直流送出系统。分析了多直流送出系统与交流电网的耦合特性,提出了多直流送端系统故障后送端交直流协调控制策略。多直流送出系统由于电气距离较近,故障后相互支援可靠性较高,且对送端区域电网潮流影响较小;但存在多个直流同时闭锁的风险,需要采取大量的控制措施。研究了溪浙直流投运后与受端交流电网相互影响规律,并对交流系统和直流系统重要参数进行敏感性分析。结果表明,优化参数能有效提升受端电网稳定性。     

±660kV同塔双回直流线路与其送/受端交流系统的相互影响

分析了宁东—山东直流工程交流系统故障对直流系统的影响和直流系统故障对送、受端交流系统的影响,重点研究了同塔双回线路发生故障后,送端系统的频率控制问题及受端电网的安全稳定性,并有针对性地提出加强交、直流系统间协调控制的措施,以提高系统整体安全稳定运行水平。     

直流送受端故障对送端系统稳定性影响的对比分析及控制措施

在电网"强直弱交"特性不断加强的形势下,送受端故障引起的多回直流换相失败和功率瞬降,都可能导致送端互联系统失稳。为此文章对比分析了送受端故障后的直流响应特性以及引发送端系统失稳的可能模式和影响程度,并在此基础上提出了多种控制措施,采用"三华"实际电网算例进行了验证。结果表明,送受端故障引发系统失稳的可能模式相似,实际系统中受端故障对稳定性的影响更严重,可通过采取控制措施保证系统稳定运行。研究结论可以为电力系统实际运行提供参考。     

多送出直流系统送端故障引发稳定破坏机理分析

随着大容量高压直流逐步投运,电网进一步呈现"强直弱交"特性,多送出特高压直流系统对互联电网稳定性的影响逐渐突显。分析了送端故障引发直流功率瞬降特性,以三区域交直流等值模型为基础,分析了不同功率流向情况下多回直流功率瞬降对送端系统稳定性的影响,并与单回直流闭锁故障进行了对比分析,最后采用"三华"实际电网算例进行了验证。结果表明,多回直流功率瞬降导致的送端系统失稳模式为第一摆/第二摆功角失稳,对送端系统稳定性的影响严重程度接近单回直流闭锁故障,需要进一步深入研究有效的应对措施。     

大规模特高压交直流混联电网特性分析与运行控制

我国正处在特高压电网的高速发展期,电网特性持续发生重要变化,对电网运行提出了新的要求。为此,文章分析了电网运行面临的形势和存在的问题,在深入研究特高压大电网特性的基础上,阐明了当前电网正处于"强直弱交"过渡期这一基本属性,概括了当前电网主要运行特点,主要包括:交直流、送受端耦合日趋紧密,故障对电网运行的影响由局部转为全局;新能源、直流输电大规模投产使电网频率和电压稳定问题日益突出;电网稳定范畴进一步拓展,电力电子化特征凸显。探讨了加强主网架结构、提升交直流仿真技术、修订稳定计算标准、完善控制策略、强化频率和电压控制受端、提升新能源涉网性能等应对措施的效果及初步方案,旨在有效保障大电网安全运行。     

强直弱交受端交流系统安全馈入直流功率评估方法

随着特高压交直流输电的快速发展,交流电网新增馈入直流全面建设,电网"强直弱交"的问题逐渐突出,受端交流系统的安全隐患日益严重。对于多馈入交直流混合系统而言,由于多个直流线路并列运行,各交直流系统之间,直流子系统之间相互影响,对交直流混合系统的控制和保护提出了新要求。分析了短路比、直流线路换相失败、受端交流系统接入能力研究现状,为强直弱交受端交流系统安全馈入直流功率评估研究提供参考。     

特高压直流输电的实践和分析

特高压直流(UHVDC)输电在远距离大容量输电方面具有不可替代的作用,同时也给电网安全稳定运行带来风险和难题。为给直流输电技术的应用和发展提供参考,以南方电网为背景,分析了UHVDC输电对电网影响,介绍了解决的典型技术难题。UHVDC对电网带来的主要风险包括:直流输电大功率运行闭锁、交流系统故障导致多回直流持续换相失败或闭锁等。提出的主要解决手段包括:优化直流落点,合理选择单回UHVDC规模;优化电网结构;提高受端电网的动态无功补偿能力。南方电网运用能够高精度模拟直流系统换相过程的电磁暂态仿真平台仿真验证了相关措施的有效性。还举出南方电网特高压直流运行和建设中出现的典型技术难题,如±800 k V双阀组不对称运行典型故障、直流系统双极闭锁、多直流集中馈入系统极端故障、直流接地极选址困难,给出分析和应对措施建议。最后指出,柔性直流技术可有效避免或解决传统直流集中馈入受端电网导致的各种失稳风险,增强交流电网可控性,是未来电网的重要发展方向。     

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。     

特高压直流系统运行短路比检测方法及应用

弱交强直混联系统中直流系统自身故障引发的交直流连锁反应可能会影响整个区域电网的稳定运行。本文基于交直流混联系统等效电路提出交流系统等效阻抗和电源电压的计算方法,结合特高压直流换流站投切交流滤波器的过程,在直流控制器中实现对交流系统等效参数的实时检测。根据交流系统等效参数和直流换流站相关电气量,提出直流系统运行短路比的概念,用于定量分析交直流系统的强弱关系。最后针对典型弱交强直系统直流线路故障过程中的振荡问题进行分析,结合直流系统运行短路比优化直流控制参数,解决了故障过程中的振荡问题。     

区域电网互联对广东电网暂态稳定性的影响分析

广东电网是南方五省区电网中最大的受端电网,通过交直流混合联网接受区外电力,但交流系统故障和直流系统故障严重威胁其安全稳定运行。电网交流互联对原电网的暂态稳定特性有很大影响,文中以南方电网中长期规划提出的电力流方案和主网架方案为基础,通过仿真研究了3种区域电网互联方案对广东电网暂态稳定性的影响。结果表明受端电网交流互联,而送受端电网异步运行的两广同步网方案能最大限度地提高广东电网的暂态稳定性。     

湖南电网交直流受电能力分析及提升方案

湖南省一次能源缺乏,大量电力需要由省外供给,现有网架结构下的受电能力无法满足负荷增长的需求,电力缺口将逐年增大。湖北-湖南三回500 kV交流联络线输送能力受线路热稳定输送容量和湖南暂态稳定问题双重约束。甘肃-湖南±800 kV祁韶特高压直流受电能力与跨区跨省交流联络线输送极限、受端换流站近区潮流疏散等问题存在复杂的耦合关系。构建交直流协调控制系统,可以降低大容量直流对交流系统的故障冲击,同时提高湖南电网的直流受电能力。华中特高压交流环网的建设将改善湖南电网"强直弱交"的特性,提高湖南电网的电压稳定水平和故障后交流电网的承载能力,提高湖南电网的交直流整体受电能力。     

跨区多条直流连续多次、同时换相失败冲击及抑制措施

为适应跨区特高压互联大电网的发展,深度理解特高压复奉、锦苏、宾金直流对华北-华中-西南链式交流同步电网的影响,从跨区多条直流连续多次、同时换相失败的机理入手,研究导致特高压复奉、锦苏、宾金直流连续多次、同时换相失败的华东电网故障,以及对华北-华中-西南链式交流同步电网产生的冲击,并找出了减小影响的有效措施:延长华东线路重合闸间隔时间、配置安控切机措施、及根据四川南部、重庆开机容量,合理规定华北-华中-西南链式交流同步电网跨区联络线的稳定限额。     

特高压直流输电对系统安全稳定影响研究

以金沙江一期、锦屏梯级水电基地外送采用特高压直流输电方案为依托,研究了2015年前后大容量直流馈入华东、华中、华北交流同步电网对处于交直流并列运行系统的安全稳定影响。分析了特高压直流发生单一及严重故障时交流输电通道及受端电网承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平;送、受端换流站近区交流系统发生单一或严重故障对直流系统的影响及系统的安全稳定水平;交流通道加装静止无功补偿器(SVC)、系统负荷特性变化、增加直流功率调制功能情况下特高压直流双极闭锁时系统的安全稳定性。     

弱送端电网直流群同时换相失败对电网功角稳定特性的影响研究

随着跨区特高压直流工程的快速发展,多回特高压直流同送同受的电网格局凸显,受端电网短路故障易造成多回直流同时发生换相失败,危及电网的安全稳定运行。为此,基于单机等面积定则,对比分析了三相永久性故障和单相永久性故障下直流换相失败对送端电网的功率冲击强弱;研究了直流换相失败对送端电网稳定运行的影响机理,并结合电网区域振荡模式分析了多直流同时相继换相失败对功率冲击幅度的作用机制;探讨了单相故障重合闸时间整定优化对送端电网稳定特性的影响。实际电网算例的仿真结果表明,考虑送端电网实际振荡模式适时优化调整受端电网重合闸整定时间,可有效减小多回直流相继换相失败对电网功率冲击的影响。     

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。