美国加州2020年8月中旬停电事故分析及思考

2020年8月14日和15日,美国加州电网发生停电事故,共约81万人次受到停电影响。本文对该事故进行总结分析,为我国电网的安全稳定运行提供借鉴和参考。首先,对此次极端高温天气造成的切负荷和轮停事件进行介绍,分析总结造成该停电事故的主要原因,引入两个新能源反调峰特性的量化评估指标。其次,根据加州电网的实际,给出了针对该事故的短期及中长期应对措施。最后,结合此次停电事故所暴露的问题,从三个方面总结了对我国电网的启示,一是在电网规划及运行方面要建立考虑极端情况影响的电源规划机制,同时更加关注新能源快速发展过程中全省净用电负荷曲线变化特征;二是要优化电力市场建设;三是要提升电网柔性调控手段和能力。     

电力系统宽频测量装置技术规范解读及应用展望

高比例新能源和高比例电力电子设备的接入，产生了大量间谐波信号，并引发一系列宽频域振荡事件，严重影响了电网的运行安全，现有测量技术局限于工频信号测量，无法实时监测宽频振荡等间谐波信号。文中以《电力系统宽频测量装置技术规范》发布为契机，介绍了宽频测量技术的提出背景、装置功能定位及相关术语定义，从宽频信号的采样频率、数据测量、宽频振荡监测、数据传输以及数据录波等方面讨论了宽频测量装置的功能和性能，论述了装置工程应用的方案、应用场景和应用展望，总结了标准制定中存在的问题及下一步研究方向，为宽频测量装置的工程应用提供指导和参考。     

电网宽频振荡实时监测技术方案

大量电力电子设备接入电网导致电网振荡频繁发生并使其逐步向宽频域振荡发展.首先,分析了广域测量系统监测技术在振荡监测存在的问题和局限,讨论了现有间谐波测量算法存在的不足,提出了电网宽频振荡实时监测技术方案.然后,论述了振荡实时监测的总体架构和关键技术,从高频采集及滤波、宽频信号分类处理分析、振荡告警及长录波、站域存储与分析和信息传输等方面对宽频振荡实时监测的关键环节进行了分析.最后,对宽频振荡实时测量的效果进行了仿真验证,验证了所提方案的可行性,并对其工程实施方案进行了论述.     

中国台湾“3·3”大规模停电事故分析及其对未来电网发展的启示

2022年3月3日,中国台湾电力公司兴达电厂发生故障造成台湾省大规模停电,经过12 h抢救恢复全面供电。此次停电波及用户数高达549万,给当地人民生活、经济发展、社会稳定带来了极大的负面影响。首先介绍了台湾省电网概况;然后对停电事故过程进行描述,并结合台湾省公开报告对停电原因进行分析与梳理;最后,通过总结近年来台湾省停电事故频发反映的电力系统问题,提出未来电网发展的相关启示。     

西欧电网“11.4”大停电事故的启示

介绍了西欧电网“11.4”大停电的发生和发展过程，从电网调度运行角度分析了此次大停电事故中反映的问题，从电网调度、网架结构、安全分析、运行备用、事故预案、第三道防线、后备保护应用、支持系统等方面总结了此次事故的经验和教训。在此基础上结合华东电网的实际情况，对加强电网安全生产、电网薄弱环节分析、反事故演习、紧急事故预案编制、并网电厂的协调管理、保护运行管理等提出了多项建议，以供电力系统相关部门及工作人员参考。     

多重扰动下的跨区电网低频振荡研究

多重扰动下的电网低频振荡研究是判断互联大电网动态稳定性的重要依据。结合华中电网"6.17"金竹山事件,通过事故分析给出多重扰动的概念,认为多重扰动是引发互联大电网低频振荡事故的一个重要因素。以事故链方法为例,模拟电网线路故障、潮流转移、线路相继过载这一典型的扰动序列,分析跨区电网在多重扰动下的功率振荡情况,研究运行方式对跨区电网稳定性的影响,结果表明某一地区电网运行方式的改变对该地区电网和与之相连的电网稳定性均有重要影响,鉴于此,提出了通过监控事故链组成环节的发生序列与电网薄弱环节进行低频振荡事故预防的方法,为电网规划、调度运行提供了参考依据。     

山东电网广域实时动态监测系统

基于同步相量测量技术的电网实时动态监测系统能在线监测系统动态过程的全貌.山东电网广域实时动态监测系统(WAMS)使用国产"北斗一号"卫星导航系统为同步相量测量单元(PMU)提供备用授时信号,并采用可观性分析和同调性分析相结合的方法,对电网进行布点规划.电网广域实时动态监测系统主站为双机双网结构,采用Unix服务器.给出了拓扑结构图.对主站的基本功能(动态监视、在线低频振荡监视、扰动识别、与EMS互联、Web发布)及动态监测的可视化处理和特点进行了叙述.     

大面积停电事故的反思与启示

针对我国2008年初雪灾时发生的大面积停电事故进行研究,对我国现代电网发电系统发电能源依赖过分单一,新生发电系统发展相对滞后,设备可靠性较低,电网结构复杂及灵活性差,容易受外界扰动影响等一系列问题进行分析。以电网安全可靠运行为目的,围绕防御严重故障的“三道防线”体系提出了开发新的能源发电系统,发展分布式发电技术与提高电网抗扰动能力,综合应用实时监控、广域相量测量、在线稳定控制等措施,以达到有效防止大停电事故的发生的目的。     

巴西“11.10”大停电原因分析及对我国南方电网的启示

介绍了巴西电网11.10大停电事故的发生、发展过程,指出极端天气引发的多重故障、继电保护存在的缺陷、安稳控制和第3道防线的措施不足、受端系统电压崩溃是导致此次大停电的主要原因。巴西电网在运行特性上与南方电网有诸多类似之处,结合南方电网实际,总结了此次大停电事故的经验教训。     

印度大停电及其对我国电网发展的借鉴作用

2012年7月30日和31日,印度接连发生2次大停电事故,其中第一次事故影响了14个邦,而第二次事故则影响了多达22个邦。此次停电事故波及地区广、涉及人口多,对各国电力发展再次敲响警钟。分析了此次大停电事故的主要原因,结合我国电网发展面临的内外部因素,分析了我国电网发展需要从中汲取的经验教训,并提出相关建议。     

ITD和随机减量法在互联电网振荡特性分析中的应用

弱阻尼低频振荡特性是保证系统安全稳定运行的重要基础。提出采用Ibrahim时域法（Ibrahim time domain,ITD）和随机减量法相结合的方法处理广域测量信号,实现电力系统振荡特性的系统化分析。在介绍方法基本原理的基础上,通过不同类型南方电网实测信号功率谱特征比较,建立类噪声信号基本概念,进而以36节点系统仿真信号和南方电网实测信号为例,应用上述方法提取典型信号中所包含的系统动态特征信息,实现电网低频振荡特征参数识别,为基于广域测量信号,全面、及时、准确地掌握互联电力系统动态特性奠定坚实基础。     

构网型直驱风电机组间控制相互作用研究

构网型风电控制技术具有很好的弱电网适应性,可以有效避免风电并网次超同步振荡问题。但是虚拟同步控制引入固有的低频特征模式,接入强电网时会发生低频振荡,同时多台构网型风电机组并联运行时存在控制器相互作用。针对此问题,采用特征模式分析方法,研究了基于虚拟同步控制方法的构网型直驱风电机组并联运行时的控制相互作用及主导低频特征模式稳定性。揭示了虚拟惯量控制参数及系统运行方式对构网型风电机组并联运行低频振荡特性的影响。通过详细时域仿真验证了分析结果的正确性。     

能量变换器四机系统低频振荡控制方法研究

能量变换器是一种新型的可以直接与电网相连的高压发电装置,针对其多机并网以及在并网后的低频振荡的重要问题研究的较少.为了进一步了解能量变换器的运行特性,采用多频带电力系统稳定控制器的控制方式,对四机互联的能量变换器进行系统建模,分析了在故障情况下,发生弱阻尼形式的低频振荡,给出了发生振荡后的转子转速变化规律,探讨了能量变换器阻尼绕组对多机系统的影响,仿真分析了多频段电力系统稳定器的对低频振荡的抑制效果,并给出了自并励励磁系统的参数和多频段电力系统稳定控制器的选择方法.仿真结果表明,多频带电力系统稳定器对弱阻尼方式的低频振荡的控制效果明显优于转速变化量的控制方式.     

基于精细化管理模式的电网运行方式

电网运行方式的分析是电力系统安全的保障。电力市场和节能发电中电网的运行方式与传统的均衡发电模式相比发生了较大变化,后者的电网运行方式筛选过于简单,难以保障电网安全校核的全面性。文中将聚类分析与图论方法相结合,提取了表征电力系统运行状态的特征变量。据此,采用聚类分析方法细化了电网运行方式,生成了各电网运行方式下的安全约束集,提出了电网运行方式精细化管理方法,并通过算例验证了该方法的实用性和优越性。     

提高电力系统稳定器增益的相位幅值协调优化方法

特高压互联电网的建设造成了系统低频振荡和阻尼的降低,增加了电网动态失稳的风险。电力系统稳定器(PSS)可以有效地提高系统的阻尼。由于常规的参数设置方法可能造成PSS运行增益偏小的问题,文中提出了一种新的参数设置思路和方法。通过相位和幅值协调优化,提升PSS增益的稳定裕度,从而大幅提高PSS正常运行时的交流增益,明显地增强PSS的阻尼效果。仿真及实际现场PSS投运试验验证了新的参数设置办法在基本不影响角度补偿的情况下,大幅提高PSS运行增益,提升抑制低频振荡的能力,提高小干扰稳定性和电网故障后的恢复能力。     

直驱风力发电系统接入直流配电系统的小扰动稳定分析

近年来,随着直流技术的飞速发展以及风电接入电网的容量不断增加,风力发电系统接入直流配电系统成为消纳新能源发电的一种有效模式。文中构建了包含直驱风力发电系统的直流配电系统小扰动稳定模型,通过特征值和模态分析的方法获取了关键设备之间的振荡关系,重点分析了同步电机参数、锁相环控制参数以及DC/DC换流器控制参数对相关的系统运行模式的影响,以及风机侧与并网侧换流器之间的相互动态作用,其结果有助于直流配电系统多时间尺度振荡的分析。     

适应复杂电力系统多种运行方式的PSS优化配置

低频振荡的抑制是电力系统规划阶段和运行过程中必须考虑的一个重要问题。抑制低频振荡一般的方法是在励磁调节器上装设电力系统稳定器(PSS)。多机系统中，PSS的配置包括PSS安装位置的选择和参数整定。现有的研究工作主要考虑一种运行方式来进行PSS的优化配置，本文提出了一种同时适应系统的多种运行方式来进行PSS优化配置的方法。通过对西北电网三种典型运行方式的计算结果表明：为了获得更好的抑制低频振荡的效果，PSS的放大倍数不应限定为正值；如按一种运行方式对PSS的参数进行优化则对其它运行方式效果较差，而同时考虑多种运行方式，统一地进行PSS的优化配置则对各种运行方式都能良好地抑制低频振荡。     

双馈风电并网系统的宽频振荡机理分析与抑制

电力系统振荡失稳严重威胁其安全稳定运行，在“双碳”目标和能源转型的推动下，风电并网使新型电力系统的振荡稳定性问题加剧。综合考虑传动系统、风机变换器、锁相环、串联补偿等电力系统各部分，建立了双馈风电并网系统的精确化综合模型。在此基础上，基于模式分析法分析系统振荡模式与参与因子关系特性，确定引发系统振荡模式的强相关状态变量和主导因素，探究双馈风电并网电力系统的宽频振荡机理，并寻找振荡抑制方法。与传统模型相对比，并在Matlab软件平台进行仿真分析与验证。结果表明：所建模型及机理分析方法以更多的状态变量表征了更丰富的振荡模式信息，更详尽地解释了系统宽频振荡机理，并能有效消除振荡，提高系统阻尼，提升系统稳定性，为进一步研究和开发电力系统宽频振荡检测和抑制方法奠定理论基础。     

光伏电站抑制电网机电振荡的物理机制研究

通过2个受控电流源来描述光伏在机电时间尺度下的有功、无功功率输出特性,并据此建立了光伏参与机电振荡抑制时的电网有功功率分布模型,利用电气转矩法分析了光伏在振荡抑制模式下影响同步机电系统惯量水平、阻尼能力、同步特性的物理机制及其影响规律。研究结果表明:若光伏系统根据系统机电振荡过程中的转速、频率、功率、功角等特征量的变化趋势来动态地调控其输出的有功、无功功率,则电网的阻尼能力、同步特性、惯量水平将被等效地改变。因此,光伏系统可以根据电网运行需求主动地调控系统的振荡幅值、振荡周期以及振幅的衰减速度。仿真结果验证了光伏系统抑制电网机电振荡机理分析的正确性。     

水电站励磁系统参数优化研究

由于电网建设与电源建设、负荷发展存在时间差,现有网架结构和地区用电负荷可能难以满足大型能源基地电能送出的需求。为了解决这一问题,提出了1套电力系统稳定器(power system stabilizer, PSS)的参数优化方案。在综合考虑系统需求及机组稳定性的基础上,通过增加1级超前滞后环节来改善本机PSS的频率特性,找出影响电能送出的振荡模式,针对该模式对机组励磁系统进行重点相位补偿。优化参数比原始参数具有更平缓的幅频特性和较大的临界增益。采用电力系统综合分析程序,分别通过时域仿真和现场试验的方法,验证了该电站开机极限功率在2010年夏季丰水期方式下可以由1 765 MW提高到2 900 MW。研究结果表明：优化并网机组PSS的参数可有效改善系统的动态稳定水平,提高电网的外送能力。