利用并联储能型FACTS抑制特高压互联电网功率振荡

大电网互联容易造成电力系统低频振荡,随着我国电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡限制了互联系统间的输电能力,并危及到电力系统安全运行。因此针对互联系统的弱阻尼问题,首先比较了目前抑制低频振荡的常规措施,而特高压交流线路上出现的约0.13 Hz的超低频振荡现象利用有限的电力系统稳定器(PSS)难以抑制,故采用并联储能型柔性交流输电系统(FACTS)装置进行抑制。通过分析并联储能型FACTS装置抑制低频振荡的机理,根据相角补偿原理设计了并联储能型FACTS装置的附加阻尼控制器,并在电力系统分析综合程序(PSASP)环境下进行仿真计算。仿真结果表明,含附加阻尼控制器的并联储能型FACTS装置能有效抑制特高压交流线路的功率振荡,可以增强互联系统阻尼比,能够提高华中电网和华北电网联网的稳定水平。     

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。     

华中电网的直流紧急功率支援问题

研究了1 000 kV交流特高压试验示范线建成后,直流输电调制对华北—华中互联电网运行安全稳定的作用。分析了直流紧急功率支援的机制以及实现方法,并对华中电网内直流系统发生双极闭锁故障时,华北—华中互联电网和特高压交流输电通道承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平进行了仿真分析。通过一回直流双极闭锁故障时,华中电网中4回直流输电线路之间紧急功率支援的仿真研究结果表明,采用直流输电系统紧急功率支援对保持互联系统稳定性和供电可靠性具有良好的效果。     

基于PRONY辨识的交直流并联输电系统直流阻尼控制的研究

发展了一种用Prony算法辨识互联电力系统等线性模型的方法，将其用于天广交直流并联输电系统低频功率振荡的研究，并设计出用于抑制区域功率振荡的直流阻尼控制，仿真结果证明了该方法用于电力系统模式分析的有效性及所设计的直流阻尼控制的有效性和鲁棒性。     

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。     

高压直流输电对低频振荡抑制作用的仿真研究

讨论了电力系统低频振荡建模的一般方法,并简要阐述了低频振荡产生的机理,提出了运用高压直流输电（HVDC）的附加控制对低频振荡进行抑制。通过软件PSCAD／EMTDC对单机-无穷大的直流输电系统进行仿真,结果表明直流输电系统的附加控制可以有效抑制电力系统的低频振荡。     

高压直流输电对低频振荡抑制作用的仿真研究

阐述了低频振荡产生的机理,讨论了电力系统低频振荡建模的一般方法,并提出了运用高压直流输电（HVDC）的附加控制对低频振荡进行抑制。通过软件PSCAD／EMTDC对单机一无穷大的直流输电系统进行仿真,结果表明直流输电系统的附加控制可以有效抑制电力系统的低频振荡。     

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。     

特高压交流示范工程功率摆动机理分析

2008年底联络华北电网和华中电网的我国首个跨区域1 000 kV长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程投入运行。特高压投运后,华北电网和华中电网发生的几次跳机故障引起了特高压联络线传输功率的大幅度摆动,特别是第1摆出现了明显的超调,威胁到了特高压系统的安全运行,因此分析功率摆动的机理已成当务之急。利用跳机故障后PMU录波数据总结特高压潮流波动的基本规律。通过分析华北和华中电网特高压互联后出现的大区低频振荡模态,指出跳机后特高压潮流的波动实际是功率缺额再分配所引起的大区低频振荡,由于阻尼较强,波动很快收敛。用二阶系统阶跃响应理论推导出跳机后特高压有功潮流响应的数学表达式,并把第1摆幅度和稳态偏差的PMU录波值与计算值进行比较,表明理论计算的正确性和准确性。利用该方法可以估算跳机故障时特高压潮流的波动情况,计算出第1摆的幅度及预测跳机故障对特高压系统的影响。     

交直流并联电力系统PSS和直流附加控制器协调优化设计

针对远距离、多区域交直流互联电网低频振荡现象,提出了一种基于改进矩阵束算法的PSS和直流附加控制器协调运行的优化设计。具体包括利用改进矩阵束算法对全网系统辨识,得出系统在没有配置PSS和直流附加控制器时的振荡频率和阻尼比,设定协调优化的目标函数,利用共轭轨迹法优化PSS和直流附加控制器参数;反复利用改进矩阵束算法对系统进行辨识,不断优化协调参数,直到系统逐渐消除低频振荡。仿真结果表明,该协调优化设计可有效抑制电力系统低频振荡,增加系统阻尼,提高系统稳定性。     

渝鄂异步互联对华中电网运行特性的影响

针对规划的渝鄂异交流同步互联通道改造为背靠背柔性直流异步互联通道后对华中电网的运行特性的影响进行计算分析。比较了异步联网前后三峡近区短路电流变化情况,分析了四川电网内部发生大扰动后对华中电网安全稳定性的影响,以及华中系统小干扰稳定特性的变化情况。计算结果表明,渝鄂背靠背投运后,三峡近区短路电流减小,华中电网振荡模式有所变化,三峡近区的暂稳特性严重恶化,同时龙泉、恩施电网存在孤网运行的风险。针对上述问题提出新建龙斗四回、宜渔双回、恩渔四回的网架补强方案,验证了该方案的有效性。研究结果对华中电网规划、运行及国内同类直流工程设计都具有一定参考价值。     

基于广域测量信息的直流调制新方法

提出了一种系统化的大规模交直流电力系统中基于广域测量信息的直流阻尼调制信号的筛选和集成方法。定义了一个新的概念“模式可观惯量中心”。对于多区域互联电网，当直流线路连接了2个区域电网时，区域电网“模式可观惯量中心”间的频率差可以作为直流调制信号。新信号考虑了大规模交直流电力系统的特点。与现有的调制信号相比，新信号可以更好地反映区间振荡。在南方电网的仿真研究表明，基于广域信息的直流调制新方案优于传统的直流调制方法。     

应用多重扰动分析大电网低频振荡问题的工程实用方法研究

随着特高压工程的逐步展开,华中-华北通过特高压形成了大型交流同步电网,大电网互联后低频振荡是需要重点关注的稳定问题。文章主要从低频振荡研究方法的工程实用角度出发进行了探讨。首先,对于目前国内广泛应用的低频振荡分析软件的主要分析方法和分析结果进行了比较分析,说明现有分析工具和方法存在的问题。随后,提出了多重扰动的方法的必要性,并对该方法进行了详细阐述。为了说明多重扰动方法的可行性,在特高压联网系统中应用多重扰动方法进行了仿真分析,计算结果表明,多重扰动可能导致系统发生低频振荡。即该方法可用于工程实际中的低频振荡现象分析。     

南方交直流混合电网区域振荡的协调控制策略

针对南方电网弱阻尼区域振荡模式的抑制问题,在分析了电力系统稳定器(PSS)、直流阻尼调制的控制机理及其控制效果的基础上,考虑到南方电网近距离直流多落点的特点,提出了一种PSS和直流阻尼调制的协调控制策略。在该策略中,结合模式可控性指标首先进行相关控制点的PSS参数优化以抑制直流调制不敏感的模式,在前一层优化的前提下再进行直流阻尼调制控制器的参数优化。这样既能保证二者的协调控制,又能有效地控制优化进程和降低计算量。最后通过仿真计算验证了协调控制策略的合理性和有效性。此工作可为研究近距离直流多落点交直流混合电网的低频振荡抑制问题提供新思路。     

一种送端电网单回直流极限承载能力评估方法

大容量特高压直流输电技术为送端电网清洁电能的远距离跨区消纳提供了有效手段,但随着直流馈出数量和容量的增加,“强直弱交”矛盾凸显,直流闭锁故障后的频率稳定问题会对送端电网造成较大威胁,制约送端电网直流馈出能力的进一步提升。为有效量化送端电网直流极限馈出能力、辅助评判目标网架适应性,提出了一种计及频率稳定约束的单回直流极限馈出能力评估方法。首先,对大容量直流双极闭锁场景下送端电网的频率稳定特性进行分析,构建暂态频率指标与直流闭锁量之间的解析表达式。进而,协同考虑稳控切机和直流紧急功率支援等电网第二道防线紧急控制措施,评估频率稳定约束下送端电网可承载的单回直流极限馈出容量。最后,基于四川省电网2030年规划系统进行算例分析,结合BPA软件仿真验证所提方法的有效性。     

大区电网互联对电力系统动态稳定性的影响

研究了由区域电网间互联形成的互联电网动态稳定性的特点、低频振荡产生的原因，提出了互联系统动态稳定性的控制策略，并提出以下结论：励磁系统中自动电压调节器的负阻尼作用仍然是互联电网发生低频振荡的主要原因；PSS 已被证明是阻尼低频振荡的最有效、经济的装置，对本地振荡模式和区域间振荡模式均有很好的效果；直流调制、可控串补及可控静补对改善系统阻尼可有重要作用，今后应对这些领域进行更多的研究。     

用隐式重启动Arnoldi法计算电力系统小干扰稳定

利用收敛性能更为优越的稀疏特征值分析方法——隐式重启动Arnoldi法（IRA）编制SSAP V1．0软件,对南方大规模交直流并联运行的电网进行了小干扰稳定分析,找出了存在的弱阻尼模式。根据参与因子在强相关机组加装电力系统稳定器（PSS）,同时采用直流调制。结果表明,PSS和直流调制能够显著增强系统阻尼,从而有效地抑制了低频振荡。     

多端柔性直流电网平抑风电波动的协调控制策略

为了充分利用西南区域和华中区域调节速度快、调峰能力强的水电资源来跨区平抑"三北"地区由于风电波动所造成的频率大幅波动,提出一种在电压源型换流器型多端直流输电(VSC-MTDC)网络中跨区域平抑风电波动的附加控制方法,并将该风电跨区调节附加控制和有功功率-频率下垂控制(P-f控制)相结合,制定了具体的协调控制策略。当风电装机容量较大的区域电网中由于风电功率波动而导致频率偏移过多时,附加控制启动,抑制该区域电网频率的继续偏移。在风电剧烈波动或者出现其他故障的极端情况下,P-f控制启动,配合附加控制实现网络中各区域电网的频率稳定。RTDS仿真结果表明,所提策略能够有效地使风电波动被其他水电资源丰富的地区所调节,且维持各互联电网稳定运行。