交直流并联大电网广域阻尼控制技术理论与实践

为应对长期以来威胁南方电网安全运行的区域间功率振荡问题，南方电网公司2005年承担了国家重大产业技术专项“多回直流基于广域信息的自适应协调控制”。该项目力图构建一个以广域测量系统的信息为输入、以南方电网多回直流功率为输出的闭环阻尼控制系统。3年来该项目完 成了项目理论分析、控制系统设计、样机研发、RTDS测试、现场安装、联合调试、试运行评估、闭环扰动测试等一系列工作。世界上第一个调制多回直流的广域阻尼控制系统即将在南方电网投入正式运行。为此，回顾了该项目所完成的各阶段工作，介绍了交直流并联大电网广域阻尼控制技术从理论到工程实践的历程中所遇到并解决的一系列的关键技术问题。     

HVDC恒功率与准稳态模型在低频振荡分析中的比较

对大规模交直流输电系统进行低频振荡(LFO)分析时,直流系统通常采用恒定功率模型或准稳态模型来表示,对这2种不同的直流模型,需要考虑采用简化的恒定功率模型会对计算结果带来何种程度的影响。文中采用基于增广系统状态方程的模态分析法,研究了直流准稳态模型与恒定功率模型之间的差别,并对这2种模型用于LFO计算的结果进行了分析和比较。理论分析和仿真结果表明,直流定功率运行时,两端换流母线处注入或吸取的有功功率基本保持恒定,而换流站消耗的无功功率变化。对于区间振荡模态,恒定功率模型得到的稳定性结论较准稳态模型偏保守。对于大规模交直流输电系统,直流系统采用恒定功率模型来简化表示可以接受。     

基于频域分解法和广域稳态量测的低频振荡模式辨识

对广域稳态量测信号将频域分解方法引入电网低频振荡模式辨识并进行了改进完善。推导了系统的频响函数、输出功率谱密度矩阵、特征量之间的关系,给出了弱阻尼模式下功率谱密度矩阵的最大奇异值与特征量之间的关系表达式;采用模态幅值相干系数以确定奇异值曲线谱峰附近单模态区域大小,最后采用最小二乘方法求取准确的模式频率和阻尼系数。线性时不变系统时域仿真、WECC 9节点系统时域仿真以及实测PMU数据分析表明,所提方法适用于弱阻尼振荡模式辨识,对噪声具有较强鲁棒性,是一种极具实用价值的在线应用方法。     

用基于PMU数据的理想电压源法实现混合动态仿真验证策略

基于相量测量单元(PMU)数据的混合动态仿真方法,利用动态仿真结果与实测值的差异可实现电力系统仿真验证.提出一种用理想电压源法实现的混合动态仿真验证策略,通过等值外部系统为理想电压源,将PMU实测的电压模值和相角信号注入仿真子系统的边界母线.在Matlab/Simulink仿真环境下,四机两区域系统验证了该方法的简单与有效.最后以南方电网发电机模型为例,结合PMU实测数据,将理想电压源法混合动态仿真应用于实际仿真验证中.     

用于安全稳定控制的高压直流极闭锁判据

交直流并联运行电网中直流极闭锁后引起的安全稳定问题十分突出，如何正确判别直流极闭锁是安全稳定控制系统研究中的重要课题。采用数值仿真方法分析了直流极闭锁对电力系统稳定的影响，指出稳定控制装置必须正确、快速地判出不同形式的直流极闭锁。通过研究直流极闭锁的电气量特征以及直流控制保护系统的动作行为，提出了可靠的直流极闭锁综合判据，并进行了详细的阐述。通过介绍中国南方交直流混联电网安全稳定控制系统核心部分———高肇直流输电安全稳定控制系统，进一步论述了研究直流极闭锁判据及直流极闭锁后稳定控制的重要性。     

多干扰情况下的电力系统闭环辨识研究

电力系统中多处负荷投切与变化等随机性质小扰动,导致系统响应始终存在类似噪声的小幅波动.本文提出利用广域测量类噪声信号辨识被控电力系统模型,及时准确地反映系统当前运行特性,进而解决因仿真模型及参数误差造成的系统分析及控制器设计可信度难以评估等难题.重点对多干扰情况下的系统模型闭环辨识问题进行理论性研究,包括闭环可辨识性、辨识一致性及收敛性等方面,分析得出类噪声环境下要实现系统闭环辨识需具备的条件,并对理论研究结果进行了仿真验证.     

海南电网“9·26”大面积停电事故的分析与总结

海南电网2005年“9·26”大面积停电事故是近年来中国第1次出现的由自然灾害引发的省级电网大面积停电事故,海南电网也同时成为中国第1次因电网大面积停电而实施黑启动并获得成功的省级电网。文中介绍了海南电网大面积停电事故的过程以及随后的黑启动情况,分析了事故原因及暴露出来的问题,总结了经验与教训,进而提出增强电网、抵御事故能力的措施与建议。     

“数字南方电网”构想

给出了"数字南方电网"的概念,指出了它应该经历的数字化和智能化2个阶段,并进一步明确了它应该具备的特征.给出了它基于分层结构的核心内容,即基于同步网和实时数据采集的数据共享平台,以管理、安全、运行等信息的获取、传递和使用的数字化为目标的数字化南方电网,以及以智能系统对人工的替代,使得系统具备自动恢复到安全稳定状态的能力,实现电网的自愈功能为目标的智能化南方电网.通过数字南方电网的建设,可给南方电网的运行调度水平带来巨大的提升,实现其灾变防治能力的根本性提高、经济运行指标的显著改善和电力系统发展科学决策效率的进一步提升.     

稳定控制所用交流设备跳闸判据的分析及应用

电力系统安全稳定控制装置的动作行为直接影响电网的安全运行。对设备跳闸、尤其是交流输电线路跳闸的正确判断是稳定控制装置正确动作的重要前提。论述了用电气量判断输电线路跳闸的必要性，研究、分析了线路跳闸电气量的变化特征，以及潮流转移、失步振荡、低频振荡等动态过程中电气量变化与线路跳闸的区别；对目前使用的跳闸判据及有关判别条件的正确含义进行了解释，分析了现场运行中所出现的误判事件的原因，指出目前使用的跳闸判据的正确性；提出了防止误判跳闸的有效措施。文中讨论的内容将有助于澄清目前国内在这方面存在的分歧和认识方面的误解，以提高安全稳定控制系统运行的可靠性。     

基于广域信息的电力系统阻尼控制器反馈信号选择

广域阻尼控制器（WADC）是抑制电力系统区间低频振荡模式的一种新技术，区别于传统的本地控制器设计，存在大量的不同种类反馈信号之间如何选择的问题。文中提出以WADC单位控制输出量获得最大阻尼为目标，基于线性系统的理论推导得到了用于WADC广域反馈信号选择的主模比指标，并且给出了基于Prony辨识的可用于复杂系统中的主模比计算方法。在2006年南方电网交直流混联系统中，通过特征值分析和时域仿真验证了最大主模比指标的有效性。