直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的研究

正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺额功率,可减小或抑制交流联络线上的随机功率波动。提出基于功率调节比的直流调制控制器性能指标,并采用改进的粒子群算法求取控制器最优增益,可使直流线路按预先给定的调节比部分或完全承担交流联络线上的随机功率波动。对华北-华中互联系统的仿真研究表明,直流功率调制为减小或抑制特高压交流联络线上的随机功率波动提供了一种有效手段。     

直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的研究

正常运行时华北、华中两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,限制了联络线的输电能力,并直接威胁着设备的安全运行。减小和抑制大区交流联络线上的随机功率波动是当前调度运行亟待解决的重要问题。提出直流功率调制抑制交流联络线随机功率波动的方法,通过直流功率调制快速吸收或补偿其所连交流系统的过剩或缺额功率,可减小或抑制交流联络线上的随机功率波动。提出基于功率调节比的直流调制控制器性能指标,并采用改进的粒子群算法求取控制器最优增益,可使直流线路按预先给定的调节比部分或完全承担交流联络线上的随机功率波动。对华北—华中互联系统的仿真研究表明,直流功率调制为减小或抑制特高压交流联络线上的随机功率波动提供了一种有效手段。     

两大区互联系统交流联络线功率波动机制与峰值计算

提出两大区互联系统交流联络线功率振荡的线性化模型。基于2阶线性系统时域分析理论和电力系统冲击功率的功率分配理论,阐明联络线功率波动的机制,证明由功率扰动引起两大区电网交流联络线功率波动峰值的大小取决于两大区电网的惯性常数比和区域振荡模式的阻尼比。提出功率缺额后联络线功率波动峰值以及功率转移比的计算方法。通过华北—华中互联系统特高压联络线的实测数据验证提出的模型、机制和算法的正确性和有效性。研究结论有助于掌握两大区互联电力系统联络线功率波动的动态特性,为互联电力系统运行方式的安排和控制措施的确定提供依据。     

含大规模风电的互联系统联络线随机功率波动幅值估计

随着我国特高压电网的快速发展,大区电网实现互联是未来发展趋势。然而在特高压电网建设初期,互联系统的电气联系较弱,互联系统的联络线功率波动限制了其输送能力。文中提出了一种考虑负荷与风电随机波动特性的联络线波动幅值计算方法。首先深入研究了联络线输送功率的波动原理,给出了基于电力系统频率响应特性的联络线功率波动机制,并研究了风电与负荷波动的概率分布特性,在此基础上,提出了基于改进拉丁超立方抽样的联络线功率波动幅值估算方法。通过华北—华中互联系统算例分析验证了文中所提算法的准确性和有效性。     

基于负荷波动特性的联络线随机功率波动幅值估计

特高压联络线上的随机功率波动已成为限制其输电能力的重要制约因素。以联络线的随机功率波动作为研究对象,通过对联络线传输功率的全微分表达式研究,探讨了两区域频率偏差变化与联络线随机功率波动之间的作用联系。接着根据系统的有功频率响应特性,基于负荷波动分析了联络线随机功率波动从扰动响应阶段到新稳态的两阶段动态变化过程。在此基础上,通过引入蒙特卡洛试验方法,研究并提出了基于负荷波动特性的联络线功率波动幅值的概率分布估算方法。该方法利用概率统计来估计互联区域负荷波动幅值的概率分布,进而计算其波动功率幅值的概率分布以及均差和标准差。对华中—华北特高压联络线随机功率波动幅值概率分布计算分析的结果,验证了该计算方法的有效性。     

互联系统交流联络线随机功率波动分析(一)频域特征与原因初探

控制区域间交流联络线功率存在自然波动以及因各种扰动引起的波动,波动幅值过大时,可能引起系统稳定及电压问题,影响互联电网的安全稳定运行。文中基于某大区互联系统交流联络线功率波动的实际数据,利用频域分析和自相关分析方法对联络线功率波动进行全面分析,发现功率波动中周期在110s左右的分量比较突出这一特点。产生该现象的原因是电网区域控制偏差(ACE)的实时调整,即ACE实时调整环节虽能显著抑制ACE中的低频慢速分量,但对周期在110s左右的分量有放大作用,但综合来看ACE实时调整对抑制联络线功率波动是有利的。最后,通过在某大区实际开展的试验进行了验证,退出ACE实时调整后周期在110s左右的分量显著减小,而低频分量增大。该研究为深入分析大区互联系统交流联络线随机功率波动机理和控制措施改进提供了依据。     

互联系统交流联络线随机功率波动分析：（一）频域特征与原因初探

控制区域间交流联络线功率存在自然波动以及因各种扰动引起的波动,波动幅值过大时,可能引起系统稳定及电压问题,影响互联电网的安全稳定运行.文中基于某大区互联系统交流联络线功率波动的实际数据,利用频域分析和自相关分析方法对联络线功率波动进行全面分析,发现功率波动中周期在110 s左右的分量比较突出这一特点.产生该现象的原因是电网区域控制偏差(ACE)的实时调整,即ACE实时调整环节虽能显著抑制ACE中的低频慢速分量,但对周期在110 s左右的分量有放大作用,但综合来看ACE实时调整对抑制联络线功率波动是有利的.最后,通过在某大区实际开展的试验进行了验证,退出ACE实时调整后周期在110 s左右的分量显著减小,而低频分量增大.该研究为深入分析大区互联系统交流联络线随机功率波动机理和控制措施改进提供了依据.     

基于随机波动模型的联络线波动功率幅值估算

大区域互联系统联络线负荷波动引起的不规则功率波动给系统运行带来巨大风险,有必要对波动功率大小进行分析和估算,为此,提出了一种基于随机波动(stochastic volatility,SV)模型的联络线波动功率幅值估算方法,通过建立描述负荷功率波动时序特征的随机波动模型,根据负荷波动与联络线波动功率的关系式计算计及功率波动时序联系的联络线功率波动幅值来统计波动功率幅值的概率分布以及均差和标准差。仿真结果验证了功率波动幅值估算方法的可行性。     

互联系统交流联络线随机功率波动分析（二）原因分析与改进措施

频域分析与自相关系数分析表明:两大区互联系统交流联络线的随机功率波动中存在较为突出的周期在110s左右的分量。文中建立了反映实际自动发电控制(AGC)系统运行原理的机理模型,通过模拟互联系统联络线功率控制过程,一方面通过仿真结果分析揭示了该分量明显偏大的原因,另一方面全面深入认识了AGC系统对联络线功率波动的作用与影响。在此基础上,提出了通过AGC控制参数优化提高交流联络线功率控制效果的措施———调整区域控制偏差(ACE)滤波时间常数和减小控制延时,并对此进行了仿真验证。研究成果有利于提高大区互联系统联络线功率控制水平。     

互联系统交流联络线随机功率波动幅值研究

跨省电网互联后,会产生各孤立电网所不具备的新功效。电网互联后可提高系统的供电可靠性及旋转备用效益、有利于优化发电结构、降低运行费用等。但是正常运行时跨省级互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象,这种功率波动影响跨省互联系统联络线上的传输功率,严重时会威胁到电网的安全稳定运行,研究了随机功率波动的机制,并通过PSASP软件仿真及EMS系统的实测数据,对基于系统静态频率特性,推导的关于跨省级互联系统交流联络线功率波动的公式进行了验证,分析了影响联络线功率波动在理论计算与实测数据中产生误差的原因,为制定抑制联络线功率波动的措施提供依据。     

联络线随机功率波动对其输电能力影响的分析方法

目前中国华北—华中特高压同步电网正常运行时,特高压联络线上经常会出现较大幅度的随机功率波动现象,有可能对联络线的传输能力造成不良影响。针对这一实际问题,文中在分析特高压联络线随机功率波动的波形、周期、幅值等特性基础上,提出了一种可以定量分析联络线随机功率波动对其输电能力影响的准稳态分析方法。该方法通过在负荷上叠加功率波动来模拟产生特高压联络线功率波动,从而可以计算出联络线功率波动和输电能力之间的定量关系。利用该方法分析了特高压联络线上功率波动对考虑暂态稳定限制时联络线输电能力的影响,研究结果可为特高压同步电网的安全运行提供理论参考。     

两区域互联系统联络线功率波动理论分析

严格推导了发生功率冲击时两区域互联系统联络线功率振荡的表达式。将发生功率扰动的系统分为扰动前、扰动瞬间和扰动后3个阶段,建立每个阶段的动态方程并推导运行点的变化。基于冲击功率的分配理论,推导了两区域互联系统在发生功率扰动后联络线功率的变化。扰动后,联络线功率呈现出区间振荡模式的衰减振荡,功率稳态值由两区域内发电机的总惯...     

超低频振荡中的区间联络线功率振荡现象及机理

超低频振荡是指一次调频中阻尼不足引发的频率整体振荡,一般认为不存在相对振荡情况。然而,在实际区域互联电网的研究中发现,系统频率在超低频振荡的同时,区间交流联络线功率也存在同频振荡现象。文中以两区域互联系统为研究对象,首先,基于分区域等值的统一频率模型,仿真分析了超低频振荡中联络线功率振荡的现象和特征。然后,基于阻尼转矩理论定义了区域电网的综合频率调节效应系数,继而从线性系统稳态频率响应视角提出该现象的发生机理,并讨论了影响因素。研究表明,如果区域之间的综合频率调节效应系数存在差异,即使在超低频振荡达到稳态振荡后,也会导致区间联络线发生与超低频稳态振荡频率相同的功率振荡。最后,以实际电网算例进行了验证,并讨论了该现象可能存在的危害。     

风电场并网对互联系统小干扰稳定及低频振荡特性的影响

为研究风电并网对互联系统低频振荡的影响,基于完整的双馈风电机组模型,定性分析了两区域互联系统在风电机组并网前后阻尼特性的变化情况.从双馈风电机组并网输送距离、并网容量、互联系统联络线传送功率、是否加装电力系统稳定器等多个方面,多角度分析了风电场并网对互联系统小干扰稳定及低频振荡特性的影响.之后,以两个包括两个区域的电力系统为例,进行了系统的计算分析和比较.结果表明,有双馈风电机组接入的互联电力系统,在不同运行模式下,双馈风电机组的并网输送距离、出力水平、联络线传送功率对低频振荡模式的影响在趋势和程度上均有显著差异,这样在对风电场进行入网规划、设计和运行时就需要综合考虑这些因素的影响.     

考虑源荷频率特性的含风电交直流系统概率连续潮流方法

针对传统连续潮流方法难以适应大规模风电接入交直流互联系统的实际情况,提出了一种含风电交直流系统概率连续潮流计算方法。该方法在兼顾常规机组调频特性和负荷电压/频率静特性基础上,进一步考虑风电出力随机性、直流控制方式和频率波动偏差约束,建立考虑电源调频和负荷电压/频率静特性的含风电交直流系统概率连续潮流方程;通过其修正方程的雅可比矩阵,推导能反映频率波动、风电出力和控制方式等因素的负荷裕度灵敏度指标;基于统一迭代法,结合蒙特卡洛方法和预估-校正方法获取系统N和N-1状态时多场景潮流解和负荷裕度。最后,修改的IEEE 39节点系统算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

抑制区域间低频振荡的UPFC模糊滑模控制器

低频振荡是区域互联电力系统面对的重要问题。从暂态能量的角度对区域间低频振荡进行了分析,并以暂态能量函数下降为目标,分析了统一潮流控制器(UPFC)抑制区域间低频振荡的原理。进而设计了UPFC抑制区域间低频振荡的模糊滑模控制策略。该策略采用区域联络线电气量作为输入信号,构造滑模控制的切换函数,然后通过模糊控制器输出控制信号,改变UPFC串联侧输出电压,抑制低频振荡。该方法兼具滑模控制与模糊控制的优点,经四机两区域系统仿真分析,验证了所提抑制策略的有效性。     

含风电的交直流互联电网AGC两级分层模型预测控制

随着大规模风电接入交直流互联电网,传统的自动发电控制(AGC)方法难以有效地抑制风功率波动带来的频率稳定问题。为此,提出基于两级分层模型预测的AGC策略。该两级分层控制方法在下层对多个区域电网采用分散式模型预测控制;在上层对下层分散的控制器采用动态协调控制方式。以含多电源的两区域交直流互联电网AGC模型为例,仿真结果表明:与集中式模型预测控制和分散式模型预测控制方法相比,文中所提控制策略不仅对频率和联络线功率等具有良好的控制效果,还兼具高可靠性。     

计及紧急直流功率支援的扰动后稳态频率预测算法

提出了一种计及紧急直流功率支援情况下,能同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后稳态频率预测算法。该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程、直流输电系统传输功率方程和系统网络方程进行了线性化处理,同时考虑紧急直流功率支援,推导了两区域交直流系统扰动后稳态频率预测方程,可以直接快速地计算出扰动后各区域的稳态频率和使其中一个区域稳态频率恢复到设定值时的直流功率支援量。对一个典型的两区域交直流并联系统进行了仿真分析,仿真结果表明所提算法具有较高的精度和较快的计算速度,证明了算法的适用性和有效性,具有与紧急频率控制相配合并在线应用的前景。