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直流系统紧急功率支援的限制因素分析

中国电机工程学报 2014年第10期34卷 1519-1527页

作者：翁华徐政许烽屠卿瑞董桓锋浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

为了保证直流系统在紧急功率支援时能有效提升实际输送功率,有必要分析直流系统实际输送功率受直流换流站交流母线电压波动的影响情况。在理论分析时直流系统采用了准稳态模型,然后根据直流系统Ud-Id特性曲线分析得到直流系统的各种可... 详细信息

为了保证直流系统在紧急功率支援时能有效提升实际输送功率,有必要分析直流系统实际输送功率受直流换流站交流母线电压波动的影响情况。在理论分析时直流系统采用了准稳态模型,然后根据直流系统Ud-Id特性曲线分析得到直流系统的各种可能的运行模式受两端换流站交流母线电压的影响情况,最后针对每种模式计算得到此时直流系统的实际输送功率。仿真结果表明,理论分析得到的直流系统实际输送功率受两端换流站交流母线电压的制约情况与PSCAD/EMTDC中直流系统详细模型的仿真结果一致。研究结果表明,只有两端换流站交流母线电压维持在一定电压水平,才能使直流系统实际输送功率达到紧急功率支援指令值。

关键词：紧急功率支援限制因素准稳态模型多直流送出系统电压波动

大电源特高压集中外送系统低频振荡的网侧控制技术

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高电压技术 2016年第2期42卷 571-580页

作者：董桓锋徐政黄弘扬高磊浙江大学电气工程学院杭州310027 国网浙江省电力公司电力科学研究院杭州310014 中国电力科学研究院北京100192

我国能源资源与负荷分布的特性,决定了未来大型能源发电基地集约高效开发的趋势。为此,以锡盟能源基地规划外送系统为例,分析了限制外送能力的主要因素,提出了大电源特高压集中外送系统低频振荡的网侧控制方法,即控制手段采用柔性交流... 详细信息

我国能源资源与负荷分布的特性,决定了未来大型能源发电基地集约高效开发的趋势。为此,以锡盟能源基地规划外送系统为例,分析了限制外送能力的主要因素,提出了大电源特高压集中外送系统低频振荡的网侧控制方法,即控制手段采用柔性交流输电系统(FACTS)装置,分别配置用于暂态稳定控制与小扰动稳定控制的容量。另外,提出了一套FACTS附加阻尼控制器设计方法,采用留数比指标选择鲁棒输入信号,基于测试信号法进行系统模式辨识及参数整定。同时针对网侧附加控制器对机侧励磁振荡模式影响的现象,采用最大增益法整定控制器增益实现机网协调。采用本文提出的网侧控制方法,分别配置了静止无功补偿器(SVC)、晶闸管控制串联电容器补偿器(TCSC)和静止同步补偿器(STATCOM)3种方案。仿真验证结果表明,这些方案均可实现锡盟系统在N-1故障下保证目标外送能力与阻尼比要求。

关键词：大电源系统特高压输电低频振荡网侧控制 FACTS 附加阻尼控制器

基于滑模鲁棒控制器的有功功率调制在多端直流输电的应用

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中国电机工程学报 2016年第3期36卷 664-673页

作者：李宁璨徐政唐庚董桓锋陈鹤林浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

提出一种基于滑模鲁棒控制器的有功功率调制方案,并将它应用在基于电压源型换流器的多端直流输电系统中,可以通过快速调节陆上电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的传输功率,加强陆上交流系统受到扰动后的稳定性。该控制方... 详细信息

提出一种基于滑模鲁棒控制器的有功功率调制方案,并将它应用在基于电压源型换流器的多端直流输电系统中,可以通过快速调节陆上电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的传输功率,加强陆上交流系统受到扰动后的稳定性。该控制方式由以下3步实现:1)受到扰动后的陆上交流系统,其内部机组根据振荡形式差异,可划分为两个区域,每个区域的动态特性由系统惯量中心模型来表征;2)以灵敏度系数来描述某个机组的角速度相对陆上某个VSC有功变化的灵敏程度,并提出权重系数来量化每个VSC的调制程度;3)通过基于滑模变结构控制理论的推导,得出附加控制规则。上述方案被应用在PSCAD/EMTDC软件上的一个改进的新英格兰39节点系统中,仿真结果表明,该方法具有很好的控制效果。

关键词：有功功率调制滑模鲁棒控制器多端直流输电系统系统惯量中心灵敏度系数

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柔性直流送出的海上风电场接入点选择方法

高电压技术 2018年第7期44卷 2189-2195页

作者：卞志鹏徐政肖亮董桓锋陆翌浙江大学电气工程学院杭州310027 国网浙江省电力公司电力科学研究院杭州310014

针对海上风电场（OWF）经由电压源换流器型直流输电（VSC-HVDC）接入陆地电网的情景,提出了一种海上风电场陆地接入点的选择策略。该策略是在由系统规划者确定的多个备选接入方案中进行选择,这些备选接入方案能满足风电有功功率有效送... 详细信息

针对海上风电场（OWF）经由电压源换流器型直流输电（VSC-HVDC）接入陆地电网的情景,提出了一种海上风电场陆地接入点的选择策略。该策略是在由系统规划者确定的多个备选接入方案中进行选择,这些备选接入方案能满足风电有功功率有效送出等要求。所提出的选择策略主要考察备选方案对陆地电网电压特性的影响。选择策略分为3步：（1）提出3个影响因素,分别为：岸上VSC换流站的交流电压支撑能力、由风电功率波动引起的岸上交流电压波动、VSC-HVDC输电系统的建造成本;（2）提出了与3个影响因素对应的评价公式;（3）针对这个多目标决策问题,建立一个线性加权模型,基于信息熵理论和层次分析法（AHP）获取各个指标的权重系数。使用PSS/E在中国浙江电网中进行仿真分析,结果表明,在最佳方案下,接入区域能在各个关键故障下保持电压稳定,说明该选择策略能够有效地选择海上风电场的接入点。

关键词：海上风电场 VSC-HVDC 电压支撑电压波动接入点

基于多工况综合留数及H_2/H_∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法

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电力自动化设备 2014年第7期34卷 70-75页

作者：翁华徐政刘昇赵兵董桓锋许烽浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 中国电力科学研究院北京100192

直流附加阻尼控制是提高电力系统区域间低频振荡阻尼的有效措施,但阻尼控制器的安装地点和调制信号的选取是影响阻尼控制器性能的重要因素。综合考虑了控制器安装地点和调制信号组合方案对主导模式的可观可控性、对其他模式的耦合作用... 详细信息

直流附加阻尼控制是提高电力系统区域间低频振荡阻尼的有效措施,但阻尼控制器的安装地点和调制信号的选取是影响阻尼控制器性能的重要因素。综合考虑了控制器安装地点和调制信号组合方案对主导模式的可观可控性、对其他模式的耦合作用和对多种运行工况的鲁棒性3个因素,提出了多工况综合留数指标来确定最优方案,所设计控制器的H2/H∞综合性能验证了多工况综合留数指标的有效性。最后,对一个大规模交直流混联系统在多种运行工况、多种故障情况下进行了仿真,仿真结果验证了基于多工况综合留数和H2/H∞的多回直流系统阻尼控制鲁棒设计方法能有效提高系统区间振荡模式的阻尼。

关键词：电力系统综合留数阻尼低频振荡鲁棒控制多直流系统

非并联运行交直流系统直流调制原理及附加控制器设计

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电网技术 2016年第2期40卷 548-555页

作者：吕清洁徐政董桓锋李晖肖晋宇浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310007 国网北京经济技术研究院北京市昌平区102209

针对交直流非并联运行的系统结构,首先理论推导了该结构下利用直流功率调制抑制交流系统低频振荡的机理,并给出了影响直流调制效果的关键因素;然后引入扩展留数比指标作为直流附加控制器输入信号选择依据,采用测试信号法对系统进行小干... 详细信息

针对交直流非并联运行的系统结构,首先理论推导了该结构下利用直流功率调制抑制交流系统低频振荡的机理,并给出了影响直流调制效果的关键因素;然后引入扩展留数比指标作为直流附加控制器输入信号选择依据,采用测试信号法对系统进行小干扰稳定分析和扩展留数比计算,按照补偿留数相位的方法对直流附加控制器参数进行整定;最后通过测试算例和西北电网实际工程算例仿真验证了所设计的直流附加控制器能够有效阻尼非并联运行交直流系统的区域间功率振荡。

关键词：非并联运行交直流系统直流调制扩展留数比直流附加控制器

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交直流同步电网异步分隔的一般性原则

高电压技术 2017年第7期43卷 2167-2174页

作者：董桓锋徐政钱迎春司大军宋鹏程邢法财浙江大学电气工程学院杭州310027 云南电网有限责任公司电网规划研究中心昆明650011

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... 详细信息

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。

关键词：区域电网互联交流通道强度交直流通道强度比交流通道效用指标异步分隔原则

海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时直流功率再分配策略

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电网技术 2017年第5期41卷 1398-1405页

作者：董桓锋唐庚侯俊贤王铁柱肖亮肖晃庆徐政浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院) 北京市海淀区100192

大容量海上风电场通过多端柔性直流输电系统接入主网是未来极具前景的并网方式。研究了岸上换流站故障退出运行后,基于电压源型换流器的多端直流输电系统(voltage source converter based multi-terminal HVDC,VSC-MTDC)直流功率的优化... 详细信息

大容量海上风电场通过多端柔性直流输电系统接入主网是未来极具前景的并网方式。研究了岸上换流站故障退出运行后,基于电压源型换流器的多端直流输电系统(voltage source converter based multi-terminal HVDC,VSC-MTDC)直流功率的优化再分配策略。岸上健全换流站间的功率再分配可分为自消纳情景与无法自消纳情景。首先,针对自消纳情景,以减小潮流重分配对交流电网频率稳定影响为优化目标,合理地重新配置各受端换流站的控制器,使转移功率完全被故障端换流站所在交流电网消纳;其次,针对无法自消纳情景,保持故障端换流站所在交流电网内的其余健全换流站满发,并利用源侧风电场的桨距角控制以及虚拟惯量控制减小换流站退出功率冲击对岸上电网频率稳定影响。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建改造的39节点系统,所设计的直流功率再分配策略对系统频率稳定提升得到了验证。

关键词：大容量海上风电 VSC-MTDC 功率重分配灵敏机组频率特性提升换流站故障

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同步电网合理规模的3个基本约束研究

电力建设 2015年第11期36卷 77-84页

作者：徐政董桓锋宋鹏程程斌杰浙江大学电气工程学院杭州市310027

电网互联可以充分发挥电网的经济效益,而同步电网规模充分扩大后将带来电网调度、低频振荡等问题。从纯技术的角度,提出决定同步电网合理规模的3个基本约束:频率稳定约束、低频振荡最低频率约束和同步功率支援效应消失约束。研究表明:... 详细信息

电网互联可以充分发挥电网的经济效益,而同步电网规模充分扩大后将带来电网调度、低频振荡等问题。从纯技术的角度,提出决定同步电网合理规模的3个基本约束:频率稳定约束、低频振荡最低频率约束和同步功率支援效应消失约束。研究表明:稳态频率偏差指标比暂态频率偏差指标对同步电网规模的要求更高,因而同步电网频率稳定约束可根据稳态频率偏差指标计算;快速励磁控制在低频振荡频段内对发电机阻尼的贡献是负的,且振荡频率越低负阻尼越大,配备有电力系统稳定器的发电机总电气阻尼通常在振荡频率低于0.3 Hz后变负,且振荡频率越低负阻尼越大;同步功率系数是刻画同步功率支援效应的指标,若同步电网内2台机组间稳态功角差超过90°,同步功率支援效应将消失。从同步电网一般性结构出发进行研究,其研究结论对实际电网的互联方式与电网规模确定具有指导意义。

关键词：同步电网规模频率稳定低频振荡同步功率支援直接同步间接同步