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基于暂态能量函数优化VDCOL对提高弱送端系统稳定性的研究

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电力建设 2019年第9期40卷 11-19页

作者：卢佳丽谢欢王欣浩吴涛周冉冉栗然刘英培国网冀北电力有限公司检修分公司北京市102488 国网冀北电力有限公司电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司) 北京市100045 国网冀北电力有限公司张家口供电公司河北省张家口市075000 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 河北省保定市071003

文章以锡盟—泰州特高压弱送端交流系统为背景,提出优化低压限流控制环节(voltage dependent current order limiter,VDCOL),以提高系统的稳定性。首先分析传统VDCOL的工作原理及局限性,提出以送端短路比与受端换流母线电压作为VDCOL截... 详细信息

文章以锡盟—泰州特高压弱送端交流系统为背景,提出优化低压限流控制环节(voltage dependent current order limiter,VDCOL),以提高系统的稳定性。首先分析传统VDCOL的工作原理及局限性,提出以送端短路比与受端换流母线电压作为VDCOL截止电压的变量,进而达到优化VDCOL的作用。使其截止电压为随逆变侧换流母线电压变化而变化的数值,可以兼顾交流与直流系统的恢复速度。其次,详细分析构建考虑直流系统动态特性的暂态能量函数的过程,并采用实时数字仿真仪(real time digital simulator,RTDS)搭建单机无穷大-直流的仿真算例。最后,基于时域仿真及暂态能量函数裕度方法,验证优化直流控制系统中的低压限流控制环节对送端交流系统稳定性的改善作用。

关键词：弱送端低压限流控制环节优化截止电压暂态能量函数暂态能量函数稳定裕度

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弱送端HVDC系统中同步调相机的性能分析

弱送端HVDC系统中同步调相机的性能分析

作者：赫英明哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

现如今,为促进新能源消纳和资源的优化配置,高电压等级、远距离的高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)在我国迅猛发展。由于我国能源与负荷中心逆向分布,决定了我国高压直流输电系统大量存在,形成“强直弱交”的电网架构。... 详细信息

现如今,为促进新能源消纳和资源的优化配置,高电压等级、远距离的高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)在我国迅猛发展。由于我国能源与负荷中心逆向分布,决定了我国高压直流输电系统大量存在,形成“强直弱交”的电网架构。弱交流HVDC的存在会降低系统无功储备,恶化系统无功动态特性和电压稳定性。为此,提出在换流站母线处加装大容量的同步调相机(Synchronous Condenser,SC)作为无功补偿装置,它在系统故障时通过快速强行励磁,向系统提供无功功率支撑,提高母线电压调节能力,增强交直流系统之间的耦合作用。本文以HVDC送端换流站安装同步调相机为背景,研究弱送端HVDC发生故生障后同步调相机对系统电压恢复的作用。首先,明确交直流混联系统中“弱交流”的定义、剖析弱送端HVDC系统运行时存在的安全稳定隐患;在对HVDC系统组成、数学模型分析的基础上,阐述HVDC系统的无功消耗、无功功率平衡关系式。其次,阐述同步调相机系统的组成、工作原理及数学模型,基于电机、电路分析理论,建立端电压突变时同步调相机动态无功功率特性的解析表达式,分析同步调相机在稳态、暂态和次暂态动态过程中其参数对无功输出的影响。最后,在PSCAD仿真软件下搭建联于弱送端HVDC同步调相机的仿真模型,通过对是否加入同步调相机、以及分别加入无功补偿装置SVC、STATCOM进行仿真对比,论证同步调相机的动态无功补偿性能,确定同步调相机关键参数对无功输出性能的影响,为HVDC的无功配置及同步调相机的性能优化提供参考和依据。

关键词：高压直流输电同步调相机弱送端无功补偿

弱送端风光火打捆交直流外送系统小干扰功角稳定性研究

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弱送端风光火打捆交直流外送系统小干扰功角稳定性研究

作者：肖恒威华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在我国的西北地区,随着风电和光伏等清洁能源开发规模的扩大,多个大容量跨区特高压直流工程陆续投产,西北电网稳定特性正在发生深刻变化,局部弱送端的网架特征日益凸显。同时由于我国能源资源和能源需求逆向分布的客观现实,风光火三种... 详细信息

在我国的西北地区,随着风电和光伏等清洁能源开发规模的扩大,多个大容量跨区特高压直流工程陆续投产,西北电网稳定特性正在发生深刻变化,局部弱送端的网架特征日益凸显。同时由于我国能源资源和能源需求逆向分布的客观现实,风光火三种能源均存在大规模、远距离输送至东部和中部负荷中心的客观需要。对于弱送端风光火打捆交直流外送系统,由于系统各模块的交互影响,使得系统的稳定性分析变得更加的复杂。对此,本文围绕弱送端风光火打捆交直流外送系统小干扰功角稳定性展开了研究。首先本文建立双馈感应发电机,光伏发电站和直流输电系统的动态简化模型,设计了各动态模型的控制策略,根据所建立的动态模型推导了各模块的线性化模型,并根据李雅普诺夫线性化方法,建立了风光火打捆交直流外送全系统的线性化模型。其次本文介绍了系统状态矩阵的特征分析方法,以此为理论依据,在仿真系统中探究了影响系统小干扰功角稳定性的四个因素,包括送端系统各电源之间的电气距离、交直流输电线的长度、交直流传输容量的比例和风光火各电源的并网容量,并分别分析了这四个因素对系统小干扰功角稳定性的影响。随后,为改善风光火打捆交直流外送系统的阻尼,提出在双馈风机有功控制环附加PSS,并通过鱼群算法设计PSS参数,证明其能提高系统阻尼;提出在光伏电厂DC/AC换流器有功控制环附加PSS,并通过鱼群算法设计PSS参数,证明其能提高系统阻尼;提出在直流整流侧定电流控制环附加PSS,并通过鱼群算法设计PSS参数,证明其有效性。最后为避免多台PSS相互之间的不利影响,采用鱼群算法对多台PSS的参数进行协调设计,尽可能的提高系统阻尼。

关键词：弱送端风光火打捆交直流互联小干扰稳定性人工鱼群算法

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弱送端的高压直流输电系统功率回降策略设计

江苏电机工程 2016年第2期35卷 7-10页

作者：李林赵文强刘建坤汪成根南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211102 江苏省电力公司电力科学研究院江苏南京211103

当与高压直流输电系统送端相连的交流系统为弱系统时,直流系统的调制功能将发挥更加重要的作用,直流系统将是稳控系统一个重要的调制手段。在送端电网损失大电源的情况下,稳控系统需回降直流功率,由于直流系统存在最小运行功率,当需要... 详细信息

当与高压直流输电系统送端相连的交流系统为弱系统时,直流系统的调制功能将发挥更加重要的作用,直流系统将是稳控系统一个重要的调制手段。在送端电网损失大电源的情况下,稳控系统需回降直流功率,由于直流系统存在最小运行功率,当需要回降的功率大于直流最大功率回降量时,即使将直流系统回降至最小运行功率,仍会出现回降量不足的情况,将导致稳控系统切除送端电网负荷。为了尽量避免送端电网事故情况下稳控切除负荷,研究并提出了直流系统双极紧急回降量不足情况下的调制策略,并对直流系统与稳控系统的接口方式和交换信息进行了设计,开发了直流控制系统程序,搭建了RTDS仿真系统,验证了该策略的实用性和可实施性,为送端电网为弱系统的直流工程提供有益的参考和借鉴价值。

关键词：直流输电弱送端稳控系统功率回降接口

风光火打捆多直流弱送端电网安全稳定防御系统研究

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电力工程技术 2020年第3期39卷 15-22页

作者：韩悌李碧君张振宇牛拴保柯贤波霍超国家电网有限公司西北分部陕西西安710048 南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司江苏南京211106 南瑞集团有限公司智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏南京211106

风光火打捆多直流弱送端电网新能源占比高、直流外送规模大、系统转动惯量水平低,交流网架承载能力弱,功角、频率、电压稳定问题突出。文中在总结西北电网风光火打捆后新的特性基础上,分析了当前电网安全运行面临的问题,指出现有感知、... 详细信息

风光火打捆多直流弱送端电网新能源占比高、直流外送规模大、系统转动惯量水平低,交流网架承载能力弱,功角、频率、电压稳定问题突出。文中在总结西北电网风光火打捆后新的特性基础上,分析了当前电网安全运行面临的问题,指出现有感知、控制手段的不足。重点研究了风光火打捆多直流外送电网安全稳定防御系统的构建方案,阐述了防御系统的主要功能,即同步稳定控制、频率控制、全过程电压控制等,介绍了多资源广域协调控制和新能源全景监控等关键技术。评估效果表明,防御系统建成后可有效应对特高压直流的故障冲击,有效阻断连锁反应,提升西北电网的安全稳定运行水平,指导风光火打捆多直流弱送端电网的控制技术发展和工程实践。

关键词：风光火打捆西北电网直流群弱送端安全稳定防御系统

含特/超高压直流的弱送端电网安全品质评价研究

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现代电子技术 2018年第11期41卷 95-99页

作者：李静宇周明华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

针对采用柔性直流方法评估含特/超高压直流的弱送端电网安全无法抵抗系统潮流转移以及系统功能失衡的动态波动问题,安全稳定评估性能差,提出基于弹性映射的弱送端电网安全品质评估方法。设计了含特/超高压直流的弱送端电网三道防线安全... 详细信息

针对采用柔性直流方法评估含特/超高压直流的弱送端电网安全无法抵抗系统潮流转移以及系统功能失衡的动态波动问题,安全稳定评估性能差,提出基于弹性映射的弱送端电网安全品质评估方法。设计了含特/超高压直流的弱送端电网三道防线安全稳定控制流程,分析弱送端电网弹性力学空间映射、弱送端电网交流支路映射模型以及交流支路的映射弹性势能的内容,将弱送端电网当成一条"源-网-荷"弹性支路,将广义弹性系数作为弱送端电网安全性能快速量化评估判据,管理人员对广义弹性系数曲线实施检测,则可完成弱送端电网安全状态的在线评估。实验结果说明,所提方法能够实现弱送端电网安全品质的准确评估,确保电网的稳定运行。

关键词：含特/超高压直流弱送端电网安全品质广义弹性系数评价评估性能

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超高比例新能源汇集与外送拓扑及控制研究

超高比例新能源汇集与外送拓扑及控制研究

作者：肖峰华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着新能源电力的蓬勃发展,风电、光伏的装机容量不断提升,以青海为代表的中国西北地区逐渐呈现出超高比例新能源并网的特征。但由于我国的新能源中心与负荷中心不重合,如何将大量的新能源电力安全、高效、经济地送出成为亟待解决的问... 详细信息

随着新能源电力的蓬勃发展,风电、光伏的装机容量不断提升,以青海为代表的中国西北地区逐渐呈现出超高比例新能源并网的特征。但由于我国的新能源中心与负荷中心不重合,如何将大量的新能源电力安全、高效、经济地送出成为亟待解决的问题。新能源发电的波动性、随机性、高度电力电子化等特点,给汇集与外送拓扑的选择、控制策略的设计和系统的安全稳定运行带来极大的挑战。本文针对以上三个问题开展研究,主要内容包括:提出超高比例新能源汇集与外送的可行拓扑,并对交流汇集方式和柔直汇集方式进行技术经济性分析。从技术角度,分析了在出力波动、并网容量、线路距离、系统强度影响下两种汇集方式的电能质量。结果表明,并网条件恶劣时,交流汇集方式具有一定的局限性。从经济角度,利用年费用法,计算交流和柔直汇集的等价距离,为超高比例新能源汇集拓扑的选择提供依据。基于提出的新能源汇集与外送拓扑设计了稳定运行控制策略。分析了柔性直流输电和常规高压直流输电的数学模型和站级控制。依据汇集与外送的需求,设计系统运行基本控制策略。在PSCAD中建立了超高比例新能源交直流混合汇集直流送出算例,验证了控制策略的有效性。从送端换流母线静态电压稳定性和暂态过电压特性两个方面,对含超高比例新能源弱送端系统的稳定性问题开展研究。在静态电压稳定性方面,利用灵敏度分析,研究了换流母线电压稳定的影响因素。针对短路比、有效短路比指标无法反映超高比例新能源汇集场景下的静态电压临界稳定状态的问题,提出了送端静态电压稳定指标,并验证了指标的有效性。利用所提指标,对比分析了柔直汇集采用定无功功率控制和定交流电压控制的电压支撑效果。在暂态过电压特性方面,提出了换相失败引起送端暂态过电压的幅值快速分析方法。对比现有计算公式发现,所提方法的过电压幅值计算精度更高,尤其在弱系统中,适应性更好。为改善送端暂态特性,防止新能源电站高压脱网,充分发挥换流器的过电流和过电压能力,设计了柔直汇集系统主动电压支撑控制策略,并在PSCAD中验证了控制策略的有效性。

关键词：高比例新能源高压直流输电弱送端静态电压稳定暂态过电压