柔性直流系统中变速抽蓄机组与风电的协调控制策略研究

柔性直流输电逐渐成为当前输送新能源最具优势的输电方式之一,同时也对电力系统的稳定运行提出了更高的要求.为了解决柔直系统中新能源固有的波动性带来并网冲击的问题,考虑接入变速抽蓄机组平抑风电出力波动,保证柔性直流输电送出功率的稳定性.为此,本文首先介绍了变速抽水蓄能机组的基本原理;其次构建了风电机组、变速抽蓄机组与柔性直流联合系统的模型,并提出了利用变速抽水蓄能机组平抑风电波动的协调控制策略,最后,对变速抽蓄机组的响应能力及其与风电系统的协调控制能力进行了仿真分析.结果表明变速抽蓄机组具有较高的灵活性和可靠性,是保障电网安全、稳定运行的可靠工具,也验证了本文所提协调控制策略的有效性.     

直流输电控制保护柜机械结构及工艺

<正>1.概述直流输电是近年来发展迅猛的一种新的、高效的输电方式,是传统交流输电方式的有效补充。高压直流输电由于其自身的优点,特别适用于远距离、大容量输电,大区交流电网的互联以及通过海底电缆向海岛送电等。在我国的电网建设规划中,为了把几个大区域电网和个别分离的省级电网联接在一起,最终形成全国的统一电网;同时,为了把西北、西南丰富的水火电资源远距离输送到沿海经济发达地区,解决这些地区严重缺电的局面,以及解决三峡电站建成后大量电力的外送问题等,直流输电技术是一个重要的实现手段。为此,国家正在组织实施"西电东送和大区联网"战略,计划在2015年前后建成多达20多个超高压大型直流输电工程,来满足上述电网建设的要求。这些将为我国直流输电技术的发展提供千载难逢的发展机遇。     

柔性直流输电系统的交流谐波特性分析

交流谐波特性是柔性直流输电系统设计计算的一项重要内容,在主回路选择和参数设计方面使其满足电网电磁兼容水平。文章针对基于MMC(Modular multilevel converter模块化多电平拓扑结构)的柔性直流输电系统,分别对最近电平逼近调制策略和载波移相调制策略分析了MMC换流器的交流谐波分布规律,建立了柔性直流输电接入对交流电网谐波特性影响的分析计算方法,并给出了谐波特性和调制策略、电平数目和开关频率等之间的关系。     

大直流弱送端系统的调相机关键参数及无功策略优化方案研究

用于将新能源送出的鲁固、天中等大容量直流输电通道的起点均建设在偏远地区,网架薄弱、直流故障后过电压问题较为突出,直接限制了直流输电能力和新能源消纳比。结合大直流弱送端系统对调相机技术的要求,提炼出关键电气参数并给出优化方向,仿真结果验证了关键参数对提高调相机抑制暂态过电压性能的有效性。然后综合协调换流站滤波器、调相机及近区变电站低容电抗,给出大直流弱送端系统无功电压协调优化控制策略,最后结合某特高压直流弱送端系统验证了该策略的有效性,为调度运行提供技术支撑。     

柔性直流馈入下交流输电线路单端故障测距分析

柔性直流输电具有不同于交流输电和常规直流输电的运行原理和特性,随着柔性直流输电技术的应用,交流电力系统的故障特征可能发生显著变化,基于传统交流系统暂态故障特征量的故障测距面临挑战。为此,基于柔性直流输电的运行原理,分析了柔直交流侧故障时换流器的运行特性,推导了在换流器保护未启动、限流以及闭锁条件下柔直交流侧短路电流解析式,分析比较了柔直不同暂态运行状态下对输电线路单端故障测距的影响规律。结果表明,柔直馈入下交流输电线路单端故障测距受换流器交流侧电压跌落系数和换流器无功功率指令的影响,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性。     

SVC对云南电网输电能力的影响

从提高输电能力方面研究交换虚拟电路(Swithing Virtual Circact,SVC)的影响。通过基于时域仿真的输电能力和基于功率传输路径的电压稳定性分析,确定SVC的作用和初步装设地点。对2015年云南电网的外送断面暂态功率传输极限进行了仿真分析。仿真结果表明,云广直流单极闭锁为外送断面暂态稳定传输极限的约束故障;对云南电网SVC装设方案进行计算和分析,获得了对云南外送极限的能力提高的效果,并给出了理想配置地点。     

基于H桥级联的半波长交流输电柔性Π形调谐及其仿真分析

针对工程实际的应用,提出了基于H桥级联的半波长交流输电柔性Π形调谐方案,具体包括两组并联调谐器和一组串联调谐器。调谐器能灵活调节各自的输出,以适应输电系统参数和运行方式等变化。在PSCAD中建立了半波长交流输电柔性调谐等值仿真系统,设计了调谐器的容量、级联单元数、功率模块的直流电容值等关键参数,通过仿真分析验证了柔性Π形调谐的可行性、控制策略的有效性以及对系统参数和运行方式变化的适应性。柔性调谐还具有能灵活补偿系统的功率因数的优点。     

基于MATLAB的VSC-HVDC系统特性的分析与研究

柔性直流输电系统的基本特征是采用全控型的电力电子开关器件和高频PWM调制技术,其在现代电力中的应用得到极大关注.基于MATLAB研究两相三电平VSC-HVDC系统的结构和控制原理,并仿真分析系统在阶跃响应、交流系统扰动和交流系统故障时的动态特性.仿真结果表明,电压源换流器型柔性直流输电系统具有良好的稳态性能和动态性能,为后续深化柔性直流输电系统的研究奠定理论基础.     

广州地区主变中性点直流偏磁抑制措施研究

我国发电能源和用电负荷的分布不均衡,华南和华东地区经济发达,电力需求空间大,能源却极奇缺乏。西部经济发展相对滞后,但能源资源丰富。通过高压直流输电技术将西电东送,能极好地解决此问题。目前以广东为受端的直流输电系统共有八回,直流输电系统单极大地回线方式运行给广州地区内中性点直接接地的主变压器带来严重的直流偏磁问题,造成变压器振动、噪声异常,电网谐波增大,对电网的安全稳定运行构成威胁。通过仿真计算,得到广州地区直流分布情况,并针对性提出直流偏磁抑制措施实施站点。     

高载能负荷参与新能源发电消纳的调控模式研究

本文针对大规模新能源就地消纳不足和外送导致途经电网损耗增加严重的问题,依托甘肃酒泉大规模新能源基地、高载能负荷及接入的河西电网,开展了高载能负荷参与新能源发电消纳的"源-荷"调控模式研究。该研究对于降低大规模新能源送出电网的网损,提高新能源消纳能力具有重大意义。     

基于数据驱动的交直流电网分层鲁棒日前优化调度

对于风电并网下基于电压源控制器-高压柔性直流输电(voltage source converter-high voltage direct current transmission, VSC-MTDC)的多区域互联电网日前优化调度问题,提出了基于目标分析级联的分层鲁棒调度模型。为降低风电出力的保守性,采用基于数据驱动的最小体积封闭椭球(minimum volume enclosing ellipsoid, MVEE)多面体集合。为充分发挥VSC-MTDC输电方式的灵活调度能力,以VSC换流站为节点对交直流电网进行分层解构,将跨区域交直流电网的日前调度问题分为高层直流电网多时段联络线协调优化的主问题和低层区域交流电网两阶段鲁棒优化的子问题,并且各个区域交流电网子问题独立并行求解。通过4区域-6节点互联测试网络的仿真求解,证明所提模型有助于风电消纳。     

基于虚拟同步机控制技术的交直流互联电力系统电压稳定控制策略

电压暂降是电力系统正常运行过程中一种不可避免和难以预测的电能质量问题.交直流微电网和交直流配电的发展,使交直流互联方式下交流电网电压稳定问题更加复杂.针对电压暂降治理,提出了一种采用虚拟同步发电机技术的交直流互联方法.根据本文提出的方法,光伏发电和电池储能等直流分布式系统,能自主地参与到对交流电网电压的调节中,从而维持交流母线电压的稳定性.设计并搭建了额定功率为120kVA的仿真平台,对上述控制策略进行了仿真分析和研究,仿真结果验证了所提出控制策略能确保交流母线电压在电网电压暂降早期不会出现较高幅值的跌落,并在电网电压暂降故障排除后较快地恢复其额定幅值.     

1 000 kV晋南荆线工频暂态过电压研究

研究了该输电线路在空载长线电容效应、甩负荷及不对称故障三种工况下将高抗分别装设在线路首端或末端以及同时在首末两端时对工频电压升高的影响,讨论了并联电抗器补偿度不同时对工频过电压的限制效果,并运用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行了仿真计算.仿真结果表明,工频电压升高的最大值大多数出现在线路中部,高抗安装在线路末端时抑制工频电压升高的效果比安装在首端或两端时要好,而且并联电抗器的补偿度越高限压效果越明显.     

光伏并网发电控制系统的研究

针对光伏并网发电系统的控制方法,分析了太阳能电池的基本原理,给出了太阳能电池的功率输出特性;为了使太阳能电池能够最大效率地将太阳能转化为电能,给出了采用电导增量法的太阳能电池最大功率点跟踪的控制策略;对于光伏并网逆变器,采用的是全桥逆变电路,其直流侧为电压型输入,交流侧为电流型输出,并通过滞环比较的控制方式对并网输出电流进行控制;最后建立了并网发电系统的仿真模型并进行仿真,结果显示并网电流能够很好的跟踪电网电压。     

基于模块化多电平换流器的直流系统故障电流分析及故障穿越测试

半桥型模块化多电平转换器(half-bridge modular multilevel converter,HBMMC)具有阻止直流链路中的短路的能力,而全桥型模块化多电平转换器(full-bridge modular multilevel converter,FBMMC)可以产生双极性电压从而阻止直流链路中的短路电流快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。研究极间短路故障的特征及其数学模型,提出计算故障电流的改进分析法。基于临界故障电阻分析,研究模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的传输系统的直流短路穿越的能力。分别模拟两种运行模式:第一种运行模式中MMC可以用无功功率支持交流电网,但不会传输有功功率;第二种运行模式中MMC可以在故障期间传输有功功率。在PSCAD/EMTDC软件中构建FBMMC-HVDC仿真模型,验证所提概念的可行性。     

基于磁集成变压器的光伏电站直流并网

针对光伏电站直流并网系统中存在的升压比较低,各光伏单元输出变化时复杂的功率控制和电压平衡问题,提出了一种基于磁集成变压器(Magnetic Integrated Transformer,MIT)的光伏电站直流并网拓扑方案。首先给出系统拓扑结构、设计了MIT参数和功率控制策略,通过Boost电路和磁集成变压器的双重升压,使光伏电站能够输出高压直流,并实现电压和功率的灵活控制。然后建立了系统数学模型,在稳态和暂态下进行了仿真分析。仿真结果验证了所提出并网方案和控制策略的可行性和有效性。     

含源网络中复合储能式电力电子变压器的协调控制

因电力电子变压器（PET）自身难以应对电网电压的跌落或中断,为提升含源网络中PET低压直流侧的电能质量,文中拟将多类型复合储能系统的多端口DC / DC变换器与光伏系统相结合、以应用于工程实践。文中首先对多端口蓄电池采用能量流均衡控制进行优化,使各荷电状态接近同一值。后引入超级电容补偿负荷突变时的高频分量,减小充放电对蓄电池的冲击。再采用功率分配型控制对光伏系统进行并网,与复合储能系统进行协调控制,从而快速有效调节功率,对系统的稳定性进行优化。仿真结果表明,光储协调控制能提高PET的功率补偿能力以及对新能源的消纳能力,验证了光储系统应用在低压直流侧的有效性,提高了系统的可靠性和稳定性。     

基于变频变压器在风电并网过程中的频率调整研究

变频变压器(variable frequency transformer,VFT)是一种串联型的灵活交流输电系统设备,也是一种新型智能电网设备。在过去几十年里,我国风力发电是增长最快的新兴可再生能源,但是对于风电并网时的电力系统频率稳定问题也引起了广泛的关注。本文介绍了VFT调节频率的基本原理和转子转速控制设计,并在PSCAD/EMDTC中构建了VFT与风电场的仿真互联模型,进行了对风电并网的仿真实验,着重分析了VFT稳定频率和调节频率的作用。结果表明VFT可以在风电并网中显著提高系统的暂态稳定水平,从而提高风电场的发电能力。     

变频变压器在风电并网过程中的频率调整研究

变频变压器(variable frequency transformer,VFT)是一种串联型的灵活交流输电系统设备,也是一种新型智能电网设备.在过去几十年里,我国风力发电是增长最快的新兴可再生能源,但是对于风电并网时的电力系统频率稳定问题也引起了广泛的关注.本文介绍了VFT调节频率的基本原理和转子转速控制设计,并在PSCAD/EMDTC中构建了VFT与风电场的仿真互联模型,进行了对风电并网的仿真实验,着重分析了VFT稳定频率和调节频率的作用.结果表明VFT可以在风电并网中显著提高系统的暂态稳定水平,从而提高风电场的发电能力.