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电网技术 2018年第07期杂志 文档列表

电网技术杂志支撑新能源跨区输送的新型电网技术

扎鲁特—青州特高压直流输电工程投运后东北电网的稳定特性及控制措施研究2023-2029

摘要：扎鲁特—青州特高压直流工程投运后,东北电网将成为我国又一高比例跨区直流送端电网。该文基于东北电网风电高渗透以及季节性供热需求约束的运行现状,分析了扎鲁特—青州直流工程投运对电网稳定特性的影响。针对直流闭锁故障,提出了适应东北电网实际情况的优化切机控制方案,并对比分析不同切机方案对电网稳态压升的影响。在此基础上探讨基于直流紧急支援的协调控制策略,减少安控机组切除量,降低电网稳态压升水平。该文所提安控策略可用于指导电网的实际运行,提升直流外送能力以及风电消纳能力。

送端系统机群摆动对直流功率恢复特性影响研究2030-2037

摘要：近年来,我国交直流混联电网发展初具规模,电网安全稳定特性发生深刻变化,大容量特高压直流输电系统与传统交流电网的交互影响、耦合特性进一步复杂化。该文重点研究送端电网机群摇摆对近区特高压直流功率恢复特性的影响,发现当直流故障激发送端机群振荡后,随着系统戴维南等值电势幅值不断下降,直流换流母线电压跌落将造成直流功率在恢复过程中再次出现塌陷,对交流输电通道形成二次冲击,影响交流薄弱断面输电能力。最后基于实际电网算例,分析受端电网单永故障下多回直流同时发生相继换相失败故障对送端电网稳定性的影响。研究结论可为电网运行人员合理安排运行方式提供依据,有利于保障大区互联电网安全稳定运行。

大规模风电与直流综合作用对送端系统暂态稳定影响机理2038-2046

摘要：风火打捆交直流外送系统提高了我国新能源的利用率,风电与直流系统共同影响着系统的暂态稳定。针对含大规模风电接入经交直流非并联送出的三区域系统,分析了双馈风机与直流系统的运行特性及对送端系统的影响,将两者的综合作用等效为系统的等值机械功率增量,推导了相应的转子运动方程,得到三区域系统暂态功角稳定分析模型。根据该模型基于扩展等面积定则揭示了大规模风电与直流系统综合作用对送端系统暂态稳定的影响机理,研究了不同故障类型下系统的暂态稳定性。最后通过仿真验证了所提理论的正确性,为大规模新能源跨区域传输的开发利用及其稳定控制提供了理论基础。

基于统计学特征的新能源纳入西北电网备用研究2047-2054

摘要：新能源纳入备用对电网安全运行和新能源充分消纳都具有重要意义,但新能源随机性和难预测等实际问题制约了其作为备用的可靠性。为此本文以西北电网为例,研究提出了基于统计学特征的新能源纳入电网备用方案。首先,分析了新能源纳入备用对电网平衡和新能源消纳的影响,阐述了由此引发的安全性和经济性矛盾;其次,提炼出电网供电保证率、新能源保证出力和保证预测准确率等指标,给出了计算方法并分析了其统计学特征;最后,基于以上指标,提出了＂主网采用新能源保证出力以保证供电安全、省网采用新能源保证预测准确率以提高经济性＂的新能源纳入电网备用管理方案。实际算例表明：文中方案兼顾供电安全和新能源充分消纳,可以作为大规模新能源接入后电网日前调度方式安排的依据,兼具学术研究和推广应用价值。文中成果已经在国家电网公司西北电力调控分中心得到实际应用,2017年增发新能源电量4700GW·h、降低受阻率3个百分点,有效促进了新能源消纳。

考虑锁相环动态的柔性直流输电机电暂态模型2055-2061

摘要：在进行柔性直流输电系统的规划设计、调度运行以及稳定性分析与研究等工作时,离不开准确可靠的柔性直流输电机电暂态模型。柔性直流输电系统中,锁相环（phase locked loop,PLL）模块起着测量并向控制系统提供相位信息的作用,其对相位信息的测量不是完全理想的,而是存在动态过程。现有的柔性直流输电机电暂态模型中均忽略了锁相环对相位信息的动态测量误差,这与实际动态过程不符,在一定程度上降低了柔性直流输电系统机电暂态模型的仿真精度。该文分析了忽略锁相环动态对柔性直流输电系统机电暂态模型仿真精度的影响,并提出了在机电暂态模型中考虑锁相环动态的方法。通过与电磁暂态模型的仿真对比以及大电网算例仿真,验证了所提出的考虑锁相环动态后的柔性直流输电机电暂态模型的准确性和适用性。

柔性直流电网直流线路故障主动限流控制2062-2072

摘要：针对架空线柔性直流电网线路故障,提出了基于混合型MMC的主动限流控制方法,从而降低对直流断路器开断速度、开断容量以及吸收能量的要求,减少直流电网建设成本、提高直流电网可利用率。该文首先研究了换流器的交/直流电压解耦可控性,给出了主动限流控制器的控制架构。为了解决直流故障穿越期间,桥臂电容电压可能会短时越限的问题,提出了在内环直流电流控制器附加直流电流指令动态限幅控制器的方案。提出了主动限流控制策略的一种优化手段—电流目标预设控制,分析了不同控制器延时对主动限流控制的影响。计及主动限流控制,研究了单换流器系统和直流电网故障前后直流故障电流演变机理。最后,分别在单换流器系统和直流电网系统中仿真验证了前文理论分析的正确性的有效性。

半波长输电线路潜供电弧工频谐振作用机理及优化控制方案2073-2080

摘要：半波长输电线路结构特殊,单相重合闸过程中潜供电弧产生机理中,除与常规线路一致的回路间耦合作用外,还存在一种工频谐振激发作用机理。具体地,在潜供电流阶段,当线路中部发生故障时,故障相存在与工频接近甚至相等的自振频率;在电弧熄灭后的恢复电压阶段,当故障点位于线路两侧端部时,故障相也存在与工频较为接近的自振频率。从而使得处于谐振位置故障点的潜供电流与恢复电压明显高于其它故障位置。基于该理论,综合考虑弧道电阻、传输功率、系统网络结构等诸多因素,深入研究了特高压半波长线路潜供电流和恢复电压稳态、暂态及分布特性,诠释了诸多不同于常规输电线路的独特属性。在此基础上,从破坏谐振条件角度,提出沿线快速接地开关（high speed grounding switch,HSGS）配置方法及故障点附近3组HSGS动作的策略;确定了特高压半波长线路沿线7组HSGS的控制方案,可满足1 s重合闸时间要求;从而完善了半波长输电线路潜供电弧理论,优化了HSGS控制方案。

具有暂态阻尼特性的虚拟同步发电机控制策略及无缝切换方法2081-2088

摘要：针对常规二阶虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）控制中存在的一次调频特性与传统阻尼特性相互影响的问题,提出了引入反映同步发电机阻尼绕组特性的暂态阻尼环节的解决方法,同时实现VSG对同步发电机暂态特性和稳态特性的模拟,建立了具有暂态阻尼特性的VSG控制的小信号动态模型,通过广义根轨迹法定性分析了VSG控制参数对系统稳定性的影响,并结合频域特性指标,利用主导极点法对控制参数进行定量设计。针对VSG并网过程中可能出现的电流冲击,提出了基于直接电压鉴相原理的预同步控制策略,实现无锁相环VSG控制在不同运行模式之间的无缝切换。最后,利用搭建的微电网仿真平台,验证了理论分析的正确性以及所提预同步方法的有效性。

基于Crowbar串联电容的双馈风机低电压穿越综合控制策略2089-2094

摘要：针对双馈感应风力发电机（double fed induction generator,DFIG）低电压穿越问题,该文对基于撬棒保护的DFIG暂态特性进行分析,在此基础上利用叠加原理推导出转子短路电流表达式;为克服传统撬棒保护的不足,提出一种电阻与电容串联的改进Crowbar电路结构,并以抑制故障期间转子浪涌电流为目的给出串联电容值的整定方法,使其更有效的抑制转子过电流,且利用电容发出无功的特性减小故障期间DFIG从电网吸收的无功功率;综合考虑故障期间机组的无功需求,对网侧换流器进行控制策略改进,使其在维持直流母线电压稳定的同时能够为系统提供一定的无功支撑。仿真结果验证了所提Crowbar串联电容的DFIG低电压穿越综合控制策略的有效性。

新一代调相机与电力电子无功补偿装置在特高压交直流电网中应用的比较2095-2102

摘要：针对特高压交直流混联电网建设过渡期呈现出的新特性与稳定运行风险,该文以特高压直流接入对近区动态无功的实际需求为导向,从运行原理、响应特性及应用实例仿真等多个角度出发,比较了新一代大容量调相机与目前电网中应用较多的SVC、STATCOM一类基于电力电子技术的动态无功补偿装置之间的差异。对比分析的结果表明,新一代调相机具有更强的动态无功支撑能力与暂态电压调节能力,更适合于我国当前特高压直流工程输送容量大、送端短路容量不足、受端多回直流集中馈入下电压支撑能力不足的电网结构特点。

电网技术杂志国家重点研发计划

以促进可再生能源消纳为目标的我国西北-西南联网容量与送电时序研究2103-2110

摘要：目前我国西电东送的规模正在逐步扩大,西部地区可再生能源装机逐渐增加,未来将接入高比例风电与光伏发电。具有较强随机性和间歇性可再生能源需要灵活性机制进行调节,传统方案是与火电打捆外送。而西南地区已有大量水电,西北西南地区进行大规模互联,能够实现不同形式电源的时空互补,从而在更大范围内消纳可再生能源并提升西电东送线路的容量效益。采用时序运行模拟技术论证了我国西北-西南联网的优势与联网效益。采用西北-西南送端电网2030年规划方案进行实证分析,结果表明西北-西南联网能够有效降低可再生能源弃电比例,并指出西北-西南联网通道合理规模在90～100 GW之间,在送电时序特性方面,西北-西南联网有助于减小西南水电外送的季节波动性,向东部送电曲线采用正调峰（8：00—19：00为峰荷时段,其余时间为非峰荷时段）将有利于可再生能源的消纳。

考虑风电不确定度的风-火-水-气-核-抽水蓄能多源协同旋转备用优化2111-2119

摘要：随着风电并网渗透率的快速增长,系统的随机波动性显著增强。为合理地协调旋转备用配置效益和风险的矛盾,首先以多面体不确定集刻画风电不确定性,构建了计及风电出力误差概率的期望弃风和期望切负荷模型。在综合考虑风电、火电、水电等多类型电源机组运行特性的基础上,以发电效益与潜在期望风险为备用目标,建立了考虑风电不确定度的风-火-水-气-核-抽水蓄能多类型电源机组协同调度的旋转备用优化模型,并提出了一种自适应遗传算法与分枝切割算法相结合的双层优化算法以求解所建模型。算例结果表明,所提备用方法能自适应地寻找风电最优不确定度,合理地权衡备用策略的经济效益和风险成本,同时所建模型能适应在不同风电预测精度、不同切负荷成本系数以及不同风电调峰特性下的旋转备用优化配置,实现综合效益最优。

考虑相关性的大规模风光互补电网扩展规划2120-2126

摘要：大规模新能源接入电网对电网规划提出了新的挑战,当前有关新能源并网的研究主要集中在考虑风电场接入电网以及处于不同地理位置风电场之间的相关性等方面,电网规划中考虑风光2种新能源之间相关性的研究尚不多见。随着张家口可再生能源示范区的规划建设,大规模可再生能源的可靠汇集和高效外送将成为研究的重点。在考虑风光出力相关性的基础上,提出了大规模风光互补的多目标电网扩展规划方法,综合考虑电网规划的经济性、弃风弃光带来的经济损失和对生态环境的影响,采用NSGA-Ⅱ算法求解规划模型,并用IEEE-6节点系统和巴西南部46节点系统验证规划模型。算例结果表明,考虑风电场和光伏电站之间出力的相关性能统筹兼顾电网规划的经济性和环境效益,能够对未来高比例可再生能源电力系统规划提供借鉴和参考。

提升配电网电压质量的分布式储能经济优化配置方法2127-2135

摘要：结合储能运行调度提出一种改善配电网电压质量的储能经济优化配置方法。从储能投资者利益出发,兼顾系统运行经济性,并考虑系统节点电压偏离正常值情况,建立以储能投资成本、线路损耗费用、主网购电费用及整体节点电压偏差最小为目标的储能选址、定容上层多目标优化模型,并引入层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）将该多目标优化问题转化为单目标问题。将储能配置与其运行调度相结合,建立以反映负荷波动的负荷标准差最小为目标的下层储能运行策略优化模型。对IEEE-33节点配网系统及某工业园区实际线路进行算例分析,结果表明在不改变现有配电网结构的前提下,所建储能双层优化模型及算法能提升配电网的电压质量和经济效益,降低网络损耗。

多电压等级不平衡主动配电网电压无功自适应多目标协调优化2136-2144

摘要：高间歇性DG持续大量接入给传统配电网电压无功控制带来严峻挑战。利用新兴DG与传统设备（如电容器、OLTC等）进行电压无功协调控制显得尤为重要。然而,现有协调控制研究多采用负荷与出力的日前预测,并基于平衡网络模型和单一电压等级假设,导致其控制结果不合理或不可行。为应对上述技术挑战,基于主动配电网双向信息通信并采用自适应动态权重策略,提出一种含中压（三相三线）和低压（三相四线）的多电压等级不平衡主动配电网电压无功自适应协调优化控制策略。通过中压侧传统三角形开关电容器与低压侧新兴分布式光伏逆变器的协调控制,实现网损、电压幅值、不平衡度、电容器动作成本及光伏逆变器出力成本的综合运行优化。为有效求解上述配网最优潮流问题,采用改进直接法潮流和粒子群算法进行联合求解。最后,基于某澳大利亚真实配电网开展24 h多场景仿真,以验证所提电压无功控制的可行性、有效性及优越性。

模块化多电平变流器直流短路故障电流计算2145-2152

摘要：模块化多电平换流器直流侧发生短路故障后,等效放电电容计算对短路电流的计算十分重要,受控制系统的影响,等效放电电容难以确定。在一定的假设条件下,通过均值等效的方式得到等效放电电容的解析计算式,并且推导模块等效放电电容取得最大值2C/N和最小值C/N的条件。在此基础上,得到影响等效放电电容的因素：调制比和短路时刻;进一步分析调制比和短路时刻对等效放电电容的影响规律。最后,基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,对本文得出的计算公式及结论进行仿真验证。

带电盐雾环境对复合绝缘子硅橡胶材料闪络特性的影响2153-2159

摘要：沿海及多雾地区,复合绝缘子可能长期运行在盐雾环境中,使得闪络电压降低,威胁电网的安全稳定运行。为研究复合绝缘子硅橡胶材料在持续盐雾环境中闪络特性的变化,人工模拟了盐雾环境,对带电不同时间后的硅橡胶材料进行了交流闪络试验,记录了闪络电压和带电期间的泄漏电流。结果表明：试品的闪络电压与带电电压值有关,带电试验中所施加的电压值越高,带电试验结束后的闪络电压越低;闪络电压随雾水电导率的增加呈负幂指数规律降低,特征指数随带电时间的增加而增加;闪络电压随带电时间的增加而降低。随着带电电压值、雾水电导率和带电时间的增加,试品表面水膜占表面积的比值和泄漏电流特征量（脉冲数量、最大脉冲幅值、累积放电量等）增加,是造成闪络电压下降的主要原因。

电网技术杂志可再生能源发电与综合消纳技术

大规模集群可再生能源有功分层协调控制策略2160-2167

摘要：随着可再生能源占比不断攀升,可再生能源安全问题和消纳问题日益凸显,提高可再生能源有功控制能力十分关键。因此,针对高占比可再生能源接入电网带来的新特征,提出了大规模集群可再生能源有功分层协调控制策略,涵盖调峰控制、调频控制、断面控制、市场交易和风光协调模式,协调优化系统运行安全性、消纳经济性和控制公平性。所提策略动态评估全网乃至各断面可再生能源最大消纳能力,确保电网安全运行;按照全网层、场群层、场站层顺序逐层优化有功控制指令,拓展可再生能源消纳深度和广度;针对性配置合理有功分配权重系数,保障不同可再生能源场站群、同断面风光发电之间消纳公平。冀北电网的实际运行情况证明了文中所提可再生能源控制策略的有效性。