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多直流馈入广西电网动态协同控制关键技术思考与探索

2022-09-30 17:52来源:北极星电力网作者:梁振成关键词:直流输电技术广西电网广西电网电力调度控制中心收藏点赞

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我国能源资源分布与经济发展的不均衡决定了南方电网西电东送的基本格局,为贯彻国家西电东送战略,南方电网坚持以直流输电为主的技术路线。2014年开始,南方电网西电东送交流大通道的输送能力长时间受到云南-广东的区域振荡模式的安全约束而难以进一步提升。

一方面,广东、广西电网仍有大量的负荷需求,另一方面,受到输送断面约束,云南电网水电送出受限,年弃水电量达120亿千瓦时。随着经济社会和电力工业发展,广西电网由西电东送通道型电网转变为受端电网,至“十三五”末,鲁西背靠背常规与柔性并联直流工程、永富常规直流工程、金中常规直流工程和昆柳龙特高压多端常规-柔性混合直流工程相继落点广西电网。与以往直流馈入负荷密集型受端电网不同,永富和鲁西直流落入网架联系较弱的广西百色电网西部,成为世界上首个多类型直流集中馈入弱交流系统的案例。运行初期出现严重的“水土不服”,面临复杂的交直流相互影响与运行控制世界难题。

针对复杂的交直流相互影响与运行控制难题,广西电网电力调度控制中心联合南方电网科学研究院、广西电力科学研究院研究多直流馈入广西电网动态协同控制关键技术,主要从以下方面进行探索:

(1)采用“多回直流输电系统电磁暂态+大电网机电暂态”的混合仿真并行计算分析技术,构建集成机电、电磁暂态混合仿真的交直流混联电网安全稳定仿真平台,将大型交直流混联电网精确建模耗时从一个月缩减为分钟级,大网电磁仿真案例耗时从5小时缩减到20分钟,仿真速度提升15倍,国际上首次实现精确模拟特高压多端混合直流输电系统的动态响应特性。

(2)探索“直流输电优化控制+STATCOM协调控制”的弱支撑系统动态协同控制技术,采用弱交流系统中STATCOM穿越过压过流高谐波暂态过程中的控制优化方法,将永富直流投产初期馈入广西的极限输送功率从150万千瓦提升至300万千瓦。

(3)采用基于“交流电压变化率+电压幅值”综合判据的柔性直流动态无功控制技术,快速识别交流系统短路故障,将柔性直流输出动态无功响应速度提升了2.5倍,解决了交流故障期间柔性直流无功电压响应速度慢的问题,彻底解决交流系统故障期间柔性直流持续输出动态无功功率支撑系统电压的难题。

(4)提出计及柔性直流、STATCOM等设备动态无功影响的多直流短路比指标,解决了国际大电网组织(CIGRE)提出的短路比指标无法评估含柔性直流和动态无功补偿设备的系统电压支撑能力的问题,有效指导昆柳龙特高压多端混合直流广西落点500kV柳南站的规划设计,柳南站的电压支撑能力提高达37%,基于短路比的多直流馈入系统的规划设计技术达到国际领先水平。

来源:北极星电力网 作者:梁振成(广西电网电力调度控制中心)


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