谐波引起的高压直流输电连续换相失败抑制方法研究

高压直流输电系统连续换相失败是引发交直流混联电网连锁故障的重要诱因。谐波造成的电压波形畸变导致换相面积减少,是引发连续换相失败的重要因素。现有换相失败抑制方法研究主要是针对换相电压工频幅值下降,缺乏对谐波影响的考虑。针对该问题,分析了谐波对连续换相失败的影响机理,计算了谐波对关断面积的影响因子,提出了一种考虑谐波的关断角整定值定量计算方法。所提算法在换相失败期间提高关断角控制器的指令值,提高后续阀组的关断裕度,抑制连续换相失败的发生。最后通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行验证。算例仿真验证了所提方法的有效性。     

考虑双桥共同换相影响的换相失败预测控制参数优化策略

换相失败预测控制(commutation failure prevention control,CFPREV)是高压直流输电系统预防换相失败的主要手段.由于实际输出时刻不受控,以及控制参数不合理,导致触发角调整值与实际工况难以匹配,将加剧双桥共同换相对预测控制效果的影响.为此,研究了双桥共同换相影响直流换相的机理,分析...     

基于主动限流的混合直流输电换相失败抑制策略

针对混合直流输电系统换相失败时冲击电流较大的问题,本文推导了冲击电流幅值与电压源型换流器（Voltage Source Converter, VSC）的关系,分析确定了换相失败时VSC投入的子模块数量是决定冲击电流的关键参数。研究了影响电网换相换流器（Line Commutated Converter, LCC）换相能力的主要因素,提出了一种基于主动限流的换相失败抑制策略,通过对VSC调制波交流分量与直流分量附加扰动因数来改变子模块的投切,实现了对换相失败冲击电流的抑制。本文通过在Matlab/Simulink中搭建相应的仿真模型,对提出的抑制策略在逆变交流侧故障下的有效性进行了仿真验证,结果表明,该策略不仅能够限制冲击电流,还可以有效预防连续换相失败的发生。     

混合级联UHVDC系统换相失败抑制分析

换相失败是基于电网换相换流器的特高压直流输电系统中最常见的故障类型之一。近年来新投运的混合级联特高压直流输电系统的逆变侧仍包含电网换相换流器,因此换相失败无法避免。首先,在分析电网换相换流器触发调节过程的基础上,明确了换相失败控制的投入时刻是影响换相失败抑制效果的关键因素;进一步地,结合白鹤滩—江苏混合级联特高压直流输电受端的结构特点和接入交流系统方式,分析了混合级联拓扑下的换相失败抑制新思路;最后,提出可充分利用逆变侧电压观测点增加、模块化多电平变换器所连接母线的电压响应更为灵敏的特点,来加快换相失败控制的投入速度,提升系统的换相失败抑制性能。基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了该分析的正确性。     

抑制直流输电换相失败方法研究

通过剖析换相失败机理,分析发生换相失败的主要原因是基于电网换相换流器的高压直流输电采用的换流元件晶闸管为半控型器件。当关断角小于其固有极限关断角时便会发生换相失败,换相失败会引起换流变压器直流偏磁、换流阀过热、送端电网过压和发电机组脱机等问题,严重情况下可能进一步导致直流闭锁,存在引发大面积停电的风险。整理并总结已有的抑制换相失败的措施,并对这些措施进行分类阐述,一是通过修改控制器定值,二是通过增加额外的组件或设备抑制换相失败,三是进行换流器拓扑局部改造,最后指出了亟待研究的问题,为当前及今后的研究提出可行的技术思路。     

南方电网直流换相失败机理及判别方法*

换相失败是高压直流输电系统最常见的故障之一。对导致换相失败的因素进行了分析,指出交流系统故障、丢失触发脉冲或门极控制回路故障、阀发生误触发、逆变器发生阀短路等是导致换相失败的主要因素。介绍了西门子和ABB两种技术路线在南方电网直流工程中的控制保护的应用情况。最后,提出一种通过TFR故障录波判断是否发生换相失败的方法,为各直流工程运行维护人员提供参考。     

直流输电系统换相失败的研究(二)--避免换相失败的措施

对影响换相失败的一些直流输电系统参数进行了灵敏度分析，进一步揭示各参数与换相失败的关系。结合论文第一部分中的分析及灵敏度分析，提出了一些避免换相失败的措施，包括换相失败的预防措施和防止继发性换相失败的措施两类。     

直流输电系统换相失败探讨

换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的故障之一,以天广直流输电系统为例,简介南方电网采用德国siemens直流输电技术的各直流输电系统中换相失败的检测、故障恢复及相关后备保护,并结合实例和RTDS实时仿真初步探讨了换相失败故障过程中低压限流功能可能带来的不良影响、交直流混联系统间的相互影响等问题,这不仅有助于直流输电系统运行维护工作,还为交直流混联系统的进一步研究提供了有益的参考.最后还比较了ABB直流输电换相失败相关技术,并提出了一些建议.     

直流换相失败原因及影响分析

直流换相失败是影响电网安全的重要故障之一,通过分析直流换相失败的机理,归纳了影响直流换相失败的主要影响因素,并通过故障分析展示了直流换相失败对电网安全的影响。     

直流输电系统换相失败探讨

换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的故障之一,以天广直流输电系统为例,简介南方电网采用德国Siemens直流输电技术的各直流输电系统中换相失败的检测、故障恢复及相关后备保护,并结合实例和RTDS实时仿真初步探讨了换相失败故障过程中低压限流功能可能带来的不良影响、交直流混联系统间的相互影响等问题,这不仅有助于直流输电系统运行维护工作,还为交直流混联系统的进一步研究提供了有益的参考。最后还比较了ABB直流输电换相失败相关技术,并提出了一些建议。     

HVDC换相失败影响因素分析

换相失败是直流输电逆变侧的常见故障,为分析引起换相失败产生的原因,以及各种因素对产生换相失败的影响程度,从最基本的换向过程出发,分析了影响换向失败的因素为交换电压降低,直流电流增加等以及减少换相失败的措施。通过对两个直流工程的实例分析,揭示了换向失败通常是因为检测交流电网扰动和换流阀误触发、未触发。     

基于线路阻抗短时调节的多直流连锁换相失败抑制方法

连锁换相失败是交直流混联电网的新型连锁故障形式之一。结合连锁关系在换相失败相关现象中的体现和参与环节,文中提出了一种在关键线路短时调节阻抗以降低耦合的抑制策略,重点讨论了策略的实施位置。在加权网络模型的基础上,基于直流分群界定了换相失败的连锁范围。在直流群内搜索对直流耦合关系影响较大的关键路径,并采用潮流介数比较各线路阻抗变化对系统运行状态的冲击,以避免在重要线路采取措施。针对不同的扰动,利用换相电压时间面积判断需要启动策略的直流群,从而实现有差别的连锁换相失败抑制。在修改的IEEE 39节点系统和某省市电网算例中,利用PSCAD/EMTDC开展仿真,结果均验证了关键线路阻抗短时调节策略抑制连锁换相失败的效率和有效性。     

多馈入直流输电系统换相失败机制及特性

随着多直流接入受端交流系统的规模不断增大,运行人员对多回直流换相失败以及闭锁的关注度日益提升。文中建立了多馈入直流输电系统模型,从换相失败发生的本质出发,分析多种因素对换相失败发生概率的影响。从机制上研究换相失败对交流系统和直流系统的影响,并与直流闭锁对系统的影响进行对比分析。通过对多馈入直流输电系统的机电暂态仿真,验证由交流系统引起的多回直流换相失败与直流闭锁的差异。综合理论和仿真研究可知,在交流系统故障及时清除的情况下,多回直流换相失败并不会导致多回直流同时闭锁,不会对系统造成大的影响。而直流闭锁故障,在不采取控制措施的情况下,会造成系统功率不平衡,严重时导致系统失步,影响系统安全稳定运行。     

基于UPFC抑制HVDC换相失败的控制方法研究

针对高压直流输电(high-voltage direct current,HVDC)系统发生换相失败的问题,运用统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)减小HVDC系统发生换相失败的概率,并对UPFC的原有控制策略进行改善。当系统交流侧发生故障,UPFC并联侧控制策略采用交流侧母线电压参考值调节方法抑制换相失败的发生。引入故障水平FL来表征HVDC系统的故障严重程度,通过理论分析和PSCAD/EMTDC仿真验证:当故障水平FL为18.7%时,UPFC原有控制策略与改善后的控制策略均可抑制换相失败的发生;故障水平FL为23.1%时,只有改善后的控制策略可有效抑制换相失败的发生;故障更为严重,当故障水平达到FL为93.56%时,改善后的控制策略可有效降低连续换相失败的发生概率。运用UPFC动态无功补偿能力可增强HVDC系统受端交流系统强度,提高换相失败的抵御能力,从而有效改善了HVDC系统的运行特性。     

影响多馈入高压直流换相失败的耦合导纳研究

建立了2条交、直流并联的多馈入高压直流输电系统模型,并对此模型的直流输电线的耦合导纳和换相失败关系进行详细的理论分析研究。基于电路基本理论知识,推导出多馈入交、直流并联的高压直流输电系统耦合导纳和换相电压关系表达式。从该文的理论分析可看出逆变侧换相失败的判断与耦合导纳关系十分复杂,它不仅与各直流输电子系统逆变侧相连的交流电源的等值导纳有关,而且还与各直流输电子系统整流侧相连的交流电源的等值导纳有关,更与各直流输电子系统相并联的交流传输线导纳密切相关。     

高压直流输电系统换相失败判断标准的仿真分析

对2008年南方电网交直流混联输电系统建立了详细的电磁暂态模型,通过对贵广I、贵广II、北郊、惠州4条直流输电系统换相失败的仿真研究发现,当电压降落到75%时并不一定发生换相失败,因此提出了换相失败的标准：电压降落到70%时也不一定发生换相失败,关键应看阀关断角是否小于阀去游离时间对应的最小角度、阀电压是否连续为零、阀电流是否连续;若是,则会发生换相失败,若不是,则不会发生换相失败。     

高压直流输电系统换相失败的判断标准

建立了4条交、直流输电线路并联的多馈入高压直流输电系统(HVDC)模型并对该模型的直流输电线的换相失败现象进行了详细的理论分析和仿真研究,基于电路基本理论知识,以两端HVDC系统的关断角表达式,推导出了多馈入交、直流并联的HVDC系统的关断角表达式。通过理论分析可知,逆变侧换相失败的判断是由多种变量因素共同决定的,不能简单地假设一个或多个变量不变,而去讨论引起换相失败的结论;否则不会得到准确的结论。提出换相失败的判断标准应该为:换流阀关断角是否小于阀去游离时间对应的最小角度。若是,则会发生换相失败;若不是,则不会发生换相失败。     

交流系统故障对德宝HVDC换相失败的影响分析

针对交流系统故障可能导致换流站换相失败的问题,在德阳换流站及四川电网实际设备情况的基础上建立仿真模型,通过对西北电网进行等值处理,利用关断角判断法,分析了四川500 kV电网在发生线路对称故障、不对称故障及严重故障情况下德阳换流站换相失败的可能性。仿真结果表明,由于四川电网系统足够坚强,在正常情况下,四川电网交流侧故障不会引起德阳换流站发生换相失败。     

华东多直流馈入系统换相失败仿真研究

基于2013年华东电网夏季高峰方式,经动态等值在电磁暂态程序上建立交直流输电系统研究模型,采用了与工程控制保护一致的详细模型,建立了多直流馈入输电系统模型,首次实现了南瑞、许继以及ABB公司多种技术路线直流控制保护详细模型的有效结合;针对葛南、林枫、宜华、复奉、锦苏、龙政6回直流落点华东交流系统发生单相和三相故障时,直流系统发生换相失败的情况及交直流系统动态性能进行了研究;给出了换相失败持续时间和直流恢复时间的统计结果;分析了逆变站与交流系统交换无功功率在故障及其恢复期间的变化情况。研究结果表明即使华东地区6回直流同时发生换相失败,交直流系统均可以正常恢复。最后通过仿真计算给出了华东地区发生单相和三相故障可能导致华东6回直流同时换相失败的区域。     

一种降低直流输电换相失败概率的控制方法

为减小直流输电系统发生换相失败的概率,分析了换相失败机理,得出促进换相过程的关键。首先,基于数字信号处理器实时监测装置,结合故障电压和故障电流特征,提出了一种功率分量检测法。然后,利用该方法的故障检测结果,提出了一种基于电流指令速动的控制方法,能迅速减小直流电流。理论分析表明,功率分量检测法具有更好的灵敏性与准确性,而电流指令速动控制不仅能快速减小换相面积,而且在一定程度上增大了换相电压。在PSCAD/EMTDC中搭建了双馈入直流输电系统模型。仿真结果与理论分析相符,证明所提出的功率分量检测法与电流指令速动控制具有一定的优越性,能降低换相失败发生概率,减小换相失败的影响范围。