基于临界熄弧角的多馈入直流系统换相失败判断方法

从换相失败的基本原理出发,通过对换流阀工作特性的分析和电磁暂态仿真证明基于临界故障阻抗边界的概念,提出了一种以最小熄弧角为判据快速判断直流系统换相失败的方法。基于节点阻抗矩阵,利用节点电压交互作用因子,计算系统中各节点发生三相短路接地时逆变站熄弧角,以临界熄弧角为判据判断直流系统是否发生换相失败。本文最后利用PSS/E仿真软件,在两馈入直流输电系统中验证了所提出的基于临界熄弧角的多馈入直流系统换相失败判断方法的有效性和准确性。     

多馈入直流系统换相失败分析

针对传统最小电压降落法在判断换相失败时准确性不高的问题,提出了新的换相失败判据。为了明确故障阻抗对换相失败的影响,分别通过两种方法：灵敏度分析法和节点阻抗矩阵法详细分析了故障阻抗与换相电压的数学关系。第一种方法能全面分析各种因素对换相电压的影响;第二种方法在一定的假设条件上得到了更为直观和简洁的换相电压表达式,可作为一种快速分析方法。基于两种换相电压分析方法,分别给出了当地换相失败和同时换相失败时的临界故障和临界耦合阻抗的求解方法。仿真分析表明,改进的换相失败判据准确度很高;同时由两种换相电压分析方法所得到的换相电压表达式也具有一定的准确性。最后,详细分析了交流故障、负荷特性以及系统参数对换相电压的影响,并得到了一些具有指导意义的普遍结论。     

银东直流逆变站换相失败分析及措施

换相失败是直流输电常见故障,它会导致直流电压降低、换流阀寿命缩短等问题。本文在电磁暂态仿真软件PSCAD中建立了山东电网银东直流输电系统模型,分析了山东电网故障对银东直流输电系统的影响,并讨论了预防换相失败的措施。     

含VSC-HVDC的混合MIDC系统强度计算及仿真分析

针对多馈入直流(MIDC)系统在受端交流电网故障易引发一回或多回直流换相失败,将电压源换流器高压直流(VSC-HVDC)引入到MIDC系统中,改善LCC-HVDC逆变侧母线电压特性。建立了考虑受端系统负荷特性的简单混合MIDC系统详细模型,可将此作为未来MIDC系统的一个子单元。理论推导了该模型的有效短路比(ESCR),提出了近似计算方法。最后借助于PSCAD/EMTDC仿真,分析了LCC-HVDC逆变侧发生三相短路,简单混合MIDC系统的动作特性;研究了逆变站在不同电气距离下,LCC-HVDC换相失败免疫性指标(CFII),并以CFII验证了近似计算方法的有效性。结果表明,混合MIDC系统有助于提高ESCR,增大CFII,减少换相失败几率。     

多馈入高压直流输电系统中的换相失败浅析

通过对直流输电系统换相失败产生的机理分析,介绍了各种影响因素及其灵敏度.影响多馈入直流输电系统换相失败的因素更为复杂,大量的仿真结果表明:提高其中非故障子系统的短路比可以用来改善系统的换相过程,并介绍了抑制换相失败发生的一些具体措施.     

UHVDC换相失败对差动保护的影响及解决方法

交直流混联系统中,交流系统发生故障时导致直流系统侧发生换相失败,交流侧在故障工况下的电气特征发生较大差异,使得交流输电线路差动保护的动作量和制动量均受到影响,可导致保护的误动作.通过分析换相失败时直流侧电流馈入交流系统引发的电流相角差差异较大这一故障特征,提出一种改进的差动保护新算法.通过故障分析和PSCAD/EMTDC仿真验证,改进的差动保护在各种故障情况下均能正确动作.     

联于弱交流系统的HVDC换相失败研究

高压直流输电(HVDC)系统逆变侧换流器处交流系统的强度直接影响HVDC系统的动态性能,换相失败是HVDC系统最常见的故障之一.通过分析逆变器换相失败的机理,归纳了联于弱交流系统的HVDC换相失败的各种影响因素,包括直流电流、换相电抗、换相电压、越前触发角,受端系统不对称等.利用Matlab的Simulink对交直流系统模型的动态特性及换相失败进行了仿真.     

特高压直流分层接入方式下抑制连续换相失败的优化控制策略

针对分层接入的特高压直流输电(UHVDC)中连续换相失败问题,分析其换相机理,提出了一种基于直流电流变化量的定熄弧角优化控制策略。理论上分析定熄弧角控制的作用机理,在控制中引入直流变化量,充分利用故障期间和系统故障恢复过程中直流电流的动态波动特征,来快速调节定熄弧角运行值,补偿因直流电流上升而减小的熄弧角,以达到有效抑制换相失败的目的。利用PSCAD/EMTDC软件实现了所提出的控制方法,并对比分析所提改进策略与CIGRE标准模型控制对换相失败的抑制效果。大量仿真结果表明,所提出的改进控制策略能有效抑制各种交流故障下连续换相失败,改善故障恢复特性。     

附带STATCOM的HVDC系统改进参考电压控制法

在弱交流系统下对于附带有STATCOM的电网换相换流器高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current, LCC-HVDC)系统,存在着LCC逆变站与STATCOM之间耦合导致LCC-HVDC系统的稳定裕度下降问题,这会减弱LCC-HVDC抑制换相失败的能力。此外,HVDC控制环节之中的电压指令电流控制(voltage dependent current order limiter, VDCOL)环节的输出电流指令大幅剧烈波动还有几率会导致HVDC系统在首次换相失败之后发生后续换相失败。针对上述问题提出了一种“改进参考电压”的思想,对STATCOM和VDCOL的参考电压与输入电压分别进行修正。首先在STATCOM原本的参考电压经过一个“虚拟电抗”之后得到一个新的参考电压,通过这个改进参考电压弱化了STATCOM电压外环控制模块与LCC逆变站的耦合,减小了交流系统等效阻抗的大小,提升了系统对干扰的抵抗能力。然后对VDCOL的输入电压进行改进,新的改进输入电压改善了故障后VDCOL输出电流指令的大幅剧烈波动...     

直流换相失败整体免疫能力评估方法与应用

交流故障导致直流系统换相失败的免疫能力评估方法,可以为交直流混合电力系统的规划和安全稳定运行提供合理有效的决策依据。首先,采用换相失败免疫因子量化交流系统各节点的换相失败免疫能力,通过计算各交流节点允许接入的最大三相接地阻抗确定该指标值。基于此,利用PAM聚类算法辨识电网免疫能力薄弱节点。构建基于换相失败免疫因子均值和均衡程度的免疫能力整体评估指标,综合评估直流系统抵御交流故障的免疫能力。最后,模拟算例和基于某省级电网2种远期规划方案的实际算例,均验证了该文方法的优越性和有效性。     

多馈入直流功率调制换相失败特性研究

多馈入高压直流输电系统中,直流功率调制可以起到多回输电通道间功率支援和阻尼振荡的作用,但功率调制过程中,幅度与上升时间控制不当会引起逆变站换相失败。给出了引起换相失败的直流功率调制临界指标,理论推导熄弧角、受端交流系统强度、系统的控制方式对该临界指标的影响,并仿真验证上述三个因素对直流功率调制的影响。基于多馈入高压直流输电系统,分析并验证直流功率调制造成的换相失败不会引发多馈入直流间同时换相失败。所作研究及成果为多馈入直流输电系统中直流功率调制和换相失败的研究提供参考。     

基于虚拟电容的高压直流后续换相失败抑制方法

针对传统高压直流在故障期间存在的后续换相失败问题,首先深掘其产生机理,指出低压限流控制(voltage dependent current order limiter,VDCOL)输出电流指令的大幅剧烈波动是后续换相失败的关键成因。然后,提出一种抑制VDCOL输入电压波动的虚拟电容控制方法,该方法有效地改善了故障后VDCOL输出电流指令的大幅剧烈波动情况,大大减小了后续换相失败的发生几率。最后,通过CIGRE直流标准测试模型实现该方法,并验证了其有效性,与其它方法相比,该控制方法在后续换相失败的抑制作用和系统恢复特性上具有显著优越性。     

考虑平抑直流故障后功率波动的储能系统选址配置方法

多馈入直流系统在受端交流故障发生后,易导致多条直流同时换相失败造成系统功率的大量短缺,产生有功功率波动。为实现对多馈入直流输电系统受端交流故障后电网功率波动的有效抑制,从交直流交互作用强度及有功功率关键节点、线路的角度出发,提出一种平抑换相失败后交流系统有功功率波动的储能系统选址布点方法。首先依据多馈入交互作用因子确定候选区域,然后由多馈入有效短路比确定候选站点,最后以全网有功功率波动率确定储能系统具体选址位置。基于修改的IEEE-39节点系统,在PSCAD中搭建仿真模型,通过仿真验证,提出的储能系统选址方法能够有效减少受端交流故障导致直流换相失败带来的功率波动,提高交流系统的稳定性。     

考虑同步调相机无功特性的多馈入直流同时换相失败风险评估方法

针对加装同步调相机后多馈入直流输电系统同时换相失败问题,提出一种考虑同步调相机无功电压特性的风险评估方法。分析同步调相机、直流系统和静态无功补偿装置的无功电压特性,并推导出多馈入交互因子(multi-infeed interaction factor, MIIF)计算公式。根据换相失败本质定义换相失败评估因子(commutation failure estimate factor, CFEF),并基于CFEF提出含同步调相机的多馈入直流系统同时换相失败风险评估方法。以山东电网为例进行验证,结果表明所提方法能够准确、有效评估多馈入直流输电系统同时换相失败,并且在直流输电系统前期规划、保证交直流系统安全稳定运行等方面具有重要价值。     

串联电容换相换流器中主要设备电压特性的研究

相对于常规高压直流输电(LCC-HVDC),基于CCC换流器的高压直流输电(CCC-HVDC)在减少换相失败,减少无功补偿等方面有明显优势,但过电压问题直接限制了其应用。为了掌握CCC-HVDC的主要设备电压特性,针对不同一次设备,分别进行了数学建模,理论推导换相电容、换流变压器和换流阀的稳态电压特性,同LCC-HVDC进行比较,分析各个电气设备稳态电压随着串联电容值的减小而增加的程度。基于PSCAD/EMTDC研究了CCC-HVDC不同运行状态、不同故障情况时上述设备的暂态电压特性及其恢复特性,得出不同故障点和故障形式对CCC-HVDC运行的影响程度。该结论可为以后的改造和应用提供理论依据。     

基于平稳小波与BP神经网络的换相失败检测算法

针对高压直流输电系统中换相失败检测问题,提出了一种采用平稳小波分析和BP神经网络的换相失败检测算法.通过平稳小波提取换相失败信号不同尺度的小波能量,作为特征向量输入神经网络中进行训练,并得到能够进行自动化识别的分类模型.在实际采集得到的200组数据集上进行了算法验证,结果表明,文中算法可以有效地区分直流输电系统中的换相失败和正常信号,其平均检测精确度达到95%以上,为进一步系统准确无功补偿提供保障.     

极弱受端交流系统情况下利用STATCOM启动LCC-HVDC系统研究

传统电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)要求交流电网提供换相支撑,因此受端交流系统要有足够的强度。当受端系统为极弱交流系统时,LCC-HVDC系统的启动和运行就十分困难。将静止同步无功补偿器(STATCOM)接入LCC-HVDC逆变侧的交流母线,组成混合直流输电系统,来启动受端是极弱交流系统的LCC-HVDC系统。首先,搭建了由STATCOM和LCC-HVDC组成的混合直流输电系统的模型,设计了STATCOM和LCC-HVDC的控制策略,提出一种混合直流输电系统的启动控制方法。采用分步启动的方式,先启动STATCOM,然后启动LCC-HVDC系统,在启动时,STATCOM串联了限流电阻,并采用了基于DQ轴解耦的控制策略。LCC-HVDC系统则采用软启动的方式,启动过程中逐渐增大电流调节器整定值至额定值,直到系统完全切换为正常运行时的控制策略,启动结束。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该启动控制方法的可行性和有效性。     

混合级联高压直流输电系统受端典型交直流故障特性分析

以白鹤滩-江苏特高压混合级联直流输电工程为例,从理论和仿真两方面分析混合级联直流输电系统受端典型交直流故障对其稳定运行的影响。针对受端直流故障,分析直流线路接地故障及不同工况下,多组并联的模块化多电平换流器(modular multileve converter, MMC)闭锁故障后关键电气量的响应过程及暂态故障特性,并给出故障穿越方法。针对受端交流故障,分析受端电网换相换流器(line commutated converter, LCC)交流母线三相短路故障后LCC换相失败的故障特性,研究并联MMC运行方式对LCC换相能力的影响。为混合级联直流电网的安全稳定运行提供理论基础与技术支撑。     

光伏经LCC-HVDC外送系统的次同步振荡特性分析

随着我国西北地区光伏发电的持续增长,大规模光伏经电网换相型高压直流输电(LCC-HVDC)外送成为重要的外送方式.当光伏电站位于LCC-HVDC送端近区时,系统的次同步振荡(SSO)特性尚不明确,目前相关研究处于空白.针对上述问题,首先采用模块化建模方法,建立光伏经LCC-HVDC外送系统的状态空间模型;然后基于特征值...     

直流换相失败引发功率倒向保护策略研究

交直流系统之间相互复杂作用会引发交流线路暂态功率倒向现象。详细分析了交直流互联系统下流入交流系统工频电流相角的变化特点,提出了一种基于本地工频相角信息的防止暂态功率倒向的预防策略;理论分析了直流换相失败对交流系统零序电流的影响,进而提出了一种将零序方向元件与纵联方向保护判据相结合的防止暂态功率倒向的预防措施。最后基于PSCAD/EMTDC仿真结果验证了防范措施的有效性。