特高压直流换流站接入系统设计

根据目前的规划,高压直流输电系统的电压等级已从±600 kV提高到特高压等级的±800 kV,输送容量也已从3600 MW提高达到5000 MW或6400 MW,这些对换流站的接入系统设计带来了前所未有的挑战。特高压直流的接入系统设计在电源的组织、换流站与交流系统的联系方式、电气主接线、换流站无功配置、稳定仿真及分析等方面都存在与常规±500 kV、±600 kV所不同的特点及困难。通过总结中国目前5回规划中的特高压直流接入系统设计,归纳了解决上述难题的创新技巧及方法,并对特高压直流的孤岛运行方式     

含分层接入特高压直流的交直流混联电网机电— 电磁暂态混合仿真研究

特高压直流分层接入系统在提升受端电网电压支撑的同时也带来了不同层间系统耦合关系复杂等问题。为准确研究特高压分层接入后交直流混联系统运行特性,结合±800 kV雅中—江西分层接入特高压直流输电工程,基于ADPSS搭建含特高压分层直流输电系统的交直流电网混合仿真模型。首先通过仿真对比验证了纯电磁暂态模型的正确性。然后对比分析关断角独立控制指令阶跃响应下混合仿真模型和纯电磁暂态模型的仿真结果,验证了混合仿真模型的准确性和优越性。最后与机电暂态模型进行故障仿真对比。仿真分析表明,混合仿真能够准确反映特高压直流分层接入后混联系统动态特性,提供很好的仿真模型基础。     

含特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真

以研究2010年南方电网动态特性为目的，提出了含±800 kV特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真研究重点，解决了大规模多馈入交直流系统电磁暂态仿真时系统等值、模型处理以及仿真步骤等问题。依此运用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件，建立了包含±800 kV云广特高压直流等5条直流输电线路的电磁暂态仿真模型，研究中换流器模型采用详细模型。在此基础上研究了交直流系统各种故障下的动态特性，研究结果为南方电网规划及安全稳定措施的制定提供了理论依据。提出建立电磁暂态仿真模型，为研究大规模含特高压直流的多馈入交直流系统的动态特性提供了一套可行的方法。     

特高压交直流接入对江西电网暂态稳定的影响分析

雅中特高压直流及华中特高压交流环网接入江西电网后,电网特性发生根本性变化,暂态稳定约束成为江西电网运行及控制主要约束条件。深入研究交直流混联背景下江西电网暂态稳定水平及其影响因素具有现实指导意义。基于PSASP程序建立江西电网220 kV以上交流系统及±800 kV分层直流模型,仿真分析了直流系统典型故障、直流近区交流系统典型故障及交流环网对电网暂态稳定的影响。提出了提升暂态稳定水平的控制策略及应对措施,为特高压入赣后电网安全稳定运行奠定了基础。     

银东±660 kV直流系统故障的动态特性仿真研究

基于PSCAD仿真软件研究分析银东±660 kV直流系统故障的动态特性。对直流系统详细建模,采用一种基于物理等效的方法对逆变侧交流系统（山东电网）等值建模,提出一种可行的交流网解环方法。通过山东500 kV母线的短路试验验证了等值前后交流系统动态特性的一致性,对银东直流系统在直流线路故障和换相失败故障情况下的动态特性分别进行仿真分析。仿真结果表明,该直流线路故障位置和故障电压、电流波形的升降趋势无关,线路对地闪络故障如能在去游离后自动恢复,在控制系统作用下可很快恢复正常运行;电气距离和故障类型是导致其换相失败的重要因素。该交直流模型还可进行细化,用于进一步研究。     

锦屏—苏南特高压直流输电入地电流在四川电网内分布的预测分析

为探讨交流电网直流电流分布的机理,在理论分析基础上建立了直流电流分布的计算模型。以2014年规划运行方式为基准,预报和分析锦屏－苏南±800 kV特高压直流输电工程4 950 A入地电流在四川电网内的分布规律和各变电站遭受直流偏磁的风险。计算结果表明四川电网受影响的站点主要是分布在直流极附近方圆120 km范围内。最后还特别探讨了锦屏－苏南±800 kV特高压直流输电对四川电网待建的特高压变电站的影响和后续抑制方案,分析表明这方面的问题并不突出。     

特高压直流接入对华东受端交流系统稳定性影响的研究

在建立特高压直流输电准稳态模型的基础上,研究了向家坝-南汇±800 kV特高压直流接入对华东交流受端系统的稳定性可能产生的各种影响,包括特高压直流故障对交流系统稳定性的影响,基于调速器潮流的特高压直流故障后交流系统潮流转移特性,交直流交互作用机理分析以及对华东电网稳定性的影响,并基于短路容量动态等值法提出了交流系统故障诱发直流系统闭锁的关键性因素.     

宁东±660 kV直流送端交直流相互影响初步研究

基于2011水平年宁夏电网冬大运行方式,提出宁东～山东±660 kV直流双极投运后送端系统动态等值方案,建立与原网动态性能接近的EMTDC离线数字仿真系统研究模型,初步得到宁东直流送端的交直流相互影响特性.     

±800 kV同塔双回直流线路杆塔空气间隙的放电特性影响因素研究

文章通过模拟实验,对±800kV 同塔双回直流线路杆塔空气间隙放电特性的影响因素进行研究分析,结果显示,现有的同塔双回直流线路杆塔空气间隙放电特性影响塔身宽度计算公式,对于±800kV 同塔双回直流线路杆塔的实际情况并不适用,而均压环尺寸以及导线直流电场、杆塔导线至下横担间隙距离等,是影响±800kV 同塔双回直流线路杆塔空气间隙放电特性的主要因素。     

含风电场的多直流送出电网电磁暂态仿真建模

为准确分析含风电场的多直流送出的新型电网继电保护和谐波特性问题,针对宁夏电网宁东-浙江特高压直流输电投运后的2016年冬大运行方式,给出了基于PSCAD/EMTDC建立其电磁暂态仿真模型的方法。根据宁夏电网的特点,将仿真模型进行模块划分和接口定义,将整个电网划分为交流电网、风力发电和直流输电三大独立模块,定义了各模块之间的接口。分别对三大模块进行详细建模,给出了交流电网建模的分层分块原则。通过模块之间的接口将模块连接,构成宁夏电网全网的电磁暂态仿真模型。将仿真模型的稳态运行以及短路电流仿真结果与PSASP的计算结果比较,验证了模型的正确性。仿真结果表明,电磁暂态仿真模型能详细分析风电场和多回直流输电系统的暂态响应特性,能准确反映含风电场的多直流送出电网运行特性和故障特性,对研究该类型新型电网的继电保护和谐波传递问题具有重要意义。     

含特高压直流的多馈入直流电网RTDS建模

为探索在实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)下的多馈入直流电网建模方法,搭建了以2012年丰大方式BPA软件等值数据为基础、含±800 kV特高压直流的南方电网等值系统模型。介绍了实验仿真平台的硬件配置及功能,给出了RTDS系统模型搭建的基本步骤及电力系统元件模型的选择原则。利用单机无穷大系统短路实验得到发电机的动态响应曲线,比对检验了各台发电机控制系统模型的正确性。在此基础上,通过与BPA稳态运行时各状态量比较以及典型的交流故障和直流故障的仿真结果比较,验证了所建电网模型的有效性和正确性。最后,详细分析了RTDS与BPA仿真结果存在偏差的原因,并比较了两者在仿真计算中的优劣性。     

特高压电网对福建电网安全稳定影响研究

分析了交、直流特高压电网对福建电网安全稳定的影响,研究了特高压交流电网、特高压直流系统发生故障时福建电网的安全稳定性以及受端换流站附近交流电网单一或严重故障对直流系统的影响及系统安全稳定水平。分析了特高压电网对福建电网短路电流和无功补偿的影响以及1 000 kV/500 kV电磁环网的解环等问题。结果表明：大容量直流输电系统单极/双极闭锁后主要问题是引起局部500 kV网架过载;交流特高压线路单一乃至个别多重故障情况下福建电网均能保持稳定运行。福建电网具有较大的抗扰动能力。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证

特高压电网的快速发展对直流输电工程动态特性的仿真提出了更高需求。文中提出了接入多直流控制保护的大规模交直流电网数模混合仿真平台建设技术方案,并从直流输电工程控制保护装置简化原则、数模混合仿真接口技术、直流输电系统一次建模要求等方面提出了适用于接入大规模仿真电网的直流输电工程数模混合仿真建模方法。选择宾金特高压直流工程现场调试的典型故障,将直流输电工程数模混合仿真结果与现场波形进行了详细对比,对比结果表明直流输电数模混合仿真模型的动态响应特性与实际工程的动作特性高度吻合,能够真实再现实际系统情况,可以较为准确地仿真交直流相互影响的现象,为交直流电网安全稳定运行提供强有力的技术支撑,同时可以作为其他数字仿真模型的校准工具。     

基于PSCAD的特高压直流输电系统建模与仿真分析

为了对特高压直流输电系统中的故障变化特性进行准确的仿真与分析,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,以宾金直流为例,搭建±800 k V,8 000 MW的特高压双极直流输电系统模型,主要对直流输电系统中的无功补偿设备、滤波装置、直流线路、直流控制系统进行详细建模。对于送、受端交流系统,在换流母线处对两侧实际交流系统进行戴维南等值,搭建了以直流系统为主、交流系统简化的实际系统输电模型。并对直流系统的典型故障换相失败进行仿真分析,分析了换相失败故障发生前后,特高压直流系统中主要电气量的变化。通过与实际故障录波的波形进行对比,验证了模型的可行性。着重分析了逆变侧换流母线上流入受端交流系统有功功率、无功功率的变化。研究结论为分析特高压直流换相失败故障对于实际交流系统的影响提供了技术支持。     

电网交流故障对直流系统影响的仿真研究

随着银东±660 kV直流系统进入山东,作为受端系统的山东电网必将会对直流系统的正常运行产生影响。基于PSCAD仿真软件,对直流系统以及山东电网进行建模,并基于仿真模型对直流系统受端电网故障时的动态特性进行仿真研究。仿真结果表明,受端电网交流系统联络线发生对称故障以及不对称故障时,均会对直流系统的正常运行产生影响,并划分了交流系统各种故障下会造成银东直流换相失败的范围,提出了使用自适应性低压限流环节进行改进的措施。     

四川电网季节性电能外送曲线优化

为文现四川水电丰期更多季节性电能外送,减少四川电网丰水期弃水电量,发挥国网公司川西3回±800kV特高压直流强大的送电能力、提高工程建设的经济效益和实现更大范围内的节能减排,在川西3回±800kV特高球直流常规送电方式基础上,通过分析四川电网丰期弃水问题特征、送端水电站水文出力特性,提出了优化书水期四川电网外送华东电网3回特高压直流7—10月的送电协议曲线,增加“丰小、丰腰”方式下川电外送华东电网的电力电量．研究表明：优化国网公司川西3回±800kV直流送电协议曲线后．2015年平水年四川电网丰期可实现向华东电网增送约55亿kW·h季节性电能,增加国网公司川西3回±800kV特高压直流输电工程利用小时数约100～350h．经济效益显著。     

南方电网交直流系统的简化方法

为了在PSCAD/EMTDC中搭建南方电网交直流系统,研究南方电网交直流动态特性,提出了简化南方电网大规模交直流系统的方法。该方法保留交直流系统中500 kV电压等级的主干网架、直流线路以及直流换流站与主干网架的交流通道,而对交流系统220 kV及以下电压等级的低压网络进行简化等值。具体包括以下步骤:首先对主干网架上的500 kV母线进行无误差的简化;然后对系统中所有500 kV母线进行扫描,确定每个500 kV母线所连的低压网络;最后对每个500 kV母线下的低电压等级网络进行简化,对等值发电机和负荷的动态参数进行聚合。使用文中所述方法对南方电网交直流系统进行简化。动态仿真结果及误差分析验证了该方法的有效性。     

隔直装置安装位置对电网主变压器直流偏磁电流分布影响研究

针对城市电网直流偏磁主变压器中性点安装隔直装置后,导致周围其他主变压器中性点直流增加出现直流偏磁这一现象,提出研究隔直装置安装位置对城市电网主变压器直流偏磁电流分布的影响。考虑地铁回流系统结构、换乘站综合接地系统连接特征以及地铁和城市电网空间、电气连接关系,基于CDEGS仿真软件建立西南某城市电网及地铁网络耦合模型。在此基础上,仿真分析了不同类型变电站安装隔直装置后,电网变电站主变压器直流偏磁电流幅值变化特征。分析结果表明,为地铁主变电所供电的220 kV变电站安装隔直装置后,与其直连的变电站主变压器直流偏磁电流总量减少超过15%,能够显著抑制直流偏磁电流,为城市电网变电站隔直装置安装位置确定提供理论依据。