考虑交流滤波器扰动的换相失败预测控制策略改进

换相失败是高压直流输电系统中最常见的故障之一,而换相失败预测控制则是预防换相失败的重要手段。文中从断路器离散动作特性和控制原理等方面,详细分析了交流滤波器投入对换相失败预测控制造成扰动的机理,并从检测定值环节分析控制策略改进的可行性。另外,为彻底解决交流滤波器投入等轻微交流系统扰动对换相失败预测控制以及高压直流输电系统的影响,分析了直流电流在交流系统扰动以及交流系统故障期间的变化特征,引入新的电气参数作为辅助判据,完善换相失败预测控制原理。仿真测试结果表明,优化后的换相失败预测控制抵御交流系统扰动的能力更强,在高压直流工程中的适用性更高,更有利于高压直流系统的稳定运行。     

考虑交流滤波器扰动的换相失败预测控制策略改进

换相失败是高压直流输电系统中最常见的故障之一,而换相失败预测控制则是预防换相失败的重要手段。文中从断路器离散动作特性和控制原理等方面,详细分析了交流滤波器投入对换相失败预测控制造成扰动的机理,并从检测定值环节分析控制策略改进的可行性。另外,为彻底解决交流滤波器投入等轻微交流系统扰动对换相失败预测控制以及高压直流输电系统的影响,分析了直流电流在交流系统扰动以及交流系统故障期间的变化特征,引入新的电气参数作为辅助判据,完善换相失败预测控制原理。仿真测试结果表明,优化后的换相失败预测控制抵御交流系统扰动的能力更强,在高压直流工程中的适用性更高,更有利于高压直流系统的稳定运行。     

天广直流广州换流站换相失败机理探讨

在直流输电工程实际运行过程中,逆变站的换相失败多由交流系统故障造成,但站内小组交流滤波器的投入也有可能导致换相失败的发生。笔者对2012年至2013年期间天广直流逆变侧换相失败的实例进行分类整理,对广州换流站发生的换相失败事件故障录波进行系统化的分析,查明导致换相失败的原因是逆变站小组交流滤波器投入时机不当。通过对广州换流站滤波器断路器进行动作分散性测试,发现液压动作机构断路器与选相分合闸装置配合不当是导致滤波器投入时刻不当的原因。利用贵广II回直流RTDS模型进行对比仿真试验,发现滤波器投入时刻不当会否造成换相失败与直流输电系统受端交流网络的强弱程度有关。最后,在总结分析逆变站的换相失败机理的基础上,提出改进措施和进一步研究的建议。     

抑制换相失败期间送端电网过电压的控制策略研究

在受端交流系统发生故障时,基于电网换相换流器的直流输电系统存在换相失败的问题,这会导致直流输送功率中断,送端无功功率过剩将造成送端交流电网过电压,可能会造成风机等新能源设备脱网。因此,提出了一种抑制换相失败期间送端过电压的控制策略,在发生换相失败时快速投入逆变侧旁通对,并根据交流滤波器总输出无功功率计算出故障期间低压限流控制特性(VDCOL)的直流电流指令值。该策略可使直流系统在有功功率中断的运行模式下,保证送端换流阀能够正常换相并维持一定的直流电流,从而避免发生送端交流电网过电压的问题。仿真结果验证了该控制策略的有效性,在不同短路比的强、弱交流系统中均可适用。     

广州换流站交流滤波器投切对天广直流换相失败的影响

采用RTDS仿真工具对500 kV天广直流2012年“10·04”换相失败事件进行仿真分析,并就交流滤波器投切对直流系统暂态特性和换相失败的影响进行详细仿真分析,得出主要结论如下：天广直流“10·04”换相失败事件是由小组交流滤波器在交流电压过零点后延迟90°合闸引起交流电压畸变所致;广州换流站有效短路比小,若交流滤波器投入延迟角度过大,交流电压将发生畸变并引起换相失败,但由于电压畸变持续时间很短,不会引起连续换相失败,也不会引起直流闭锁;直流功率越大,交流滤波器投切不当引起的直流电压跌落越严重,直流电流升高越明显,换流变阀侧电流降低越严重,直流系统越容易发生换相失败现象;减小交流滤波器开关机构动作的离散性,确保交流滤波器在理想相位合闸,能有效防止因交流滤波器大角度合闸引起的换相失败。     

拉萨换流站换相失败原因分析

简要介绍高压直流输电系统中逆变器换相失败的简单原理及直流控制系统的应对措施,对拉萨换流站在直流系统试运行期间发生的3次换相失败故障的情况进行了综合分析。分析表明：拉萨换流站发生的3次换相失败的故障过程及现象并不完全一致,当交流系统出现电压波动或控制系统出现异常时均会造成直流系统发生换相失败故障;同时,对于接于弱交流系统的高压输电系统当发生换相失败故障时,由于大量无功的消耗将可能引起交流系统电压的大幅波动,并因此导致直流系统发生连续的换相失败,严重时将导致直流闭锁。     

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。     

混合直流双桥换相失败机理及抑制措施研究

随着高压直流(HVDC)输电技术的发展,混合直流输电已经成为一种趋势。分析了逆变侧交流三相故障造成混合双馈入直流中电网换相换流器高压直流(LCC-HVDC)双桥换相失败的机理,区别了造成双桥连续换相失败与双桥非连续换相失败的主要影响因素。通过对LCC-HVDC在不同交流故障程度及故障触发时刻下仿真分析,研究了这2个因素对换相失败类型的影响,并发现交流系统轻微故障下的电压波形畸变是双桥非连续换相失败现象的主要成因。通过单纯形算法对混合双馈入系统中电压源换相换流器高压直流(VSC-HVDC)控制参数进行优化,抑制了在交流系统轻微故障情况下发生的LCC-HVDC双桥非连续换相失败。     

直流输电系统换相失败仿真分析及运行情况统计

通过电磁暂态仿真程序建立了电网中实际运行的直流输电系统的详细模型,分析了直流输电系统换相失败过程中电气量的详细变化过程、换相失败的持续时间、对交流电网的影响,以及换相失败引起直流闭锁的情况,并对落点上海的直流输电系统在实际运行中的换相失败情况进行统计分析.研究结果表明,换相失败会导致直流电流、电压、功率等电气量发生剧烈波动,但持续时间通常不超过100 ms,对交流系统的冲击较为短暂,同时换相失败造成直流闭锁的概率很低     

计及换相动态的直流换相失败在线预警方法

单一直流换相失败易引发其相邻直流同时换相失败,严重时将造成直流闭锁引发连锁故障,开展多馈入直流换相失败预警研究及预防对保障电力系统安全稳定至关重要。提出了基于预测换相电压-时间面积的多馈入直流换相失败在线预警方法。首先,通过解析直流换相过程中的交流电压、直流电流动态,实现对换相电压-时间积分面积的实时预测。其次,基于前述预测方法从单一直流系统到多馈入直流系统推导了直流输电换相失败预警系数,并对该系数的主要参数进行了整定。然后将该系数引入换相失败预防控制环节为例说明其应用方式。最后,在PSCAD/EMTDC平台中分别基于CIGRE HVDC模型及多馈入模型验证了所提直流换相失败预警系数的正确性及对换相失败预防的指导性。     

基于实际录波的南方电网多回直流换相失败分析

换相失败是直流输电系统最常见的故障之一,实际运行中大多数换相失败是由交流系统故障引起的电压扰动造成的。针对南方电网2012年4-8月系统运行中发生的几起直流系统换相失败事件,基于直流逆变站的TFR和PMU录波数据,分析了故障期间直流传输的有功功率和换流站交流母线电压的变化情况,得出南方电网楚穗、天广、高肇、兴安直流换相失败的有关规律,验证了一种在机电暂态仿真中适用的换相失败最低电压降落的实用判据。根据该判据评估了广东境内50个500 kV变电站出线故障对直流换相失败以及系统稳定性的影响。     

基于正余弦分量检测的高压直流换相失败预防方法

分析了高压直流（HVCD）换相失败的机理及发生换相失败的原因，介绍了三-广直流输电工程换相失败预测控制模块，针对其中110检测在交流电压过零时故障启动慢和abc-αβ坐标变换在三相故障时不能有效地预防换相失败的问题，提出了一种基于sin-cos分量检测的改进方法，并利用PSCAD／EMTDC软件建立了双馈入直流系统模型，该方法将单相交流电压分解为两个以基波频率旋转的分量，可快速地判断交流系统故障，一旦检测到故障，立即减小触发角，从而增加换相裕度，避免换相失败的发生。仿真结果表明：该方法能够在单相接地故障和三相故障时有效地减少多馈入直流系统发生换相失败的几率。     

系统故障和参数变化对感应滤波型直流输电系统换相失败的影响

在分析感应滤波型直流输电系统换相特性的基础上,研究不同类型系统接地故障和系统参数变化对感应滤波型直流输电系统换相失败免疫能力的影响。仿真和动模实验表明:感应滤波技术的应用增强了直流输电系统对换相失败的抵御能力,系统的换相特性得到改善,系统网侧电压和阀侧电压波形畸变得到较好改善,换相角明显减小;电感性故障是最容易导致新型直流输电系统发生换相失败的故障类型,感应滤波型直流输电系统对电感性故障的换相失败免疫力较传统直流输电系统明显增强;感应滤波型直流输电系统对换相失败的抵御能力随着逆变侧交流系统强度增加、直流传输功率降低及阀侧感应滤波器的投入而增强。     

考虑多直流协调恢复的换相失败预测控制启动值优化方法

换相失败预测控制环节在降低换相失败概率和连续换相失败风险的同时,往往需要交流系统提供更强的无功支撑,进而对直流自身及其他直流的换相失败特性和恢复特性产生影响。首先分析了直流恢复能力及其恢复过程中多馈入直流的无功支撑耦合影响,综合考虑直流近区动态无功补偿设备的支撑能力,提出一种考虑多馈入直流交互作用的直流换相失败预测环节启动门槛值优化方法,以实现多回直流的协调恢复,降低直流发生连续换相失败风险和直流换相失败对电网的功率冲击。基于实际多馈入直流电网的仿真算例验证了所提方法的有效性。     

直流输电系统换相失败预防控制改进策略

基于电网换相换流器的高压直流（LCC-HVDC）输电系统在交流电网故障下易发生换相失败,对电力系统的安全稳定运行造成极大威胁。考虑到基于交流电压跌落快速检测的换相失败预防控制（CFPREV）是避免首次换相失败的主要手段,深入分析了短路故障发生时刻、直流电流动态变化和关断角控制器响应等因素对换相过程的影响,从引发首次换相失败的临界换相电压值计算和考虑故障严重程度的触发角调节量2个方面出发,提出了直流输电系统CFPREV的改进策略,最大程度上提升直流系统首次换相失败免疫能力,降低直流系统发生换相失败的概率。     

应对多直流同时换相失败的直流功率能量补偿调制方法

多条直流同时发生换相失败,短时大额功率冲击将造成送端交流系统区域断面出现大幅功率振荡,甚至解列运行。分析了多直流同时换相失败对送端交流系统稳定性的影响;以功率冲击能量作为衡量换相失败严重程度的依据,基于联络线稳定性指标对多直流同时换相失败引起的送端系统稳定性问题进行了量化分析;研究了直流送端区域差异造成送端系统稳定程度不同的原因;基于换相失败功率冲击能量提出了应对多直流换相失败的直流功率补偿调制方法,"三华"电网算例仿真结果验证了所提方法的有效性。该方法能够增强系统应对换相失败功率冲击的能力,减少直流送端切机容量,有助于提高交直流混联电网的运行稳定性和经济性。     

计及换相失败预测控制和故障合闸角的HVDC换相失败分析

考虑实际直流输电系统中换流变压器的接法,从换相电压—时间积分面积角度分析了换相失败预测控制和故障合闸角对换相失败的影响机理,分析了不同交流系统故障严重程度情况下影响换相失败的主要因素,提出了计及换相失败预测控制时引发换相失败的故障合闸角范围的计算方法及换相失败概率计算步骤,并指出换相失败预测控制加大了故障合闸角对换相失败的影响。以典型的单极直流输电系统为例,通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证了理论分析的正确性和所提计算方法的有效性。     

UHVDC分层接入方式谐波对换相失败影响的研究

锡盟—泰州直流输电工程调试试验进行三阀组运行单阀组在线投入试验时,运行阀组多次发生换相失败,结合现场情况和仿真结果分析,发生此类换相失败是逆变侧交流电网谐波含量过大导致。因此,分析了谐波对换相过程的影响,得到了在谐波干扰下,计及谐波幅值、相角与次数的分层接入方式下高低端换相关断角的计算方法,并提出了一种基于谐波畸变率的换相失败预测模块改进策略。最后,进行了计及谐波的高低端换相关断角的计算方法与换相失败预测模块改进策略适用性的仿真验证,提出的换相失败预测改进策略可避免谐波导致的换相失败。研究结果为分层接入方式下特高压直流输电工程由于谐波发生的换相失败问题的分析提供了理论支撑。     

特高压直流输电系统换相失败预测环节对送端电网影响分析

分析了计及换相失败预测环节对特高压直流工程在逆变侧交流故障情况下的响应行为,探讨了特高压直流换相失败预测环节对送端电网直流送端电气量的影响以及换相失败预测控制环节参数的灵敏度。结果表明,换相失败预测环节的投入可以起到减少换相失败持续时间的作用。最后,在逆变侧电压跌落出现换相失败后,分析了其对传输有功功率恢复速度及送端交直流系统的稳定性能的影响。     

基于多代理的多馈入直流输电换相失败协调预防研究

换相失败是换流站常见的故障之一,换流站间的交互作用使多馈入直流输电系统的换相失败更为复杂,故障严重时会引发并发换相失败。换相失败预防控制器检测交流系统发生故障时立刻提前触发,增大换相裕度,避免换相失败。针对多馈入直流输电系统的交互作用,引入多代理系统,提出了基于多代理的多馈入直流输电换相失败协调预防方法,并在PSCAD中搭建了多代理换相失败协调预防模块,将其用于三馈入直流输电系统进行仿真验证,结果表明,多代理换相失败协调预防方法对本地和并发换相失败都可进行有效地预防。