考虑线路电容的MMC-HVDC系统 直流接地故障电流计算方法

研究模块化多电平换流站直流侧故障的暂态特性,对直流系统保护配置的设计、系统参数的优化等有重要的工程意义。考虑直流线路对地电容的影响,提出了一种直流侧单极接地故障电流计算方法。首先对直流线路进行π型等效处理,分析了MMC-HVDC系统在三种不同接地方式下的直流侧单极接地故障电流的产生机理。对不同接地方式下的换流站进行数学建模,基于基尔霍夫定律建立系统的微分方程,通过Matlab求解系统的故障电流。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立MMC-HVDC直流系统模型。仿真结果验证了故障电流算法的精确性。     

采用直流断路器的对称单极多端柔性直流故障清除策略

针对直流断路器应用中直流线路故障快速选择性隔离问题,研究了对称单极多端柔性直流线路故障清除策略。根据对多端直流系统的单极和双极接地故障特性的分析结果,得到了单极和双极故障初期相同的故障电流上升率余弦特性衰减特性。提出了基于电流变化率的方向纵联选线策略,同时设计了采用直流断路器策略实现故障隔离和重合闸的直流线路故障清除方案。通过搭建的PSCAD/EMTDC模型,对单极接地故障时的电流上升率特性和设计的直流线路故障清除策略进行了验证,仿真结果证明了电流上升率特性的正确性以及所述故障清除策略的有效性。     

特高压直流输电的地中电流对变压器的影响及其计算

特高压直流输电具有大容量、远距离输电等优点,在我国"西电东送"工程中起着重要的作用。针对特高压直流输电中对变压器的影响、对交流系统稳定性的影响和对地下金属的腐蚀等问题,笔者介绍了特高压直流输电系统单极运行产生的地中电流对变压器励磁电流的影响,建立了等效电路计算流过变压器的直流电流,讨论了几种缓解直流偏磁影响的方法。     

特高压直流工程的可靠性

随着直流特高压直流工程的增多、特高压直流工程电压等级和电流的增大,深入研究特高压直流工程的可靠性,对提高直流输电工程的经济性水平和电网的安全运行有着重要意义。为了得出特高压直流工程合理的可靠性指标,采用Markov原理,通过搭建特高压直流系统的可靠性计算模型,对一次系统和二次系统进行细化分区,并计算了各种设备对直流系统的可靠性指标的影响,尤其是对二次系统,从控制保护系统分层、分区的结构研究了对直流系统可靠性的影响,通过相应的分析计算,得出了特高压直流工程的可靠性指标。该可靠性指标对指导设备生产和直流系统正常运行有重用意义。     

直流输电系统变压器中性点电流分布的影响因素

直流输电系统单极大地回路运行时,直流电流流过变压器中性点,影响了变压器的运行。该电流的分布受到入地电流、土壤电阻率、变电站接地电阻、变压器等效直流电阻、AC系统网络拓扑和直流电阻参数等因素的影响。为研究这些因素的影响,将土壤模型和交流电网模型结合起来,建立了一个求解变压器中性点直流电流的模型来仿真比较500 kV电网实际数据。计算表明考虑海洋影响后,由于海水的低电阻率,造成处于距离接地极较远而靠近海边的厂站变压器中性点会流过较大的直流电流,而交流电网的拓扑结构造成处于相同地理位置的两变电站主变中性点流过的直流电流不相同。仿真结果解释了部分厂站变压器中性点流过较大直流电流的现象。     

永富直流工程功率分送控制策略研究与实现

永富直流工程与常规直流工程相比,其逆变站具有多种功率输送运行方式:功率"全送广西"、功率"全送云南"、功率"极1送广西,极2送云南"。功率"极1送广西,极2送云南"这一分送运行方式是指逆变站将功率输送到不同的交流异步电网。为适应和满足这一特殊运行方式,直流控制系统需增加新的控制策略。根据永富直流工程特点和需求,本文从功率控制模式、功率自动控制、接地极电流限制等方面进行了详细研究,提出了单极功率控制模式、单极功率自动控制、接地极电流限制等功能的控制策略和实现原理。相关控制策略已通过直流控制仿真系统实现和验证,并在永富直流工程中进行应用。     

特高压直流输电工程单极保护降压试验研究EI北大核心CSCD

在向家坝至上海(简称向上)工程系统调试期间,针对送端(复龙站)系统较弱的情况,对送端系统电压控制进行研究,对单极大负荷运行可能发生的事故及防止对策提出预案。对单极额定负荷运行保护降压试验过程中直流电压、电流和触发角等参量地变化过程进行分析,剖析试验过程中直流控制的调节特性,对交/直流过电压进行分析,提出送端(向家坝侧)无功功率和电压控制参数,并进行临时整定,以确保单极大负荷运行期间送端系统电压的稳定和单极额定负荷70%降压运行试验的成功。通过实测的直流参数,对换流站无功功率和母线电压的计算分析,验证了试验前系统计算结果的正确性,并对送端电压稳定行进行分析,指出整流侧直流电压和电流剧烈波动不会危及系统的安全稳定运行。     

交流系统电压对MMC-HVDC接地故障时换流器闭锁前桥臂电流的影响机理

直流线路接地故障是模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的主要故障类型。发生故障时,为满足直流断路器切断电流要求,应在MMC闭锁前切除故障,而MMC的闭锁时刻取决于子模块中绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)承受故障时桥臂电流的能力,因此对故障时单桥臂电流的特性分析提出了更细致具体的要求。首先介绍了真双极MMC的拓扑结构和工作原理,分析了在发生直流线路单极接地故障时闭锁前故障电流不同成分在MMC桥臂上的流通路径。然后采用复频域计算法,构建了故障时桥臂电流的数学模型,推导了交流系统电压对MMC闭锁前桥臂短路电流的影响机理。研究表明交流系统电压相角对故障时桥臂电流的幅值影响显著。最后,基于PSCAD仿真实验平台,搭建31电平单端及51电平双端MMC-HVDC,在不同电压幅值与相角取值下的仿真结果验证了该机理的正确性。     

±800kV天中直流单极闭锁故障近区电网暂态电压分析

天中直流极1发生短路引发单极闭锁故障,极2快速转带极1功率,主要分析直流单极闭锁的稳态以及暂态过程,分析结果表明直流发生单极闭锁,运行方式被迫转换为单极大地运行方式,接地极入地电流大幅增加,易引发近区变电站主变压器偏磁现象。另一方面直流发生短路故障,直流电流增加,造成换流阀消耗的无功增加,会引发近区交流系统电压大幅下降,有可能造成风机进入低电压穿越,引发脱网事故。同时通过仿真分析证明随着直流传输功率的提升,在发生短路故障时,近区交流系统电压下降越大,引发近区风电脱网的风险进一步增加。     

特高压直流输电工程单极保护降压试验研究

在向家坝至上海(简称向上)工程系统调试期间,针对送端(复龙站)系统较弱的情况,对送端系统电压控制进行研究,对单极大负荷运行可能发生的事故及防止对策提出预案。对单极额定负荷运行保护降压试验过程中直流电压、电流和触发角等参量地变化过程进行分析,剖析试验过程中直流控制的调节特性,对交/直流过电压进行分析,提出送端(向家坝侧)无功功率和电压控制参数,并进行临时整定,以确保单极大负荷运行期间送端系统电压的稳定和单极额定负荷70%降压运行试验的成功。通过实测的直流参数,对换流站无功功率和母线电压的计算分析,验证了试验前系统计算结果的正确性,并对送端电压稳定行进行分析,指出整流侧直流电压和电流剧烈波动不会危及系统的安全稳定运行。     

多回直流输电系统地下电流场对长三角地区电网的影响

直流输电线路在系统调试或发生故障情况下,会处于单极大地回路运行方式.从而可能造成部分交流输电系统中的变压器处于直流偏磁状态.针对长三角地区电网随后将有多条特高压直流落点的情况,提出了分析直流单极大地运行时流过交流系统的直流电流分布的数值计算方法,运用该计算方法分析了本区域直流线路以大地为回路运行时,对接地极周围500 kV及220 kV电网可能造成的影响,并提出了缓解直流偏磁的措施.     

论葛南直流输电系统中大地回线和金属回线的转换

以葛南直流输电系统为例,将顺控逻辑及动作整定值作为切入点,利用ABB公司的故障录波软件,分析了大地回线和金属回线转换过程中因非转换极极线路电流过低所造成的切换失败率高的问题,并提出更改控制系统中关于钳制电位点顺控逻辑的解决方法,采取该方法后上述问题在调试和实际运行中未再次出现。     

人工引发闪电和自然闪电回击电流波形的对比分析

对2005年夏季在山东引雷实验中获得的一次传统人工引发闪电1μs时间分辨率的电流资料进行了分析。整个电流持续时间约1120ms,包含10次回击过程,时间间隔为18~210ms,平均为87ms;回击电流峰值的几何平均值为11.9kA,变化范围为6.6~21.0kA。通过人工引发闪电和自然闪电的对比分析,发现传统人工引发闪电的回击电流峰值(10~17kA)与自然闪电的继后回击(12~18kA)基本一致;空中人工引发闪电的首次回击(也有作者称为"小回击过程")电流峰值(24~37kA)略小于自然闪电的首次回击(30~45kA);不同地区下行自然闪电回击电流峰值存在最大约50%的差异;上行自然闪电回击电流峰值(8~10kA)小于其他类型的回击。     

天广直流金属/大地回线转换不成功原因分析

笔者分析了天广直流控制保护系统改造后系统调试过程中极1金属回线转大地回线不成功的情况,结合金属回线开关保护配置和原理,通过分析故障时动作录波和线路电流,对金属回线开关进行测试,得出试验中金属回线开关保护动作原因为金属回线开关的谐振回路避雷器绝缘缺陷,并提出每年直流停电检修期间,对转换母线设备绝缘进行预防性试验的建议。     

±800kV与±500kV换流站共用接地极时入地电流对极址附近电位分布的影响

±800 kV楚穗直流换流站与±500 kV兴安直流换流站所共用的鱼龙岭接地极其中一回线路检修,另一回线路单极大地回路运行时,极地附近10 km范围内的电位分布决定了检修线路的检修措施;利用CDEGS软件计算了接地极附近电位分布,并与该极址投运前系统调试期间的测量结果进行了对比。结果表明：单回线路检修,另一回线路单极大地回路运行时,接地极内外环上方呈地表电位峰值,且接地极内环上方地电位高于外环,接地极外环地电位衰减迅速;跨步电压也在极环处达到峰值,但小于设计值,接触电压按标准采取措施后可满足限值要求;实测结果与计算结果基本一致;因土壤电阻率较低使得跨步电压偏高的部分区域,检修作业时应采取相应的防护措施。     

宁东直流大地回线转金属回线转换失败原因分析与改进建议

在我国高压直流输电投入实际运行以来,在大地回线转金属回线过程中,多次发生由于金属回线转换开关(MRTB)并联的吸能避雷器损坏而导致转换失败的事件,迫切需要精确反应开关动作机理的研究手段。通过对宁东直流输电系统现场大地回线转金属回线转换成功的与失败的录波波形对比分析,得出转换失败前后的系统电气特征。采用宁东直流实际的主回路设备参数和控制保护功能,建立起以直流电磁暂态程序(EMTDC)为基础的详细模型,再现了开关转换和故障过程的暂态现象。不仅验证避雷器由于四柱并联,长期运行操作使每个柱特性变化不一致,较小阻抗单柱承受较大的能量而损坏,而且,通过对转换失败之后逆变站金属回线接地保护动作闭锁直流系统事件进行分析,得出由于逆变站金属回线接地保护软件策略缺陷,导致保护动作闭锁直流系统。根据分析结果,对宁东直流大地转金属回线过程提出改进建议,同时对后续直流工程的MRTB并联避雷器的成套设计提出建议。     

HVDC地中直流对交流系统的影响及规律分析

直流输电系统在系统调试或故障情况下会处于单极大地回路运行方式,这时地中直流会对交流系统的正常运行带来不利影响。为此全面总结了我国龙政、天广、三广直流输电线路在调试与运行过程中对附近交流电网运行带来的噪声、谐波、振动等不利影响;通过贵广调试现场实验及对实测数据的详细分析,归纳得到变压器中性点直流、谐波、噪声等与入地直流之间的关系规律;通过建立理论模型,对于地中直流的分布特性进行了分析,并以春城变电站为例就中性点直流电流进行了计算。计算结果验证了所提理论模型和计算方法的有效性。     

葛南直流大地-金属回线转换实例分析

高压直流输电系统中,直流转换开关的运行状况直接影响到单极大地—金属回线转换操作的顺利进行。通过对葛洲坝—南桥直流输电系统中发生的一起大地—金属回线异常转换过程的深入分析,得出由于金属返回线路上过高的感应电压造成直流转换开关振荡回路中相关元件损坏,导致该转换开关保护动作和转换操作失败。根据分析结果,提出了针对本次失败转换过程的改进措施和运行建议,可为新建工程设计和运行维护提供参考。     

两起高压直流输电系统保护动作事件分析及对策

高压直流输电系统单极运行时,中性母线电压过高会影响系统正常运行。介绍了一起由感应电压导致的同塔双回直流输电系统单极运行时的大地回线转换开关保护动作事件和一起由换相失败引发的换流器差动保护动作事件。文中对这两起事件保护动作过程进行了全面的分析并提出了改进措施以避免相同类型故障的再次发生。通过现场试验和实际运行情况验证了措施的有效性。