高压直流输电系统电磁暂态建模

高压直流输电及特高压直流输电的大力发展,交直流相互作用问题日益突出。该文基于电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC,给出了直流输电系统电磁暂态模型的一般建模方法、控制系统参数选择分析方法、控制系统静态特性校验方法及系统动态性能分析方法,以此验证交直流一次系统建模及控制与保护系统建模的有效性,为准确分析交直流相互作用提供有力基础。     

大电网特高压直流系统建模与仿真技术

未来15年内,中国电网将是一个具有20多回超/特高压直流输电系统的交直流并列运行的特大型特高压电网,大电网的建模、仿真及分析技术遇到了严重挑战。该文讨论大电网特高压直流系统仿真建模技术的最新进展及研究方向,并介绍中国电力科学研究院系统所正在开展的电磁暂态/机电暂态混合仿真技术研究工作及直流控制系统详细建模工作,将其应用于工程实际后,将对中国电网未来的规划、运行及科研工作中的大电网特高压交直流系统仿真分析带来巨大突破。     

基于RTDS的直流控制保护系统建模及仿真

为了在RTDS中进行大规模交直流系统的实时仿真,准确研究交直流系统的相互影响,需要对直流输电及其控制保护系统进行详细建模。参照实际直流控制保护柜内的程序,搭建了基于RTDS的直流控制保护系统,并与直流控制保护柜进行了响应对比,验证了模型的准确性和可用性。     

基于PSCAD/EMTDC的大规模交直流电网实际故障再现

针对2010年11月7日南方电网发生的北郊一增城甲线短路故障导致5回直流同时发生换相失败事件,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,根据实际电网结构等值系统搭建了含直流详细模型的电磁暂态仿真模型.为保证交直流大电网的快速且准确的建模,确定了建模规模,提出了直流系统建模、发电机调节系统自定义与校核、大规模交直流电网分区建模调试等工程实用方法.在此基础上,对此次故障进行了仿真研究,成功再现了实际故障过程.通过仿真结果与实际故障录波的对比,证明了建模方法的有效性和所建模型的准确度.最后使用所建模型对广东500 kV重要站点进行了典型故障仿真分析,确定了不同故障类型下可能引起5回直流同时发生换相失败的故障区域.     

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。     

交直流互联系统电压稳定性研究

利用分岔理论对交直流互联电力系统电压稳定性进行分析。首先对交直流系统进行数学建模,给出系统、发电机、励磁系统和直流系统数学模型表达式,利用连续潮流方法对系统平衡解流形进行追踪并求取分岔点．通过考虑直流电流参考值、励磁系统参考电压等系统参数对电压稳定性的影响,并利用实际WSCC9节点系统进行验证分析。最后通过时域仿真的方法还初步探讨了直流输电线路对整流侧和逆变侧电压的影响。     

交直流混合系统电压稳定问题综述

采用交直流输电已成为必然趋势,但高压直流输电(HVDC)也给系统带来了不良的负荷特性,使得换流站交流母线的电压稳定问题成为困扰直流输电系统正常运行的一个重要问题,特别在受端系统较弱时更是如此。为了寻找更好的方法来评价交直流系统电压稳定性,对交直流系统静态电压稳定性分析方法进行归纳,评价了它们的优缺点,提出从交直流系统潮流计算方法和电压崩溃点计算方法两方面来改进分析方法。在交直流系统动态电压稳定性分析中,对建模的现状和存在的问题以及动态负荷对电压稳定的影响方面进行了描述,明确了建模要考虑动态负荷,既能描述换流器换相失败的动态特性,又要能用于求解大规模交直流系统。最后从交流系统和直流系统两方面讨论了防止电压失稳的措施。     

含有多馈入直流的交直流混合电网高压直流建模研究

讨论了目前研究交、直流混合电网时在直流建模方面存在的模型过度简化及模型选用不恰当问题；分析了稳定性研究中直流建模的一般方法，指出了简单模型、响应模型和详细模型的基本特征；基于NETOMAC环境，以中国南方电网为原型对改进的直流响应模型和直流详细模型进行了建模和仿真对比研究，分析了两种模型的优、缺点和适应性；对含有多馈入直流且直流落点邻近的南方电网，探讨了现有HVDC建模方法在研究大扰动下交直流相互影响及直流换相失败对邻近交直流系统的影响方面存在的明显不足。从基于动态相量法计及电压畸变的新直流相量模型研究和基于机电／电磁暂态模型的交直流混合仿真算法研究两个截然不同的角度提出了可行的直流建模研究思路。研究成果为含有多馈入直流的交直流混合电网的安全稳定分析提供了建模依据和参考，也为仿真分析多直流逆变站的连锁换相失败问题提供了新的解决思路。     

自定义直流调制在小信号分析软件中的实现

低频振荡是大型交直流并联系统安全稳定运行的潜在威胁.快速有效的直流调制方法是解决低频振荡的有效手段.介绍了在上海交通大学开发的大规模互联系统小信号稳定分析软件包中实现的自定义直流调制功能.自定义直流调制是利用元件连接的思路建模.按照软件中统一元件连接建模的方法参与形成系统状态方程.该功能为直流调制方法的进一步研究奠定了基础.算例验证了自定义直流调制的正确性.     

基于ADPSS的特高压直流输电控制保护系统开放式建模

目前特高压直流输电控制保护系统的仿真模型主要是基于典型的控制保护结构进行构建,难以准确地模拟实际特高压直流输电特性,且商业仿真软件大多提供封装式模块,难以根据实际情况进行修改和自定义建模。因此有必要搭建开放式特高压直流输电控制保护模型,以便准确地模拟实际特高压直流输电工程的控制保护特性。ADPSS可实现交直流机电暂态与电磁暂态混合仿真,在解决交直流混联电网建模问题上具备独有的优越性。在ADPSS平台上搭建了基于实际特高压直流输电工程的开放式控制保护系统,包括完整的换流器控制系统、换相失败预测控制与换相失败保护等。通过对比实际工程实验和所搭建的仿真模型在控制指令阶跃响应仿真与逆变侧交流系统故障仿真下的结果,验证了基于ADPSS的控制保护系统模型的准确性和有效性。     

轨道交通的直流供电系统

轨道交通的供电系统包括高、中、低压交流供电系统、直流供电系统以及电力集中监控系统(SCADA)等。叙述了轨道交通用直流供电系统的基本原理,简要介绍了直流供电系统的关键电器设备,如整流器、直流快速断路器、直流开关柜等。     

交直流系统的换流器动态相量模型

建立准确而有效的换流器数学模型是研究大规模交直流混联系统动态特性的关键问题。分析在交流系统不对称情况下,换流阀导通时刻偏移和三相换相角不平衡的HVDC换流器动态特性。由此,提出基于序分量的适用于各种运行工况及故障的改进换流器动态相量模型,该模型突破了传统换流器动态相量模型的应用局限性。将其应用于贵广Ⅱ回HVDC系统详细模型和CIGRE HVDC系统标准模型的交直流系统动态特性的全面仿真计算,与应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件得到的仿真结果相比较,结果表明该模型准确有效。     

高压换流站交、直流合建主要技术原则

采用交、直流站合建的方案,把一般情况下分开建设的直流换流站和交流变电站"捆绑"建设在一个站内,可以减少公共资源、节约占地、节省投资。基于国内现有±500kV换流站以及正在建设的特高压直流输电工程,总结归纳交直流合建高压换流站的特点,就系统方案、电气主接线、总平面布置、站用电系统等主要技术原则,分析高压换流站交、直流合建中应注意把握的主要技术内容,为换流站的交直流合建提供参考。     

直流供电交错并联双向DC/DC变换器切换控制策略

分布式可再生能源的推广应用、节能减排的需求以及用户终端负荷特性的变化,给传统交流供电带来了巨大挑战,直流供电因其强大的节能优势受到广泛关注。作为直流供电系统的关键组成部分,DC/DC变换器对稳定性有较高的要求。目前变换器普遍采用小信号建模,建模精度不高,在面临大的扰动时系统可能变得不稳定。文中基于切换系统理论,提出一种储能交错并联双向DC/DC变换器的切换控制方法,直接对系统进行大信号建模,建模精度高。首先选取系统储能函数作为共同的Lyapunov函数并设计最优切换率,然后分析了该切换率条件下系统在切换平衡点处的稳定性,最后在Matlab中进行了仿真,搭建了基于SiC MOSFET的双向DC/DC变换器样机进行验证。实验验证了该切换控制策略的有效性。     

交直流混合微电网直流母线电压稳定控制技术

交直流混合微电网的直流母线电压的稳定控制对整个交直流混合微电网系统十分重要。针对交直流混合微电网中直流母线电压控制方式,提出一种实用、高效的交直流混合微电网直流母线电压自主偏差控制方法。在并网模式下,采用具有空闲模式下的直流母线电压下垂稳定控制方法,通过AC/DC变换器实现直流母线电压的稳定控制,避免了AC/DC变换器的频繁充放电操作;离网模式下,直流母线电压的稳定控制由接储能侧的DC/DC变换器控制。为了保证系统离网模式下可靠运行,直流母线侧可以接多路DC/DC储能类蓄电池,通过自主稳定控制既提高了分布式能源的利用率,又提高了空闲模式下电力电子设备的使用寿命。经试验验证,该方法具有很好的控制效果,为交直流混合微电网的发展提供了技术基础支撑。     

特高压交直流混联电网稳定控制分析

结合我国电网发展综述了特高压交直流混联输电系统安全稳定控制存在的问题及解决方法。首先,根据交直流混联系统网架结构,给出了初步评价该类系统稳定性的一般方法,分析了交直流混联系统存在的稳定性问题及控制需求。其次,结合我国电网规划中的交直流混联系统,论述了利用直流系统功率紧急控制、功率调制、频率调制等方法提高交直流系统稳定水平的方法,并给出了研究示例,验证了上述方法的有效性。最后,针对目前交直流混联系统研究存在的不足,展望了未来研究方向。     

基于两电平电压源型换流器的直流微网交直流侧接地方式

随着分布式能源、直流负荷、变频负荷及电压敏感负荷的快速发展,直流微网将在未来电网中得到广泛应用。现阶段直流微网的接地设计尚无统一规范,国内各示范工程采用的接地方式也各有所异。本文针对基于两电平电压源型换流器的直流微网,从交直流侧谐波的角度分析了各种接地方式的利弊,推荐交流侧采用换流器LCL滤波器的滤波电容中性点接地方式,直流侧采用直流电容中性点接地方式。实际工程中接地方式的选取需考虑多个方面的因素,因此本文结论不可作为直流微网接地设计的评判标准,但可为设计人员提供参考。     

适用于MMC型直流变压器的直流故障主动限流控制方法

为满足模块化多电平换流器(MMC)型直流变压器对直流故障电流快速限制的要求,有必要对其主动限流控制方法进行研究。文中通过对双极短路故障机理的详细分析和故障电流的建模,得到了考虑上升阶段交流馈入量后的桥臂电流,以及短路电流峰值和峰值时间的表达式,然后给出了可以通过降低在故障发生后每相子模块投入数量来限制故障电流的结论。基于此结论,设计了一种新型主动限流控制方法。该方法通过产生附加直流偏置和交流增益,进而调整桥臂电压的直流分量和交流分量,再经调制环节达到限流目的。最后通过仿真验证了所提出方法的有效性和优越性。