一种适用于远距离输电的柔性直流输电系统

基于柔性直流输电在工程项目的运用及设计实例,分析了现有的柔性直流输电系统的拓扑结构,阐述了其工作原理、控制策略设计。设计柔性直流输电系统采用正负直流母线双极供电模式,系统可在"双极模式"与"单极模式"之间安全切换,且发生"单极故障"可带电维修,大大提高系统了系统运行的可靠性。通过对控制系统、功率组件设计等论证柔性直流输电技术在海上平台的应用,为孤岛多端直流输电系统的应用奠定了坚实基础。     

同步调相机对特高压直流输电系统最大传输功率的影响

为了研究同步调相机对特高压直流输电系统最大传输功率的影响,建立了含同步调相机的分层接入特高压直流输电系统模型,得到了系统稳态功率传输数学模型,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了数学模型的正确性。采用最大传输有功功率增加量指标,研究了系统短路比和同步调相机容量对分层接入特高压直流输电系统最大传输有功功率的影响。最大传输功率与分层接入特高压直流输电系统静态稳定裕度相关,为了研究同步调相机对分层接入特高压直流输电系统静态稳定裕度的影响,提出了直流输电系统的静态稳定储备系数,在500 kV侧系统短路比为3条件下,投入300MVA同步调相机比不投入时分层接入特高压直流输电系统静态稳定储备系数提高了2.14%,结果表明,接入同步调相机可以有效提高分层接入特高压直流输电系统的最大传输功率和静态稳定裕度。     

变电站与换流站合并建站时交直流系统谐波畸变分析

根据德宝实际直流输电工程在PSCAD/EMTDC中搭建了宝鸡侧交流系统和德宝直流系统的详细模型。计算了当主变与换流变直流偏磁时,交流系统中各种谐波的总谐波畸变率及个单次谐波含有率,并分析了其随电气距离系数K的增大的变化趋势;计算了直流系统整流侧交流母线的功率因数,结果表明其功率因数随着K的增大而略微增大。同时,分析了直流电压和直流电流中谐波含量及其变化趋势,并根据直流电压与直流电流的谐波情况计算了直流系统单极传输功率的各次功率波动值,其中三次功率波动最大,对直流传输功率影响最明显。     

天广直流输电系统的基本控制策略

控制系统是直流输电系统的核心部分，在简介直流输电基本控制原理的基础上，阐述了天广直流输电系统基本控制策略的实现方法，并结合故障实例分析了控制方式的转换过程。实际运行情况和实例分析表明，天广直流输电工程所采用的方法有效保证了功率传输的准确稳定、设备的安全及交直流系统的稳定运行，这对直流输电控制理论的仿真研究与应用、我国未来直流输电工程的实施有较大的参考价值。     

特高压直流输电分极接入运行特性分析

为了从电网结构上有效解决传统两端特高压直流输电系统因大容量功率传输对受端交流系统冲击较大的问题,该文提出了采取分极接入交流电网的方式,将直流功率输送至2个不同区域、不同电压等级的电网中。建立了分极接入模式下交直流系统的等效模型,给出了分极接入短路比定义,并分析了分极接入模式下短路比对功率传输能力的影响;基于对特高压直流输电控制系统分层结构的分析,对分极接入控制系统结构配置方案进行优化;以河南电网2020年规划为依据,应用PSCAD/EM TDC仿真验证了控制策略的合理性并对故障响应进行了分析,研究一极发生故障对健全极功率传输的影响,验证了分极接入的优势,为特高压直流输电的电网规划提供设计参考。     

LCC与FH-MMC混合直流输电系统直流单极接地故障穿越控制策略

混合直流输电系统整流侧采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC),逆变侧采用混合型模块化多电平换流器(full half bridge modular multilevel converter,FH-MMC)。直流单极接地故障是直流输电系统主要故障类型,在发生直流侧单极接地故障时,混合直流输电需切换运行模式,LCC侧由双极运行转为单极运行,FH-MMC侧通过桥臂输出负电平电压消除交流电压直流偏置以及故障电流。通过对该运行模式下FH-MMC桥臂功率流动特性进行分析可知,上、下桥臂产生能量不平衡问题,导致故障桥臂子模块电容电压持续上升,影响开关器件的安全运行。为此,基于基频环流注入的能量平衡策略提出一种直流单极故障穿越控制策略,保证直流母线单极接地故障下正常极仍可传递一半的额定功率,实现混合直流输电不停机运行。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建混合直流输电仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于雷电预警的UHVDC系统主动雷击防护策略

提出了基于降压运行和直流紧急功率支援的主动防护思路,分析了在特高压直流输电系统遭受雷击故障时2种方法提高电网安全运行能力的作用。利用PSASP建立了四川电网丰大运行方式下包含特高压直流输电通道的仿真模型,基于系统稳定性判据,仿真分析了雷击造成各条特高压直流输电通道单极/双极闭锁时,降压运行控制和直流紧急功率支援控制对送端电网安全稳定性的影响。研究结果对确保含特高压直流输电系统的电网安全稳定运行具有参考价值。     

环网式三端直流输电系统及直流断路器应用的分析与仿真

分析了多端直流输电系统的基本原理,利用 PSCAD/EMTDC 软件建立了多端直流输电系统仿真模型,并建立了含直流断路器的多环网式多端直流输电系统模型,通过仿真研究了直流断路器开断直流输电线路的过程,分析直流断路器在环网式多端直流输电系统中的作用.对直流断路器切除环网式三端直流输电系统一条输电线路的过程及切除故障换流站分别进行了仿真分析.仿真结果表明,当利用直流断路器切除环网式多端直流输电系统的一条输电线路时,输电线路的电流重新分配,能保证功率输送的连续性.在这种情况下,对各个换流站输出或输入的功率影响不大,对与直流系统连接的交流输电网影响很小.当切除故障换流站后,该系统最大限度地保持功率传输及电流的有效分配,保持稳定运行     

±660kV直流输电系统单极运行方式下过电压研究

以宁夏电网2010年宁东-山东±660 kV直流输电系统单极运行方式为基础数据,应用电力系统全数字仿真系统(ADPSS),建立包含直流输电工程在内的局部电磁暂态模型,通过机电-电磁混合仿真计算,研究当发生交流故障、直流故障时,系统各中枢点电压情况、主要输电线路功率变化情况、直流系统电压情况以及直流线路功率变化情况,重点对直流附近区域过电压的情况进行分析。     

混合级联型多落点直流输电系统交流系统故障协调控制策略

混合级联型多落点直流输电系统整流侧为换相换流器（LCC）,逆变侧为LCC和模块化多电平换流器（MMC）组串联的拓扑结构,可以有效抑制换相失败,具备大容量功率传输的优势。建立了单极混合级联型多落点直流输电系统,针对系统中LCC送受端交流故障引发的直流功率降低、逆变侧换相失败以及受端低端MMC子系统产生的功率反向问题进行了研究,提出了一种提升系统稳定性的协调控制策略。该策略通过改变逆变侧直流电压来维持交流系统故障后功率传输的稳定性,可防止受端MMC功率反送。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提协调控制策略的有效性。     

直流调制对南方电网交直流混联输电系统暂态稳定裕度的影响

交直流混联输电系统中,直流系统的控制及调制措施对系统的暂态稳定具有重要影响。以南方电网2005年丰大运行方式下,贵广直流单极运行、天广直流双极运行为例,当北通道交流输电系统发生扰动时,研究了直流系统在一定的控制方式下,调制增益的变化对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;分别取北通道功率变化率及南通道功率变化率为调制信号对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;考察了直流系统运行在不同控制方式下时,大方式调制和双侧频率调制等措施对混联系统暂态稳定裕度、送端电网机组及直流系统的影响,研究结果对实际电网运行中直流调制措施的制定具有一定的参考价值。     

基于爱泼斯坦方圈的直流偏磁实验及分析

在高压直流输电的单极大地运行方式中,直流电流通过接地的中性点流入变压器绕组会给电力变压器造成危害。随着直流输电的应用和发展,直流偏磁问题已经得到越来越多的重视。对于直流偏磁问题的研究不仅有利于揭示直流偏磁机理,而且对变压器的设计和运行有着重要的指导意义。本文利用爱泼斯坦方圈进行了直流偏磁测试。通过对励磁电流各次谐波的分析,研究了直流偏磁对励磁电流及饱和铁心的影响。     

雷击高压直流线路杆塔仿真研究

雷击高压直流线路杆塔时,由于预先存在的直流工作电压对杆塔间隙的电气强度可能带来较大的影响,因此线路的耐雷性能与交流情况的不同.作者建立了雷击直流线路杆塔时的线路模型、杆塔模型、闪络判据等,采用仿真软件PSCAD/EMTDC对雷击直流线路杆塔的过电压和闪络进行了仿真分析,讨论了各种运行方式下直流工作电压对线路耐雷性能的影响.仿真分析结果表明: 500kV单极-金属回线运行与双极±500kV运行时,正极线的耐雷水平基本相同,负极线的耐雷水平远高于正极线;-500kV单极-金属回线运行时线路的耐雷水平最高.     

三广直流工程融冰运行方式仿真试验

三广直流工程的直流线路必须考虑合适的防冰对策。文章借助于实时数字仿真器与直流控制保护仿真系统模拟了三广直流工程的各种运行方式,提出了采用一极功率正送、另一极功率反送的融冰运行方式。该融冰运行方式不需要改动主接线方式,也无需修改直流控制保护系统的软硬件系统。仿真结果表明,该运行方式可在与交流系统交换有功功率较小的情况下达到融冰的效果,符合冬季调度方式的要求。     

地电流对电力变压器影响研究

介绍了对南方电网和华东电网在直流输电系统以单极大地回路方式运行时直流接地极地电流对电力变压器的影响以及缓解措施的调查情况,并对接地极地电流对电力变压器的影响进行了分析研究,提出应根据实际运行情况采取合适的保护措施。     

西门子接地极母线差动保护原理及误启动原因

为了解西门子接地极母差保护误动原因,基于贵广直流输电系统接地极母线差动保护(EDP)的配置方式,结合接地极母线差动保护的原理,深入分析了接地极母线差动保护在直流系统不同运行状态下的差流算法和动作判据。根据贵广直流输电系统中接地极母线差动保护与直流站控系统、极控系统之间的相互配合关系及该保护的实际运行情况,认为直流系统运行状态丢失导致该保护的误启动进而提出了直流保护系统对直流系统运行状态识别的改进方法,为日后直流输电系统的安全运行提供借鉴作用。     

地电流对电力变压器影响研究

介绍了对南方电网和华东电网在直流输电系统以单极大地回线方式运行时直流接地极地电流对电力变压器的影响以及缓解措施的调查情况,并对接地极地电流对电力变压器的影响进行了分析研究,提出应根据实际运行情况采取合适的保护措施。     

基于EMTDC的HVDC极控制的建模与仿真

为了配合高压直流输电系统在我国的发展,介绍了高压直流输电极控制系统的基本结构和工作原理,运用PSCAD/EMTDC仿真软件对极控系统中的最主要功能,如定电流控制、定电压控制、定熄弧角控制以及限幅环节进行了数字建模,并应用于Cigre的HVDC标准测试系统,对4种工况进行仿真计算,仿真结果表明该极控系统具有良好的跟踪设定参考值变化的能力;当交、直流系统发生故障时,控制系统调节快速,能迅速抑制故障,并使故障恢复后直流输电系统能平稳过渡到稳定工况,说明所建仿真模型的正确性。     

电流源型混合直流输电系统建模与仿真

为解决传统直流输电系统换相失败问题,针对电压源型混合直流输电系统存在直流故障难以处理、平波电抗与直流电容容易产生谐振、无法进行潮流反送等缺点,分析了一种新型电流源型混合直流输电系统,其特点是整流侧采用传统的电网换相换流器,逆变侧采用基于全控型器件的新型电流源型换流器。重点推导了电流源型换流器在dq旋转坐标系下的低频和稳态数学模型,并设计了相应的控制器和控制策略。在PSCAD/EMTDC中以葛南直流系统为基础搭建了电流源型混合直流系统。详细阐述了启动和潮流翻转的步骤和过程,测试了逆变侧发生三相短路故障下系统的响应和恢复特性,研究了系统的直流故障自清理能力和重启动策略。仿真结果表明,该系统具有良好的性能,是直流输电系统在远距离、大功率应用领域一种可行的改进方案。     

±660kV中蒙直流工程送端孤岛运行方式最小功率启动研究

直流输电系统为快响应特性系统,且存在最小电流运行方式对应的最小输送功率,以保证直流系统正常换相不发生断流现象;火电机组有慢响应特性,达到额定功率需要较长时间,因此送端孤岛运行方式下直流解锁过程与火力发电厂机组特性要相互协调配合。对送端系统孤岛运行方式下±660kV中蒙直流系统最小启动容量的选择和影响因素以及解锁过程进行了分析,提出需要注意直流解锁过程中引发的自励磁现象,结论可为规划阶段送端电源组织方式和投产后系统运行方式的制定提供参考。