特高压直流输电工程直流分压器动态特性及其引起的误闭锁机理研究

为研究直流分压器暂态特性引发特高压直流误闭锁的机理,首先求取了直流分压器的传递函数。特别地,对其二次侧放电回路击穿后的暂态过程进行理论推导。分析表明,直流分压器二次侧放电回路击穿后即使一次侧直流电压维持不变,电压测量值也需经历一个百毫秒级的暂态过程,方能恢复正常水平。其次,针对某特高压直流因整流站直流分压器异常引发闭锁的实例进行分析,研究了特高压直流整流侧电压指令测量异常的工况下,控制保护系统各环节的响应特性,阐明了该工况下直流电压、电流异常降落的原因,揭示了直流误闭锁机理。第三,基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性,进而有针对性地提出了反事故措施建议,并利用仿真结果验证了措施的有效性。最后,对逆变站直流分压器二次侧放电回路击穿后暂态特性的分析表明,逆变站直流分压器二次侧放电管击穿短路不会导致直流系统控制保护系统异常响应,甚至发生闭锁事故。     

直流保护策略对特高压换流站过电压与绝缘配合影响的仿真分析

特高压直流换流站作为特高压直流输电工程的枢纽,其绝缘配合方案对工程的技术经济性能影响较大。为研究特高压直流换流站绝缘配合研究中出现的直流系统保护策略对换流站过电压与避雷器配置的影响,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立了糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程的直流暂态过电压仿真模型,仿真分析了高端换流变YY阀侧接地和接地极线或金属回线接地故障下直流保护策略对直流暂态过电压和避雷器应力的影响。研究结果表明,直流系统保护策略对换流站绝缘配合有较大影响,糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程换流站中性母线避雷器配置方式或直流保护策略需要在云南至广东±800kV特高压直流输电工程基础上进行改进。工程中若不能减小换流器直流差动保护和中性母线过电压保护的延迟时间,则建议增加中性母线避雷器E1H和E2H的并联台数以满足设计要求。     

特高压锦屏换流站因雷击造成双极闭锁故障分析

依据2015年9月特高压锦屏换流站因雷击造成双极闭锁故障的事故,结合极控故障录波及极保护动作情况,理论分析故障原因,提出在特高压换流站直流分压器二次放电间隙处串联压敏电阻的反措建议,有利于直流系统的可靠稳定运行。     

团林换流站高压直流电压异常波动分析与处理

2011年5月5日,±500 kV团林换流站直流线路低电压保护先后动作两次,通过对故障录波分析、RTDS仿真、理论计算等方法判断实际直流线路无故障,动作原因为团林换流站高压直流母线分压器测量电压异常波动引起。笔者介绍了团林换流站高压直流电压异常波动详细过程及原因,并提出了对直流分压器二次测量回路进行接地故障点检测的建议,成功解决了高压直流电压异常波动故障,消除了可能引起直流系统停运的隐患。     

特高压直流分压器传变特性及其对电压突变量保护影响

直流分压器是特高压直流输电控制保护系统的数据源头,其传变特性对直流线路保护适应性提出了新的课题。针对这一问题,从直流分压器的传变特性分析着手,建立了直流分压器分压回路等值电路模型,推导了直流分压器的传递函数,分析了其阶跃响应动态性能。特别地,研究了二次分压板拓扑结构以及低通滤波器截止频率对传变特性的影响。利用PSCAD/EMTDC,构建了西南某特高压直流电磁暂态仿真模型,仿真研究了直流分压器传变特性对电压突变量保护的影响规律。研究表明,当二次分压板取消低压臂电容时,故障后分压器二次侧感受到的电压突变量较实际电压突变量更大,有利于提升电压突变量保护的灵敏性,提升保护抗过渡电阻的能力。研究结论可为特高压直流输电系统直流分压器选型提供指导。     

基于场路结合思想的风电机组接地网冲击特性研究

在雷击过程中,雷电流沿风电机组塔筒注入接地网,会引起接地网的地电位升高。为更好地研究雷击产生的暂态过电压对风电机组及其输变电设备产生的影响,采用场路结合的思想建立接地网暂态电路模型,对雷击引起的地电位升高进行系统仿真计算。计算结果表明:由于雷电流波头频率很高,与电阻相比接地体本身的电感效应非常明显,将引起接地网的地电位大幅度升高;暂态过电压将对地下传输、通信和控制电缆最外层绝缘造成破坏,严重时甚至会造成局部放电。     

含风电特高压直流系统单极接地故障暂态特性研究

大型风电能源基地通过特高压直流工程外送时,风机的接入使电网运行特性更加复杂多变,有必要研究单极接地故障下含风电场的特高压直流系统暂态特性。文中建立了风电接入的特高压直流系统电磁暂态仿真模型,通过等效模量法分析了单极接地故障下直流侧过电压的产生机理,讨论了交流侧及风机并网点电压波动的原因;在此基础上,研究了接地点位置、端部阻抗、功率输送等因素对系统电磁暂态特性的影响及规律。结果表明,双极运行下单极接地故障发生在线路中点时,健全极过电压最大;直流滤波主电容对健全极过电压影响较大;故障时无功功率不平衡导致风机接入点电压升高,该过电压与系统功率输送有关,可引起风机高压脱网并使故障继续扩大。文中获得了含风电特高压直流系统及风机的暂态特性及影响因素,对于指导过电压的抑制具有重要的参考价值。     

同塔双回直流换流站雷电侵入波特性

以单回直流系统的换流站为基础,搭建一个同塔双回直流换流站系统,利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP,仿真计算同塔双回直流系统换流站直流侧的雷电侵入波过电压,以研究换流站的雷电侵入波特性和分析同塔双回和单回直流系统雷电侵入波特性的差别。结果表明,同塔双回直流系统换流站雷电侵入波过电压幅值与雷击形式、雷击点、系统运行方式以及工作电压极性均有关系,而且在直流侧的这个过电压幅值比起单回直流系统的要小。     

厦门柔性直流换流站保护系统信号回路改进方法研究

结合厦门±320 kV柔性直流换流站"12.13"跳闸事件及换流站直流控制保护系统动作特性,对柔性直流换流站典型的控制保护系统信号回路进行研究。针对直流分压器二次回路设计缺陷,提出了3种改进方法。给出了详细电路,并通过仿真验证了3种方法的可行性。结合柔性直流换流站的工程实际应用,对3种方法进行深入分析,指出了各自的优缺点及改造中的注意事项,同时提出下一步研究计划。     

一种提升直流分压器保护间隙耐压水平的新方法

对特高压换流站由于直流场遭受直击雷而导致双极闭锁的问题,采用一种提升直流分压器保护间隙耐压水平的新方法,避免了由于直流场遭受直击雷而导致双极闭锁的严重隐患。应用结果表明,直流分压器过电压保护间隙回路串接压敏电阻对其耐压水平有着显著提升。     

雷击引起风电场的地电位升高问题

雷击是影响风力发电场运行安全的主要因素之一。在雷击过程中 ,雷电流沿塔筒注入风电场接地网 ,将会引起接地网的地电位升高。这些暂态过电压将对风力发电机组及其输变电设备的正常运行造成影响。通过建立相关的风电场接地网模型 ,对雷击暂态过电压进行了计算分析     

特高压直流保护与避雷器动作特性配合分析

随着电压等级升高,特高压直流输电工程的过电压水平也明显增大,而直流控制保护整定和避雷器参数配置又都是从各自的角度出发进行选择的,因此,十分有必要对控制保护与避雷器动作特性的配合进行研究。用于特高压直流换流站绝缘配合研究的控制策略往往采用国际大电网会议（international council on large electric systems, CIGRE）推荐的简化控制策略,基于简化控制策略的保护动作时序和实际有一定差异,会对过电压和避雷器的仿真结果有较大影响。基于云广特高压直流输电工程实际控制保护策略,通过理论分析和仿真研究了交流侧相间冲击、最高YY换流变阀侧接地和金属回线开路3种典型过电压工况,对比了云广特高压工程实际控制保护不同的时延对避雷器动作特性的影响。在这3种工况下,云广特高压工程实际控制保护策略与避雷器配合满足运行要求,保护时延还有一定的可调节裕度,可供其他直流工程参考借鉴。     

±1 100 kV特高压换流站直流操作过电压研究

基于准东—四川±1100 kV特高压直流输电工程,详细分析了特高压直流换流站阀厅和直流场的操作过电压机理,并仿真计算了高压端Y/Y换流变阀侧绕组接地、低压端Y/Y换流变阀侧绕组接地、交流侧相间操作冲击、逆变侧失交流电源、全电压起动和逆变侧闭锁而旁通对未解锁等故障在换流站设备上产生的过电压值,给出了准东换流站相应避雷器承受的最大过电压和能量。计算结果可为该特高压工程换流站设备的绝缘配合及相关设备选型、试验提供重要依据。     

柔性直流电网结构对单极接地故障过电压的影响

柔性直流电网的优势之一是其运行方式灵活可变,考虑到未来在检修等工况下系统可能采取不同的电网结构继续运行,而对于采用架空线的柔性直流电网,直流线路极易发生单极接地故障,因此有必要对不同电网结构下直流线路单极接地故障的过电压水平进行研究。搭建了基于环型四端柔性直流工程的过电压仿真模型,研究了柔性直流电网直流侧接地故障下的暂态过电压特性,计算分析了直流线路发生单极接地故障时,4种柔性直流电网结构下换流站内、外关键节点和设备上的过电压水平。研究表明,伪U型结构下系统的过电压水平相对较低,折线型和真U型电网结构下系统的过电压水平相对较高。不同电网结构对换流变压器阀侧对地电压和换流站母线过电压的影响规律相似。     

特高压直流输电线路故障暂态信号高频特性研究

为研究特高压直流输电线路暂态保护,需要对故障暂态信号高频量的频率特性进行深入研究。分析特高压直流输电线路故障机理,提出由平波电抗器、直流滤波器和PLC滤波器组成特高压直流输电"线路边界"并分析其频率特性。根据云广特高压直流输电系统实际参数,建立云广特高压直流输电仿真模型,对特高压直流输电线路雷击、接地短路、高阻接地以及换相失败进行仿真分析,对各故障暂态信号进行频谱分析并对区内、区外故障的频谱特性进行比较,得到同一种故障在区内、区外故障时故障暂态信号的频率特性特点。     

新型大容量调相机在特高压直流输电中的应用研究

结合特高压直流输电大规模应用带来的无功动态调节问题,通过调相机与其他无功装置的优缺点比较,对调相机运行特性仿真分析,以及一起受端换流站调相机应用效果分析,证明其优良的次暂态、暂态、稳态特性适合在直流输电系统发生低电压及过电压故障时,发挥其逆向无功调节特性,对于快速恢复故障作用明显。     

±800 kV溪洛渡-浙西直流输电工程换流站直流暂态过电压

特高压直流换流站的过电压水平对换流站设备的绝缘配合和系统的安全可靠运行等方面都有直接影响。基于溪洛渡-浙西±800 kV特高压直流输电工程,对两端换流站的高压端Y/Y换流变压器阀侧绕组接地、低压端Y/Y换流变压器阀侧绕组接地、交流侧相间操作冲击、全电压起动和直流极线接地等典型故障工况进行了仿真研究,给出了溪洛渡换流站和浙西站的相应避雷器承受的最大过电压和能量。计算结果可为该特高压工程换流站设备的绝缘配合设计及相关设备的选型、制造和试验等提供依据。     

团林换流站电压突变量保护研究

根据团林换流站电压突变量保护动作现场反馈的信息进行故障原因分析,判定为测量系统故障造成保护动作。基于直流电压信号测量传输回路和直流分压器的结构分析,指出了发生故障的最小区域。通过与换流站运行的控制保护设备完全相同的试验系统进行相关的验证,并进行RTDS仿真试验。结果表明,直流分压器测量回路故障造成保护动作,保护动作行为正确。最后,给出了解决问题的建议。     

考虑风机动态特性的大扰动暂态过电压机理分析

在大容量直流和高占比新能源集中接入的电网背景下,暂态过电压问题极大地制约了直流输电能力和风电并网容量,亟须进一步深入研究考虑风机动态特性的大扰动暂态过电压机理及影响因素。文中从理论推导和仿真分析2个方面开展研究,首先推导了交直流故障后换流站和风机侧暂态电压幅值的理论计算公式;然后分析了交直流故障引发暂态过电压的机理及主要影响因素;最后结合仿真分析了风机低电压穿越期间不同有功、无功特性对暂态过电压的影响,通过实际系统算例进行了仿真验证。研究结果表明,风机低电压穿越特性将使得风电场成为换流站之外另一个导致暂态过电压的"无功源",低电压穿越期间风机有功出力越小及无功出力越大将导致暂态过电压越严重。     

永磁直驱风力发电系统最大功率追踪策略研究

为研究特高压直流输电线路暂态保护,需要对故障暂态信号高频量的频率特性进行深入研究。分析特高压直流输电线路故障机理,提出由平波电抗器、直流滤波器和PLC滤波器组成特高压直流输电“线路边界”并分析其频率特性。根据云广特高压直流输电系统实际参数,建立云广特高压直流输电仿真模型,对特高压直流输电线路雷击、接地短路、高阻接地以及换相失败进行仿真分析,对各故障暂态信号进行频谱分析并对区内、区外故障的频谱特性进行比较,得到同一种故障在区内、区外故障时故障暂态信号的频率特性特点。