基于多馈入直流评估指标的江苏电网安全稳定性研究

针对多馈入直流的接入对江苏电网安全稳定性会产生较大影响的问题,建立基于多馈入等效短路比、多馈入影响因数和换相失败系数对多馈入直流接入电网的安全稳定性评估方法,并应用于江苏电网安全稳定性仿真分析计算中。多馈入影响因数指标计算结果表明,江苏电网属于强交流系统,其安全稳定性较高,满足安全稳定运行要求。其中锦苏直流位于受端中心,容量较大,严重故障下容易发生换相失败。通过在锦苏直流近区电网安装动态无功补偿装置能够改善直流换相失败问题。     

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     

Statcom对多馈入直流输电系统换相失败恢复过程的影响

多馈入直流输电系统(MIDC)可以实现大容量的功率传输,运行方式也更加灵活,但同时也增加了系统的复杂程度,带来的问题也不少。换相失败是常见的故障,会造成系统直流电流增大、换流母线过电压,除了会在本回路造成多次后续的换相失败外,更严重时还会影响到其他回路,使多条回路同时发生换相失败,引发直流闭锁。因此,换相失败后的恢复问题普遍受到人们关注,如何把换相失败的时间及范围控制到最小关系着整个多馈入系统能否稳定运行。文章提出了静止无功补偿器Statcom接入系统等效加强了交流系统的强度,扩大了系统的稳定运行区域,从而可以达到改善换相失败后的恢复过程的目的。     

谐波对多馈入直流输电系统换相失败的影响

从换相失败的产生机理出发,分析出谐波引起换相失败的根本原因,提出了电压时间面积的分析方法,同时定义并计算出了5、7、11、13次主导谐波分别导致换相失败时的换相失败临界偏移角和临界比例系数。以实际上海多馈入直流输电系统为例,通过电网等效谐波模型及Ward等值算法,利用Matlab计算出背景谐波造成的直流接入点电压偏移量,给出各谐波引起换相失败的临界条件并进行了仿真验证。最后提出了直流工程中防止谐波引起换相失败应满足的条件。所得结论对于交直流电网的规划与运行有实际参考作用。     

特高压直流输电中直流偏磁引起的谐波对换相失败的影响研究

为了研究特高压直流输电中直流偏磁引起的谐波对换相失败的影响,利用谐波换相电压时间面积的分析方法,分析直流偏磁引起的谐波与换相失败的关系。首先,在PSCAD/EMTDC中搭建了±800 kV特高压直流输电模型,并对双极平衡的运行工况以及单极—大地运行工况下,发生故障时,谐波、励磁电流、熄弧角以及阀电流的情况进行仿真。其次,对仿真结果进行分析,发生直流偏磁引起的谐波对换相失败有一定影响。最后,利用谐波的换相时间面积进行定量的计算。结果表明,直流偏磁引起的谐波会增大换相失败的风险。     

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。     

多馈入直流同时换相失败案例分析及仿真计算

随着特高压直流工程的大规模建设,交直流系统之间与直流系统之间的关联越来越紧密。受端电网单一交流故障可能引发多直流同时换相失败,对送受端电网造成冲击。对一起因受端电网交流故障引发的多馈入直流同时换相失败故障案例,采用机电暂态仿真分析换相失败对送受端电网的影响,采用机电—电磁混合仿真方法分析多馈入直流系统间的相互影响,并确定故障可引起直流换相失败的交流线路范围,最后给出了相关建议。     

面向电网规划的多馈入直流换相失败功率冲击模拟方法

多直流馈入受端电网的交直流、多直流耦合交互特性显著,由交流故障引发的多回直流换相失败问题已经成为影响受端电网安全稳定运行的关键约束。但在电网规划阶段,因缺乏直流工程的实际参数,相关部门仍采用CIGRE推荐的准稳态简化模型开展电网安全稳定分析计算,获取的直流换相失败对交流电网的功率冲击特性严重偏离实际情况。在综合考虑直流近区无功支撑能力对换相失败恢复的影响,并计及因多馈入直流间交互作用导致的非换相失败直流功率扰动基础上,提出一种提高多馈入直流换相失败对交流电网功率冲击模拟精度的仿真方法。实际多馈入直流受端系统的仿真算例验证了该方法的有效性。     

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。     

高压直流输电系统换相失败及其相关问题研究

换相失败是交直流输电系统最常见的故障之一,连续的换相失败还会引发直流闭锁,影响系统稳定运行.因此如何避免换相失败发生并在故障后使直流系统平稳而快速地恢复,是保证日益扩大的交直流并联系统安全运行的重要课题.详细分析了目前国内外直流输电系统换相失败问题的研究现状,综述了换相失败的发生机理、研究方法和预防措施.从电压交互影响、谐波传递、混合仿真等方面对多馈入直流输电系统换相失败研究中亟待解决的问题和研究思路进行了探讨,给出了今后该问题的研究方向和重点.     

适应多直流馈入受端电网的柔性直流配置方法

远方清洁能源经直流大容量远距离送入负荷中心是电网的发展趋势。加强交流网架等传统措施已不能满足多直流馈入受端电网安全稳定运行需求,迫切需要研究柔性输电新技术的应用可行性。首先分析了多直流馈入受端电网安全稳定运行面临的风险与挑战。结合柔性直流输电技术优势,针对潮流分布不均导致的交流断面输电能力受限问题,提出了支撑断面输电能力最大化的柔性直流布局方法,并量化了柔性直流并网后断面输电能力提升效果。针对交流故障诱发多回直流同时换相失败问题,提出了降低两回直流同时换相失败风险的柔性直流配置方法,并量化了诱发两回直流同时换相失败的交流系统故障区域降低效果。以河南电网实际数据为例验证了所提方法的有效性。在关键输电断面配置柔性直流可充分挖掘现有输电设备潜力、提升断面输电能力,显著缩小引起两回直流同时换相失败的交流故障区域范围,提升电网安全稳定运行水平。     

2015年特高压规划电网华北和华东地区多馈入直流输电系统的换相失败分析

基于2015年“三华”特高压规划电网的丰大运行方式,采用机电暂态仿真软件PSD-BPA,对华北、华东地区多馈入直流输电系统换相失败问题进行深入研究。研究结果表明,华北、华东地区任一直流发生单/双极闭锁故障时,均不会引起其他直流发生换相失败;华北地区大部分直流逆变站换流母线附近三永故障,不会导致其他直流换相失败;华东地区...     

基于高压直流换流站站域信息的交流线路距离保护方法

为了解决发生换相失败时基于工频相量的交流线路距离保护将会受到影响而无法可靠判别故障的难题,提出了一种基于高压直流换流站站域信息的交流线路距离保护方法。因为未发生换相失败期间,距离保护可以准确地识别故障位置,所以可以考虑在换相失败期间闭锁距离保护,以避免其受到换相失败的影响。逆变器正常换相时,直流侧电流与交流侧电流基本相等,而换相失败时直流侧电流将远大于交流侧电流,利用此故障特征可对换相失败进行检测。基于换流站站内换相失败信息的检测与共享,可对传统距离保护的性能进行改善。在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立高压直流输电系统模型,对所提出保护方法的性能进行验证。仿真结果表明,新提出的距离保护可以避免换相失败对其的影响,在交流线路区内、外发生不同类型的故障时均能准确、可靠地判别故障位置。     

华北电网直流多馈入系统动态特性实时仿真

根据特高压电网规划,2015年将有4回直流落点华北地区,届时交直流相互作用更为复杂。换相失败为直流系统最常见故障。在综述了直流多馈入系统换相失败问题的基础上,提出利用逆变站换流变压器阀侧电流作为判别换相失败的方法,并在实际工程中验证了其有效性。使用Hypersim实时仿真程序建立了2015年三华电网等值网络的仿真模型。...     

基于动态相量理论的高压直流系统换相失败暂态特性

在交直流互联电网中,受端交流电网故障很有可能会引发直流系统换相失败。基于动态相量理论和开关函数方法,建立换相失败下直流系统注入交流电网的等值工频电流的模型。结合直流系统换相过程的机理,分别分析了临界换相失败、轻微换相失败、较严重换相失败和严重换相失败这4种典型换相失败场景下的换流桥电流开关函数表达式,以及相应的故障等值工频电流的暂态特性,通过分析表明该等值工频电流的暂态特性有别于纯交流系统。最后,利用国际大电网会议的高压直流输电标准化测试系统,验证了理论分析的正确性。     

2018年多直流馈入江苏规划电网连锁换相失败分析

针对2018年多直流馈入江苏规划电网,基于电力系统仿真程序PSD-BPA,研究了受端交流系统故障导致直流连锁换相失败及闭锁的问题,总结了多馈入交互作用因子以及节点电压交互作用因子在实际电网中的应用规律。由于江苏电网多回直流之间存在一定的相互耦合作用,当交流系统中主要线路发生故障后,会引起多条直流的连锁换相失败。此外,由于耦合程度的大小,相比于直流换流母线处发生故障,直流逆变站邻近交流母线故障后会造成更多直流的连锁换相失败。由于减轻多直流间交互作用的措施多数投资较大,江苏电网应在实际运行时给予这些交流母线故障更多的关注。     

华东多直流馈入系统换相失败预防和自动恢复能力的优化

根据华东电网2013年夏季大负荷方式BPA动态等值数据,在电磁暂态程序中采用了与直流工程控制保护一致的详细模型建立华东电网多直流馈入输电系统研究模型,实现了南瑞集团公司、许继集团有限公司以及ABB集团多种技术路线直流控制保护详细模型的有效结合。对华东地区六回直流工程中采用的换相失败预测方法和低压限流参数进行对比分析,给出各工程间参数的差异。在此基础上,研究了优化换相失败预测参数、增加定关断面积法、增大额定关断角对抵御换相失败的作用。最后,通过对低压限流环节参数和瞬时电流限制的研究,提出了直流换相失败后的恢复策略,研究结果可为直流系统运行提供技术参考。     

一种抑制连续换相失败的非线性VDCOL控制策略

换相失败是高压直流输电系统(High Voltage Direct Current, HVDC)中常见的故障之一。为了降低连续换相失败发生的概率,提出了一种基于非线性动态VDCOL低压限流控制器(VoltageDependentCurrentOrderLimiter,VDCOL)设计方案。针对常规VDCOL直流电流调节指令灵敏度较低的特点,所设计的非线性动态VDCOL控制策略将系统故障严重程度同时考虑在内,根据电压大小动态调节VDCOL控制器的控制曲线,提高直流电流指令在系统故障期间的响应速度,达到尽快限制直流电流来降低发生连续换相失败概率的目的。在PSCAD/EMTDC仿真环境中,使用国际大电网会议(International Council on Large Electric Systems, CIGRE)标准模型对所提控制方法进行验证。仿真表明,所提非线性动态VDCOL控制器在短路故障时可以抑制连续换相失败,并且有利于快速恢复系统的直流电压和传输功率,保证输电系统正常运行。     

预防多馈入直流输电系统换相失败的直流功率控制方法

为了预防多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败的问题,提出了一种直流功率控制方法。在定量分析直流功率对逆变侧换流母线电压影响的基础上,利用回降故障直流功率、增大系统电压稳定裕度的方法防止换相失败。该方法根据逆变器之间的相互作用关系,将多馈入直流输电系统换相失败分为2种不同场景,针对不同场景设计了相应的直流功率控制策略,并给出了对应的直流功率控制启动判据,计算了直流功率调节量及其调节速率。在PSCAD仿真平台搭建多馈入直流输电系统模型,所提出的直流功率控制方法能够有效避免多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败。     

宾金特高压直流换相失败保护的研究

随着特高压直流输送容量的增大,换相失败所造成的功率波动越来越严重,可能会引起交流电网失步的严重后果,这已经成为换相失败保护动作的重要外部约束条件。通过对宾金直流换相失败进行分析,得到交流系统对换相失败引起的直流功率跌落次数和故障持续时间的承受能力。之后分析了原有换相失败保护的原理、判据以及动作策略,针对不满足交流系统承受能力的连续换相失败故障提出了增加双极换相失败加速段保护的优化方案,并给出了保护判据、逻辑时序、定值延时及动作策略。最后,对提出的双极换相失败加速段保护设计了相应软件程序,在与实际工程一致的控制保护仿真试验平台上进行了仿真试验,验证了新方案的可行性和可靠性。优化方案已成功应用于宾金特高压直流输电工程。