减小交直流电网无功交换的无功控制策略研究

为了解决直流工程小功率运行时过剩的无功功率给交流电网的稳态调压带来的困难,一般的做法是通过增设站内感性低压电抗器或静止无功补偿器吸收过剩无功,或者是通过调节交直流系统的运行方式来改变换流器消耗的无功,以实现交直流电网无功交换的平衡。在对不同技术路线的直流控制保护系统采用的换流器辅助无功控制策略(换流器无功控制与低负荷无功优化功能)进行详细的分析研究基础上,采用实验方法推导出换流器的无功消耗与点火角/熄弧角、直流电流之间的相互关系,表明提高最小关断角可吸收过剩无功,有效解决直流系统小功率运行时的交流电网电压升高的问题。同时针对直流工程广泛采用的低压电抗器或弱交流系统采用的静止无功补偿器参与换流站无功控制策略与无功平衡的配合进行了深入的探讨研究。实验证明所提出的方法能有效解决直流小功率运行的无功过剩问题,同时简化换流站无功配置,可在直流工程中加以借鉴运用,具有较好的适用性。     

基于ADPSS大区电网混合仿真的直流系统辅助控制建模

在基于ADPSS的大区交直流电网混合仿真中,直流输电控制模型不够完善,影响直流系统的运行特性。对直流控制器原理进行研究,探讨了直流系统无功消耗、关断角、换相角、直流电流等变量之间相互关系,利用程序自定义功能,建立了考虑分接头调整和无功补偿装置投切联合控制的直流辅助控制模型。仿真分析了大区电网直流功率提升时辅助控制模型的动作特性,验证了模型的正确性和有效性。仿真结果表明,辅助控制模型能够维持换流站的无功平衡,将直流运行参数控制在合理范围内,减少“换相失败”发生的风险,适用于大规模电网的运行特性和协调控制研究。     

特高压直流分层接入工程主回路稳态参数的分析与计算

在高压直流工程规划设计初期,需要对主回路稳态参数进行计算。首先把特高压直流分层接入系统简化为2个单层系统,归纳了单层工程进行主回路稳态参数计算方法。分析证明了低功率情况下提高换流器无功消耗的两种方法,相应地提出两种无功校验的算法。在低功率情况下,分层工程若一个系统由于无功要求需提升直流电流,则会导致各系统无功校验后的直流电流不一致。针对此问题,提出了层间计算的解决方法。取各层系统直流电压的最低值作为层间控制电压,用此电压调整换流器的其他控制参数。调整后关断角、理想空载直流电压和换流器无功消耗的变化规律用Matlab分析给出。最后,用算例进行了稳态运行特性分析,验证了本文提出算法的合理有效性。     

基于直流输电无功控制的多直流馈出电网交流系统过电压最优抑制策略

为解决多直流集中外送电网在单回直流故障期间交流电网出现的过电压问题,提出了一种基于高压直流输电无功控制的过电压最优抑制策略。对直流输电系统外送功率受阻时交流系统过电压的机理进行了研究。研究表明,在直流输电系统换相失败或线路故障重启期间,换流器消耗无功明显减少,在交流侧滤波器切除之前,交流系统无功严重过剩,导致换流站交流母线出现较为明显的电压抬升,甚至出现过电压。基于该机理提出了过电压抑制策略,该策略在单回直流故障期间,短时提升近区健全直流逆变侧关断角γ及直流电流指令,在保持健全直流外送功率不变的基础上,增加整流侧换流器的无功消耗,从而抑制过电压的策略。基于最优控制器的设计方法,给出了过电压抑制环节的设计过程及实施方法。中国西南某双直流馈出电网实际仿真算例验证了该抑制环节的有效性。     

背靠背直流输电系统的QPC功能策略优化

直流输电系统低功率运行时,换流器消耗的无功小于交流滤波器提供的无功.直流低负荷无功控制QPC通过调大触发角或熄弧角来增大换流器的无功消耗,抑制无功过剩,但整流侧因分接开关过应力的限制,常使换流器消耗过剩,无功能力受限.利用背靠背直流工程无直流线路、直流电压无需严格控制的特点,对QPC功能策略进行了优化,通过降低直流电压,增大整流侧QPC功能的调节范围.在RTDS实时数字仿真平台上基于实际直流工程模型进行验证,结果表明优化后的QPC功能策略能有效增大整流侧无功调节范围,从而改善整流侧无功过剩对交流系统的影响.     

背靠背混合直流的无功协调控制策略研究

常规直流的低负荷无功控制功能会使常规直流运行在较大的触发角或关断角状态下,从而造成换流阀应力增大,损耗增加;常规直流的关断角备用控制功能会造成常规直流系统状态的改变,引起功率波动。为了降低上述负面影响,以云南异步联网工程为背景提出了一种适用于背靠背混合直流输电系统的无功协调控制策略。该策略针对传统直流在低负荷运行及交流滤波器投切瞬间2种无功工况下,利用柔性直流输电精准快速的无功调节能力,优化混合直流的无功特性,达到平衡系统无功,改善系统运行动态特性的目的。最后在PSCAD/EMTDC环境中搭建了云南异步联网工程的电磁暂态模型,仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于多回直流功率转移的受端电网节假日期间电压控制

节假日期间,电网负荷大幅下降,潮流轻载导致容性无功过剩,电压显著升高。对于多直流馈入受端电网,受直流换流站内绝对最小滤波器投入组数的制约,密集落点的多个直流换流站在直流低功率运行方式下会同时向交流电网注入大量容性无功,导致电网电压大幅升高且难以通过常规电压调整手段控制。提出了考虑多回直流功率转移的电压控制策略,在不改变直流总送电计划的基础上,通过优化分配多回直流的功率来改变直流与交流电网的无功交换数量,进而有效降低电网电压。华东电网实际案例和仿真计算均显示,在多回直流之间进行有功功率转移能有效地改善多直流馈入受端电网的无功潮流分布,合理控制系统电压。     

送端弱系统对特高压直流工程调试和运行的影响

特高压直流系统输送容量大、无功消耗大、控制复杂,而弱送端系统网架和电源构成简单,直流故障或扰动给电网运行控制带来诸多问题,分析特高压直流工程弱送端系统在电网安全稳定运行、直流启动与功率升降、过电压、机网协调等方面诸多问题,给出了相应的控制策略,并结合复奉特高压直流工程系统调试情况提出了弱送端系统特高压直流工程调试项目优化、电网运行方式和稳定控制措施、电压/无功控制、直流线路保护配置等方面需注意的问题及相应控制措施,同时分析了在特高压直流工程弱送端系统运行时的一些其他现象,文中结论对特高压直流工程规划、建设和运行具有一定的指导意义。     

高压直流输电系统低功率运行的无功控制策略

当高压直流输电系统低功率运行时,受换流站接入点谐波性能和交流滤波器设备性能限制,投入的交流滤波器提供的无功功率在满足站内无功消耗外可能仍有大量剩余,导致大量剩余无功送入交流系统,使得换流站及附近厂站的电压容易偏高,继而影响到电网的安全稳定运行。文中提出一种充分利用换流器自身无功调节能力的换流站无功控制策略,该策略在有功输送不受影响的前提下,以直流电压为控制量,以换流站无功交换量为反馈量,通过改变直流电压参考值来对换流器的无功消耗进行定量控制,可有效抑制换流站过剩无功对交流系统电压的影响。该无功控制策略解决了现有直流工程中低功率无功优化功能由于开环控制无法对无功功率进行精确控制的问题。PSCAD/EMTDC和实时数字仿真器(RTDS)中的仿真结果验证了该方法的正确性和鲁棒性。     

高压直流低负荷无功优化功能运行分析

高压和特高压直流输电系统中的低负荷无功优化功能对换流站及邻近厂站的电压调控有着非常重要的作用.文中介绍了高压直流低负荷无功优化功能的原理及其在南方电网高压和特高压直流输电系统中的2种不同实现方式,分析了该功能的实际运行特性和应用效果.结合整流换流站及邻近厂站注入无功与电压灵敏度分析计算,验证了在直流低功率运行时低负荷无功优化功能对减少直流向交流系统注入的过剩无功、改善系统电压水平、丰富电压调控手段方面的积极作用和实际效果.实际应用表明,低负荷无功优化功能可以明显改善直流启停和低负荷运行时的系统电压.最后就实际运行对如何进一步完善该功能进行了分析,并提出了相关建议.     

高压直流输电换流站无功控制系统分析

阐述了无功控制在直流输电换流站中的重要性,介绍了换流站无功控制系统和无功控制的定无功及定电压控制功能。结合南方电网“西电东送”主网架已经建成的3条直流工程换流站中无功控制的应用情况,分析了换流站无功控制与电压控制方式、交流滤波器的配置以及投切控制,通过典型案例分析说明在换流站运行维护工作中无功功率控制应该注意的问题,如在正常情况下,无功控制为自动控制模式,小组交流滤波器为热备用和自动控制模式,此时直流系统运行时严禁将无功控制改为手动模式等。总结了无功功率控制在换流站的运行情况,并针对运行维护中值得注意的问题提出建议,对换流站的建设、运行和维护具有参考价值。     

直流输电系统控制参数对交直流连接母线电压幅值的影响

采用灵敏度分析方法对交直流输电系统稳态运行条件下的相互影响作了详细分析。分析了直流输电系统控制参数变化对直流输电系统输送的有功功率和需要的无功功率的影响,进而导致交直流连接节点电压的变化情况。采用解耦求解与联合求解2种方法讨论了不同控制方式下,直流输电系统控制参数对交直流连接母线电压幅值的影响。结合交直流输电系统的计算结果,总结了直流输电系统电压设定值、电流设定值、触发角(或熄弧角)设定值、功率设定值以及换流变压器变比对换流器有功功率和无功功率的影响,以及这些控制量对交直流连接母线电压幅值的影响。其影响的大小和方向取决于系统采用的控制方式以及系统网络参数。运用所提出的方法易从计算得到的灵敏度矩阵中分析交直流输电系统之间稳态运行条件下的相互影响。     

高肇直流融冰运行模式下无功功率和谐波特性分析

为研究高肇（高坡一肇庆）直流融冰模式、正常模式的无功特性和谐波特性,基于EMTDC搭建了±500kV高肇直流背靠背融冰详细模型并重点针对融冰模式、正常模式下换流站的无功特性和交直流侧谐波特性进行仿真研究。仿真结果表明：高坡站融冰模式的无功消耗比正常模式略大,肇庆站融冰模式的无功消耗则比正常模式略小;融冰模式下换流站交流谐波电流幅值比正常模式小、畸变率比正常模式大,而交流谐波电压及其畸变率均比正常模式小;融冰模式下同一换流站中两极处于不同的运行状态,两极直流侧谐波特性不相同。该研究结果为高肇直流在融冰方式下滤波器的投切提供一定的理论指导。     

混合双馈入高压直流系统最大传输功率控制方法

常规高压直流(LCC-HVDC)与柔性高压直流(VSC-HVDC)落点之间存在电气通路时就构成了混合双馈入高压直流系统。VSC-HVDC系统具有有功、无功功率独立可调的特点,通过调节VSC-HVDC系统输出的有功、无功功率,可以提高在同等受端电网强度下LCC-HVDC系统的功率输送能力。在建立混合双馈入高压直流系统的数学模型和仿真模型的基础上,通过给出求解混合双馈入高压直流系统临界稳定状态的数值解法,分析了混合双馈入高压直流系统在不同受端电网强度下的功率输送能力,总结出调节VSC-HVDC系统输出的有功、无功功率对LCC-HVDC系统功率输送能力的作用规律,并在此基础上根据系统状态参数随受端电网强度的变化规律提出了混合双馈入高压直流系统基于定虚拟点电压控制的最大传输功率控制方法,该控制模式能针对受端电网强度的变化自动调节系统的功率参考值,使得混合双馈入高压直流系统能始终运行在输送最大有功功率的工作状态。     

背靠背高压直流系统稳态运行参数计算

稳态运行参数计算是背靠背高压直流系统设计过程中的重要环节。首先对背靠背高压直流系统稳态运行参数计算模块中所采用的计算模型、控制策略进行总结和介绍,然后据此制定具体的计算流程;针对直流系统处于低功率运行时,需要调整稳态运行参数使换流器参与交直流系统间无功功率平衡控制的问题,在对背靠背换流站内熄弧角与其他各稳态运行参数之间函数关系进行讨论的基础上,提出采用二分法迭代求解直流系统低功率运行时,满足站内无功功率平衡约束的稳态运行参数。最后以高岭背靠背直流工程为实例,验证本文所列算法的正确性和有效性,该算法可以用于今后背靠背高压直流系统的成套设计中。     

考虑无功功率协调控制的并行直流系统紧急功率支援

直流系统紧急功率支援需要考虑无功功率协调控制以提高系统电压稳定水平。文中分析推导了直流系统有功功率输送和无功功率消耗的比例关系,研究了多直流系统相互间紧急功率支援时导致的换流站近区暂态电压跌落问题,提出了紧急投入备用无功功率、充分利用故障直流无功功率补偿能力和交直流系统间功率分配的协调控制等策略,以实现无功功率的合理分...     

政平换流站的无功功率控制

龙泉-政平±500kV直流输电系统自2003年6月正式投运,起着联系华中和华东两大区域电网的重要作用,研究其无功功率控制软件RPC的功能、结构和控制方法对其安全可靠运行和其他直流输电工程建设有着重要意义。为此介绍了政平换流站绝对最少滤波器等控制功能的控制模式。并简要说明了该站无功功率控制系统运行情况,指出需注意的问题以供同行业参考。     

国内已投运直流换流站的无功配置及运行现状

直流换流站无功补偿装置的占地和投资在整个换流站占有相当比重,站内无功配置方案的合理设计对换流站的总体优化设计、直流输电工程的技术经济性等具有重要意义。在总结国内已投运直流输电工程无功配置总体概况的基础上,调研和分析了现有直流换流站交流母线运行电压、无功补偿设备投切和故障等情况的,评估和总结了直流工程无功补偿配置在工程设计阶段与运行阶段的衔接性,提出了直流换流站无功配置设计原则的进一步优化建议。     

海上风电柔性直流送出换流站MMC换流阀损耗研究

海上风电柔性直流送出是目前柔性直流输电领域的研究热点,损耗是柔性直流换流站的一个重要技术指标,关系着柔性直流系统的输电效率和换流阀的设计。针对输电容量为1000 MW的海上风电柔性直流送出换流站MMC换流阀损耗特性,研究了换流阀损耗的计算方法和关键计算参数的获取方法,计算得到了换流阀损耗的组成和±320 kV/1000 MW海上风电柔性直流送出工程送/受端换流站换流阀的损耗率。同时,研究了联接变压器阀侧三次谐波注入、换流器调制比和直流极线电压对换流阀损耗率的影响,结果表明:在联接变压器阀侧注入三次谐波和增大换流器调制比可减小换流阀损耗率;在相同输送容量的前提下,增大直流极线电压可减小换流阀损耗率。