特高压和高压直流输电系统共用接地极模式分析

为了节省占地面积和建设费用,云广特高压直流输电系统和贵广二回高压直流输电系统在广东侧决定采用共用接地极模式。讨论了特高压和高压输电系统的共用接地极模式,对共用接地极的要求提出了设计方案。分析了共用接地极对2个直流输电系统的稳态运行、过电压绝缘配合以及控制保护系统的影响。结果表明:云广特高压直流输电系统和贵广二回高压直流输电系统共用接地极模式是可行的。     

共用接地极对云广与贵广Ⅱ回直流系统的影响

为节省占地面积和工程造价,利用南方电网技术研究中心现有的两系统PSCAD/EMTDC模型建模分析了共用接地极对直流输电系统运行的影响。根据直流系统中性点电压抬升分析共用接地极对直流系统稳态运行的影响;对比计算两系统共用接地极和单独接地极工况,分析了共用接地极对直流系统过电压、控制以及保护系统等各方面的影响;还分析了直流系统单极大地回路运行时,共用接地极上的入地直流对换流站变压器中性点电流的影响。     

高压直流输电接地极线路内过电压及绝缘配置

为研究高压换流站接地极线路内过电压产生机理、影响因素及分布特性,以某特高压直流输电工程为研究对象,在EMTDC/PSCAD环境下,建立了过电压分析模型。根据仿真结果,分析了过电压幅值与流经接地极线路的电流幅值及电流变化率的关系,揭示了直流系统在发生故障或运行方式转化期间于接地极线路上形成的不平衡电流剧烈变化是造成内过电压的主要原因;过电压主要受故障类型、故障位置、接地极线路长度的影响,且沿接地极线路呈线性降低的分布特点;讨论了接地极线路绝缘水平优化配置方法,确定了接地极线路并联间隙参数选取原则,提出了高压直流输电系统的接地极线路设计和运行建议。     

两直流系统共用接地极的过电压仿真计算

为了对共用接地极上可能出现的过电压进行分析,提出了基于EMTDC&PSCAD401仿真软件建立HVDC模型的方法,并利用此模型对共用接地极的两套直流输电系统可能出现的一些故障进行了仿真计算。计算结果可见,两套系统共用一端接地极时,在各种故障下中性线上产生的过电压与独立使用接地极时的过电压相比,上升并不多,为下一步进行系统故障诊断及接地极设计提供有效的参考。     

特高压直流单极故障引发送端接地极引线过电压计算方法及影响因素分析EI北大核心CSCD

接地极引线是特高压直流输电系统的重要组成部分,其运行状态与特高压直流输电工程运行的可靠性密切相关。针对特高压直流单极故障后接地极引线所出现的过电压风险,研究了过电压幅值及振荡频率的计算方法,并基于仿真算例探讨了影响过电压幅值及振荡频率的影响因素。首先,计及特高压直流一次系统以及控制系统行为,推导了特高压直流单极故障后接地极引线首端电压扰动的传递函数,提出了基于传递函数求解过电压峰值及电压振荡频率的方法。其次,利用西南某实际±800k V特高压直流系统实际录波,验证了传递函数的有效性。最后,基于仿真算例分析了直流线路故障位置、接地极引线的长度、电流控制器参数以及故障前直流的正常运行电压等因素对故障后接地极引线过电压峰值及振荡频率的影响。     

特高压直流单极故障引发送端接地极引线过电压计算方法及影响因素分析

接地极引线是特高压直流输电系统的重要组成部分,其运行状态与特高压直流输电工程运行的可靠性密切相关。针对特高压直流单极故障后接地极引线所出现的过电压风险,研究了过电压幅值及振荡频率的计算方法,并基于仿真算例探讨了影响过电压幅值及振荡频率的影响因素。首先,计及特高压直流一次系统以及控制系统行为,推导了特高压直流单极故障后接地极引线首端电压扰动的传递函数,提出了基于传递函数求解过电压峰值及电压振荡频率的方法。其次,利用西南某实际±800k V特高压直流系统实际录波,验证了传递函数的有效性。最后,基于仿真算例分析了直流线路故障位置、接地极引线的长度、电流控制器参数以及故障前直流的正常运行电压等因素对故障后接地极引线过电压峰值及振荡频率的影响。     

直流输电系统接地极过电压保护缺陷分析及改进措施

直流输电保护系统中的接地极过电压保护主要用于检测接地极断线故障,天广和高肇直流输电系统采用的接地极线路过电压保护中,检测到中性母线电压高于门槛值并满足延时条件后,便迅速合上高速接地开关——这一动作后果存在严重缺陷,在单极大地回线运行方式下将影响正常极的稳定运行,并很可能对换流站内设备和人身造成危害。文中结合直流输电系统接线方式分析了这一缺陷,并借助实时数字仿真(RTDS)系统和运行实例进行了验证,给出了改进建议,这有利于完善接地极保护功能,确保直流输电系统的安全稳定运行。     

高压直流输电共用接地极技术研究

为分析共用接地极后两直流系统受端换流站中性母线电位升的变化情况,进而研究共用接地极对直流系统稳态运行的影响,首先讨论了直流输电系统共用接地极的型式和共用接地极的特点,建立了两回直流系统共用接地极的数学模型,并结合云广特高压直流输电与贵广II回直流输电系统参数,研究分析不同运行方式下该两回直流输电系统共用接地极对直流系统运行影响大小,以及与独立接地极相比共用接地极不同运行方式对环境的影响大小,最后对共用接地极对环境的影响以及公用接地极对直流系统运行的影响方面的问题提出了解决措施。     

多个特高压直流系统共用接地极的研究

根据向家坝－南汇±800 kV直流输电工程的具体参数，利用电磁暂态计算软件EMTP-RV对3个特高压直流输电系统送端及受端分别采用共用接地极方案进行详细的仿真研究，从系统稳态运行角度进行了深入透彻地分析，对该方案的优缺点进行了详细总结，并对该方案下各直流输电控制系统的协调控制提出了可行性建议。仿真结果表明，多个直流共用接地极的方案是可行的，但应该限制接地极接地电阻和引线电阻在一定范围，另外对接地极址的选择和共用接地极本体设计也有较高要求。     

共用接地极对直流控制系统的影响研究

随着超高压/特高压直流输电工程的大规模建设,为节省工程用地,降低造价,共用接地极技术被普遍采用。然而,共用接地极技术的应用对直流控制系统是否存在影响、影响哪些方面及其影响程度等一系列问题均没有一个全面系统的研究。为此,依托溪洛渡直流工程设计参数,系统分析共用接地极运行对每一条直流输电工程控制系统的影响;并针对溪洛渡直流工程2回直流共建换流站的特点,特别分析共用接地极运行对2回直流协调控制的影响。结果表明,溪洛渡直流工程中共用接地极运行不会影响直流控制系统的正常运行。     

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。     

特高压直流输电线路故障过电压的研究

以±800 kV向家坝-上海特高压直流输电工程为背景,应用电磁暂态计算软件EMTDC建立了特高压直流输电系统模型,详细研究了特高压直流线路距整流站不同距离发生对地闪络故障时过电压的沿线分布及水平,指出直流线路中点故障时非故障极线路中点的过电压幅值最高,并分析了其形成机理,计算分析了杆塔接地电阻、换流站端部阻抗、线路长度及线路参数等因素对线路过电压水平的影响,给出了限制过电压水平的合理性建议。     

基于直流电流控制的特高压直流分层接入系统 协调控制策略

为解决特高压直流分层接入系统中传统换相失败预防方法的失效问题,提出一种基于直流电流控制的协调控制策略。该策略在深入分析换相失败发生的主次要因素的基础上,通过检测交流系统故障,根据故障层换相失败预防控制的输出,提前触发非故障层换相失败预防控制。同时根据交流母线电压的跌落程度自适应地降低故障初期的直流电流,增大非故障层的换相失败免疫能力,改善故障层的后续换相失败。在PSCAD/EMTDC中搭建特高压直流分层接入系统。仿真结果表明,该策略能够有效抑制非故障层的换相失败和缓解故障层的后续换相失败,大幅度提升故障时期直流功率的传输,有利于电力系统安全稳定运行。     

换相失败引起的送端电网暂态过电压抑制措施研究

针对高压直流输电及特高压直流输电过程中暴露出来的直流换相失败引起的送端、弱送端电网暂态过电压问题,提出了3种暂态过电压抑制方案。首先基于灵州-绍兴±800 kV特高压直流工程在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建模型,然后将换流母线电压波动过程分3个阶段分析换相失败引起送端电网暂态过电压机理,最后提出3类抑制暂态过电压方案并对其有效性进行仿真验证,推荐出最具实用价值的方案。     

风电经特高压直流送出系统的暂态过电压问题研究综述

大规模风电通过特高压直流线路外送时,换相失败、直流闭锁等故障引发的暂态过电压问题严重影响了系统的安全稳定运行,制约了系统的输电能力。针对风电经特高压直流送出系统暂态过电压问题的研究步骤和关键技术挑战,从系统仿真建模、暂态过电压根源解析、抑制策略设计3个方面,分别进行总结和综述：从大规模风电经特高压直流送出系统的仿真建模出发,梳理、评述了各主要部分的建模方法及其优缺点;阐述了2类典型暂态过电压的演化过程,解析了其产生根源、影响因素及量化分析方法;根据控制策略的实施对象,从系统级保护控制、直流系统控制、风电集群控制、无功补偿控制等方面,对比分析了各种控制方法的优势与不足。分别针对上述3个方面梳理总结了现有成果并对研究趋势进行了展望,以期为大规模风电经特高压直流外送系统的故障穿越控制提供依据。     

HVDC送端交流系统故障暂态过电压评估指标

特高压直流输电系统直流闭锁故障及交流系统短路故障引起的暂态过电压,对系统稳定性造成严重冲击。量化评估交直流系统暂态性能指标,对确定交直流电力系统规划设计和调度运行具有指导意义。对交流系统暂态过电压机理进行分析,推导出基于无功补偿和短路比的暂态过电压计算方法,基于系统短路比与补偿电容和交流滤波器参数的比值定义了暂态电压评估指标R_r。研究表明,随着该暂态电压评估指标R_r减小,系统故障后送端换流母线暂态电压升高,受端也会发生不同程度的换相失败。最后,基于国际大电网会议直流标准测试系统,验证了所提指标的有效性。     

特高压直流完全闭锁后的暂态压升计算方法

针对特高压直流完全闭锁引起的交流系统暂态过电压问题,得出无功盈余量、短路容量是引起暂态压升的主要因素,计及无功补偿的容升效应与交直流系统间的无功交换,得出无功盈余量的计算公式并推导出换流母线暂态压升的计算方法。根据暂态压升表达式提出两个新指标用来衡量直流完全闭锁后的暂态过电压程度,并定量分析了闭锁容量与暂态压升的关系。最后基于DIgSILENT仿真平台,分别搭建CIGRE直流输电标准测试系统与新疆天中直流送端系统,仿真验证了暂态压升计算方法的有效性与正确性。     

基于回归分析法的特高压直流接地极线路故障测距方法研究

实现特高压直流输电工程接地极的准确故障定位有利于提高故障排查效率,对确保接地极及高压直流输电系统的正常运行具有重要现实意义.文章提出了基于回归分析法的特高压直流输电工程接地极线路故障定位方法.分析了接地极线路发生不同类型故障时的电气量变化特征,研究了暂态过电压的形成原因.基于故障后稳态电压和电流的直流量给出了过渡电阻的求解方法,通过回归分析法建立了不同过渡电阻下故障位置与暂态过电压的关系模型,实现了不同过渡电阻下的故障定位.应用于某工程±800 kV接地极系统中的仿真算例结果表明,该方法具有较高的故障定位精度,且对不同故障过渡电阻具有较好的适用性.     

±800kV特高压换流站直流侧操作过电压的仿真与研究

根据国内外现有的资料,利用PSCAD/EMTDC软件,建立了一个较完整的换流站操作过电压计算模型,研究了有关操作和故障情况下±800 kV换流站直流侧可能出现的操作过电压。计算换流站主要设备典型故障工况时,对交流母线、直流线路、中性母线等设备可能产生的最大操作过电压水平进行了分析,还针对避雷器配置方法以及有避雷器和无避雷器时的过电压计算进行了研究。仿真计算结果表明,其有利于进一步分析特高压直流输电系统中因交直流系统故障引起的操作过电压大小以及相应绝缘水平的确定。