多端柔性直流输电故障特征仿真分析

电压源变换器的高压直流输电技术具有有功、无功功率的独立调节,不需要无功补偿设备以及易于构建多端直流输电系统等特点,使其在近年来得到了快速发展和广泛应用。基于PSCAD/EMTDC电磁暂态软件建立了中压四端VSC-MTDC系统仿真模型,对直流系统单极接地、双极故障、断线故障和交流系统单相接地、相间短路以及三相短路进行了仿真研究,通过对仿真得到的直流电压、电流以及有功功率等故障数据进行分析,得出其故障特征,为多端柔性直流输电保护装置的研制提供了丰富翔实的仿真数据。     

不同控制策略下混合多端直流输电的交流故障响应对比

混合多端直流输电综合利用常规直流和柔性直流输电的优点,是一种新型直流输电解决方案。基于PSCAD/EMTDC平台建立了并联型混合三端直流系统详细的电磁暂态模型,实现了混合三端直流输电。然后提出了两种混合多端直流控制策略,分别是逆变站定电压和整流站定电压,研究了两种控制策略下系统运行点的变化。最后基于混合三端直流系统模型仿真验证了两种策略的有效性,对比分析了多端直流输电系统的交流故障响应特性。     

大容量柔性直流接入大连电网稳定性分析研究

文中针对大容量柔性直流输电系统接入系统后大连电网的稳定性进行了较为细致的研究。首先在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC上搭建了大容量柔性直流输电系统的仿真模型以及实际的大连电网模型,研究大连电网在典型故障下的稳定性;其次研究柔性直流向无源网络供电的控制策略;最后研究了柔性直流频率/交流电压的附加控制策略,仿真结果表明,大容量柔性直流输电系统可以很好地提高大连电网的稳定性。     

基于PSCAD/EMTDC的直流控制保护系统仿真平台及其在直流工程中的应用

基于目前普遍采用的电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC,根据实际工程软件进行了直流控制保护系统仿真平台的二次开发。分析了直流控制保护工程软件在工控机中的分时处理、中断计算过程及其在PSCAD/EMTDC中的等效实现方法,利用该仿真平台进行了灵宝扩建背靠背直流工程的控制系统建模。将基于本平台搭建的电磁暂态模型与实际工程系统调试时的电流阶跃响应结果进行了对比,证明该平台与工程实际控制保护系统功能等效。基于该平台进行直流工程控制系统仿真的结果可信,对于广泛开展跨区直流输电系统的电磁暂态仿真研究具有工程实际指导意义。     

多端柔性直流输电系统新型直流电压控制策略

随着电压源型换流器的发展,多端柔性直流输电技术受到了越来越多的关注。提出一种适用于多端柔性直流输电系统的新型直流电压控制策略。该策略通过在直流电压斜率控制中引入一个公共直流参考电压,作为多点直流电压控制换流站的电压反馈控制信号。最后,在PSCAD/EMTDC中建立基于模块化多电平换流器的4端柔性直流输电仿真模型,对所提出直流电压控制策略的特性进行稳态和暂态仿真验证。仿真结果表明：利用所提出的直流电压控制策略,多端柔性直流输电系统能够稳定、可靠地运行。     

基于PSCAD/EMTDC的高压直流输电控制系统的仿真分析

利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了一个背靠背直流输电系统模型,并在稳态运行和故障运行两种状态下进行仿真分析,给出了仿真波形和结论分析。仿真结果表明,在PSCAD/EMTDC环境下建立的直流控制系统具有较好的调节性,可以为实际工程以及研究工作提供参考。     

多端直流输电系统机电暂态建模研究与实现

构建了不同类型换流器和多端直流线路组成的多端直流网络的等值电路,提出了多端直流输电系统中不同类型换流器的控制方式以及各换流站间控制方式的协调机制,建立了多端直流输电系统机电暂态仿真通用模型,并基于交直流电力系统计算分析软件DSP实现了该模型。通过算例系统将所建立的模型与PSCAD精确模型进行了对比,结果表明本文所建立的多端直流输电系统模型在扰动情况下的响应特性与PSCAD结果具有较好的一致性,验证了所建立模型的准确性。     

计及换流站控制特性的多端混合直流输电系统故障暂态计算方法EI北大核心CSCD

精确的故障暂态计算是多端混合直流输电系统参数设计及其控制保护策略研究的基础。为此,该文计及不同换流站的控制特性,提出一种适用于多端混合直流输电系统的故障暂态解析计算方法。首先,分别构造考虑LCC整流站和MMC逆变站控制系统的复频域等值模型,建立计及直流架空线路频变特性的分布参数模型,推导多端混合直流系统的节点阻抗矩阵。在此基础上,计算故障节点电压和故障支路电流的复频域值,再利用拉氏反变换获得电压和电流的时域值。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建三端混合直流输电系统模型,对所提故障计算方法的准确性和快速性进行仿真验证。     

高压直流输电系统故障诊断方法研究

高压直流输电(HVDC)是一种近年来快速发展的新型输电技术,其运行可靠性将极大地影响整个电力系统的可靠性。本文基于电磁暂态仿真软件EMTDC/PSCAD建立系统模型,对系统常见故障进行仿真研究。在此基础上提出将支持向量机(SVM)用于系统故障分类,并用其它常用故障诊断方法与基于SVM模型的方法进行比较。以验证支持向量机在高压直流输电系统故障诊断中的可行性和有效性。     

高压直流输电系统电磁暂态建模

高压直流输电及特高压直流输电的大力发展,交直流相互作用问题日益突出。该文基于电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC,给出了直流输电系统电磁暂态模型的一般建模方法、控制系统参数选择分析方法、控制系统静态特性校验方法及系统动态性能分析方法,以此验证交直流一次系统建模及控制与保护系统建模的有效性,为准确分析交直流相互作用提供有力基础。     

基于PSCAD/EMTDC的大规模新能源并网电磁暂态并行仿真

随着大规模新能源并网,大量电力电子元器件的接入使传统电网电磁暂态特性发生了很大改变,无论从算法还是计算规模上都对电网仿真提出了新要求。在PSCAD（电力系统计算机辅助设计）上搭建了含新能源接入的内蒙古电网电磁暂态模型,实现全网的电磁暂态精确仿真;基于集群并行仿真技术,解决了因计算规模过大导致无法计算或仿真效率低的问题;进一步提出了基于节点矩阵规模的网络均衡整合方法,减少了计算资源的占用率。仿真结果表明,集群并行技术可有效提升新能源并网电磁暂态模型的仿真效率;同时,在保证仿真速度的前提下创新研究的网络均衡整合方法,可实现计算资源的利用效率优化。     

基于PSCAD/EMTDC的大规模新能源并网电磁暂态并行仿真

随着大规模新能源并网,大量电力电子元器件的接入使传统电网电磁暂态特性发生了很大改变,无论从算法还是计算规模上都对电网仿真提出了新要求。在PSCAD（电力系统计算机辅助设计）上搭建了含新能源接入的内蒙古电网电磁暂态模型,实现全网的电磁暂态精确仿真;基于集群并行仿真技术,解决了因计算规模过大导致无法计算或仿真效率低的问题;进一步提出了基于节点矩阵规模的网络均衡整合方法,减少了计算资源的占用率。仿真结果表明,集群并行技术可有效提升新能源并网电磁暂态模型的仿真效率;同时,在保证仿真速度的前提下创新研究的网络均衡整合方法,可实现计算资源的利用效率优化。     

基于MMC的多端直流电网双极短路故障电流计算

直流侧故障切除能力是衡量直流输电系统的重要指标。针对子模块采用半桥拓扑的模块化多电平换流器(MMC)直流侧发生双极短路故障的机理进行分析,定量研究了影响故障电流峰值的主要因素;并将结论延伸至多端直流电网,提出了不同电网拓扑和不同位置发生故障后10 ms内各换流站出口、线路电流的计算方法;在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建三端电磁暂态仿真模型,并将故障电流计算结果与仿真结果进行对比验证,结果表明所提计算方法具有一定的精度和速度,对直流电网规划、直流断路器选型具有一定的指导意义。     

基于主从结构微网控制策略运行分析

由于针对主从结构微网控制策略问题,利用国际通用大型电磁暂态仿真软件 PSCAD／EM TDC软件搭建三微源低电压微网仿真模型,在并网运行时,采用PQ控制,实现微源最大功率输出;当孤岛运行时,主控微源通过状态跟随器切换至V／F控制,为微网稳定运行提供电压和频率支撑。通过电磁暂态PSCAD／EM TDC软件分析了主从结构微网系统分别在并网运行与孤岛运行时的动态特性。仿真结果验证了所构建的主从结构微网控制策略的有效性和可行性。为进一步研究主从结构微网控制策略奠定基础。     

基于PSCAD/EMTDC的大规模交直流电网实际故障再现

针对2010年11月7日南方电网发生的北郊一增城甲线短路故障导致5回直流同时发生换相失败事件,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,根据实际电网结构等值系统搭建了含直流详细模型的电磁暂态仿真模型.为保证交直流大电网的快速且准确的建模,确定了建模规模,提出了直流系统建模、发电机调节系统自定义与校核、大规模交直流电网分区建模调试等工程实用方法.在此基础上,对此次故障进行了仿真研究,成功再现了实际故障过程.通过仿真结果与实际故障录波的对比,证明了建模方法的有效性和所建模型的准确度.最后使用所建模型对广东500 kV重要站点进行了典型故障仿真分析,确定了不同故障类型下可能引起5回直流同时发生换相失败的故障区域.     

合空线统计过电压的建模与仿真

针对蒙特卡洛法计算合空线统计过电压时,要根据随机变量的分布特性抽样进行大量的仿真计算问题,介绍了实现合空线统计过电压计算的随机变量抽样、操作过电压计算、统计结果分析自动化的方法。在推导了合空线统计过电压计算的蒙特卡洛模型后在PSCAD/EMTDC软件中建立和实现了该模型,运用Multiple Run组件,按照初始合闸相角的分布特性抽样,并批量处理多个抽样算例;应用用户自定义建模功能建立统计合闸开关模型,该模型以三相触头的合闸不同期性作为服从正态分布的随机变量,用FORTRAN语言编程实现并作为组件被PSCAD/EMTDC主程序调用;由Multiple Run组件、统计合闸开关模型及系统模型(电源、线路、变压器等)组成完整了合空线统计过电压计算模型。最后应用所建立的模型对某一地区电网黑启动方案的合空线统计过电压进行了仿真,并分析了影响统计过电压的若干因素。论文所提出的方法实现了随机抽样、电磁暂态计算、给出2%统计过电压值的自动化,能够大量减少合空线统计过电压的计算工作量。     

计及铁磁材料饱和特性的直流牵引供电系统仿真研究

为准确模拟直流牵引供电系统暂态过程,笔者提出并建立了一种计及铁磁材料饱和特性的仿真模型.基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,建立包含计及铁磁饱和特性钢轨模型、24脉波整流机组模型在内的直流牵引供电系统仿真模型.通过比较仿真结果,该模型能更加准确模拟系统的暂态过程.     

多端直流电网限流电抗器的优化设计方案

针对多端直流(MTDC)电网中限流电抗器的配置问题,提出了一种通用的优化设计新方案。该方案以系统配置的限流电感总和最小为优化目标,综合考虑了直流断路器、换流站闭锁和保护需求的约束条件,采用优化算法确定了限流电抗器的全局最优配置。该设计方案减小了限流电感给系统带来的不利影响,并能够保证系统在故障穿越期间能够连续、可靠地运行。由于在优化过程中采用了短路电流近似计算模型,从而大大提高了优化效率。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建三端模块化多电平换流器(MMC)型直流电网,仿真结果验证了所提出方法的有效性。     

交、直流输电系统相互影响引起的谐波不稳定问题

对于多馈入交直流输电系统而言,谐波的交互作用不仅会通过换流器产生,也会通过整个交流网络形成,因此这种情况就更显复杂。为了研究发生这种不利交互作用的风险,所有电气距离较近的直流线路都应考虑在内。文中以贵州—广东2条高压直流输电线路为例,应用具有详细换流器模型的电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了全电磁暂态仿真模型,对谐波的交互作用引起的送端谐波不稳定问题进行了分析研究。研究结果表明,在弱交流连接方式下发生直流线路双极闭锁故障时,2条直流系统与交流系统之间的相互影响会引发谐波不稳定,而在其他故障条件下     

光伏站内用直流微网的接地方式分析

接地方式的选择是直流微网设计的关键部分。以北京延庆八达岭31.5 MW光伏电站站内负荷用直流微网为例,对直流微网的接地方式进行了分析。首先,介绍了该直流微网的运行方式、拓扑结构及备选的几种接地方式。然后分别从稳态特性、故障特性以及人身安全三个方面,对不同接地方式进行了深入的理论分析。最后在PSCAD/EMTDC中建立了该直流微网的电磁暂态仿真模型,通过电磁暂态仿真对理论分析进行了验证。研究结果表明:相比于其他接地方式,电源侧通过大电阻接地的IT接地方式更适用于低压直流微网系统。