交流系统强度对HVDC故障恢复特性影响的仿真分析

高压直流输电(HVDC)逆变侧交流系统的强度直接影响HVDC系统的故障恢复特性。分析逆变器换相失败的机理,归纳了联于交流系统的HVDC换相失败的各种影响因素。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,对不同短路比情况下的HVDC系统单相故障进行了仿真分析。     

电压源换流器直流输电提高系统频率和电压稳定

将基于电压源换流器高压直流输电系统（VSC—HVDC）引入到交流系统中,建立了含有VSC—HVDC的电力系统的仿真模型,导出了相应的数学模型,利用VSC—HVDC能同时对有功功率和无功功率进行快速控制的特点来提高系统频率和电压稳定性。利用仿真软件进行了仿真,结果表明在负荷恢复时采用VSC—HVDC与发电机协调控制比传统调频调压方法更有利于提高电网的恢复速度和稳定性。     

基于FPGA的高压直流输电系统建模与实时仿真

高压直流HVDC(high-voltage direct current)输电技术的应用改变了传统输电网的形态与运行特性,大量高频电力电子设备的接入使得输电网动态特性更加复杂,通过实时仿真研究其复杂动态特性对于电网的运维具有重要意义.首先,基于现场可编程门阵列FPGA(field programmable gate array)设计了HVDC系统的实时仿真平台,确定了基于FPGA的HVDC实时仿真系统基本仿真框架.其次,提出了基于FPGA的晶闸管、变压器以及熄弧角检测模块等主要元件的建模方法,开发了基于FPGA的HVDC实时仿真系统.最后,以CIGRE HVDC系统为例,进行了步长5μs故障状态下的暂态实时仿真,验证了所提建模方法以及HVDC实时仿真系统的正确性与有效性.     

高压直流输电动态相量模型的改进

动态相量已经被引入到HVDC建模中,其用开关函数来表示阀的开关状态,具有较好的精度。基于HVDC次同步振荡分析的需要,考虑晶闸管的死区特性和触发方式的影响,对HVDC的动态相量模型提出了改进,并在电磁暂态仿真平台上建立了改进后的HVDC动态相量模型。然后基于HVDC的基准系统,在统一的电磁暂态仿真平台下与HVDC的电磁暂态模型进行了仿真比较,对比不同频率扰动下交直流系统相关状态变量的时间响应曲线,较为严谨地验证了改进的HVDC动态相量模型在不同频段的适用性。     

基于EMTP/ATP的HVDC整流器建模及仿真

基于EMTP/ATP程序研究高压直流输电(HVDC)换流器的暂态特性,需要建立控制及电气元件的详细模型,同时,在进行仿真研究时,尤其是当HVDC换流器与弱交流系统相联时,需特别注意电磁暂态过程本身所具有的复杂特性。基于EMTP程序,并考虑到HVDC联于弱交流系统时的情况,建立了详细的HVDC整流器仿真模型,包括门极触发单元(GFU)、电流控制器、阀缓冲电路等,同时,为缩短仿真初始化时间,还在电流控制器中引入了延迟阶跃信号DS。最后,基于CIGRE标准模型对所建立的HVDC整流器EMTP仿真模型进行了测试,仿真结果表明,系统对于正常的电流调节及突发故障均表现出良好的动态性能。     

轻型高压直流输电系统的仿真与故障分析

轻型高压直流输电（high voltage direct current light,HVDC Light）是一种基于电压源换流器（voltage sourced converters,VSC）和脉冲宽度调制技术的新型直流输电形式,其运行控制简单,输出波形好,解决了传统高压直流输电换相困难,两端必须采用有源电源等问题。分析了HVDC Light系统的结构及基本原理,针对定直流电压和定有功功率的控制方式,构建了HVDC Light系统的MATLAB仿真模型;分析了系统的功率和直流电压的稳态特性,并针对几种常见的交流侧物理量扰动和三相短路故障进行了仿真分析。结果表明,受到扰动后的系统能够在0.3 s左右恢复稳态。仿真结果证明了HVDC Light系统的可行性和仿真模型的正确性,为HVDC Light系统的实际应用提供了参考。     

基于非线性分岔理论的HVDC系统次同步振荡研究

首次运用非线性分岔理论对高压直流输电(HVDC)系统的次同步振荡SSO问题进行深入分析,研究HVDC系统SSO问题的非线性本质特征,推导了适用于非线性分析的HVDC的次同步振荡数学模型,避免了传统复杂的线性化过程。研究发现,HVDC系统发生SSO现象时,系统发生Hopf分岔。借助数学软件Matcont,非线性分岔理论能够准确地计算出待研HVDC系统的Hopf点和分岔方向,时域仿真证明了上述结论的正确性。     

基于RTDS的高压直流输电系统的建模与仿真

介绍了高压直流输电（HVDC）系统的基本结构和工作原理.利用RTDS建立-典型单极6脉冲桥HVDC系统的仿真模型,并仿真了该系统直流母线发生对地短路故障时的暂态过程,证实该模型和仿真方法实时、有效、直观.     

多馈入直流输电系统的辅助频率协调控制

在高压直流(HVDC)输电系统上加装辅助频率控制器具有显著的经济效益.首先阐述了HVDC功率调制的基本原理及辅助频率控制的实现方法,然后提出了一种基于PID控制的多回HVDC辅助频率协调控制器.采用一个3机2直流系统对该控制器进行了时域仿真计算.仿真结果表明,加装了辅助频率协调控制器的多回HVDC系统能在任一回HVDC输电线路两侧交流系统发生大扰动时,实现两侧系统间功率的相互紧急支援,显著改善了两侧交流系统频率特性.     

基于虚拟磁链直接功率控制的HVDC Light

随着电力电子技术和新能源发电的快速发展,出现了基于VSC（Voltage Sourced Converters）技术的轻型直流输电系统（HVDC Light）。文中阐述了基于VSC的柔性直流输电系统的结构和工作原理,利用基于虚拟磁链直接功率控制的方法对HVDC Light系统进行了仿真,实现了双侧换流器的独立控制,仿真结果证实了基于此算法的HVDC Light系统可以正常稳定地运行,对有功功率和无功功率实现了协调控制,并且可以满足系统不同的无功需求。     

多直流馈入系统功率调控与机组出力恢复协调优化

含多直流馈入的受端电网发生大停电后,充分发挥直流系统启动后的调控能力是加快负荷恢复进程的重要手段,同时对系统恢复控制提出了更高的要求。在此背景下,提出了一种多直流馈入系统功率调控与受端系统机组出力恢复协调优化方法。首先,从直流系统逆变站的功率调控特性和多直流馈入系统与送/受端交流系统的交互作用这2个层面分析多直流馈入系统的功率调控特性,并建立相应的功率调控约束模型;然后,以机组爬坡时间和直流系统功率调控时间最短为目标,综合考虑直流系统、送/受端系统的约束条件以及常规发电机组的恢复运行约束等因素,建立直流馈入量调整模型,计及系统功率平衡、电压和频率安全、旋转备用等约束,构建多直流馈入受端系统的机组出力优化模型。在此基础上,将该问题建模为双层混合整数线性规划模型,实现传统机组出力和各直流传输量的协调优化,最小化机组出力调整时间,并达到避免直流传输量小幅调整的调度目标。最后,以含多直流馈入的IEEE 30节点、IEEE 118节点系统以及含多风电场的IEEE 30节点系统为算例验证所提模型的有效性。     

天广±500 kV高压直流输电系统建模及仿真

根据天广直流输电系统工程的实际参数,使用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立了包括交流系统、换流变圧器、整流/逆变器、交/直流滤波器、平波电抗器及直流输电线路的模型,并在PSCAD的CIGRE HVDC标准高压直流输电系统控制系统的基础上加以修改,搭建出天广双极双12脉动高压直流输电系统模型。仿真结果表明：该模型能够较准确地模拟天广直流输电系统,为研究双极高压直流输电线路故障提供了有效的工具。     

高压直流输电控制系统仿真模型研究

高压直流输电控制系统仿真模型是建立电力系统运行人员培训系统的关键内容,对保证电力系统的安全稳定运行具有重要意义。本文在分析高压直流输电控制系统工作原理的基础上,利用PSCAD/EMTDC软件平台搭建了与实际控制系统一致的直流输电控制系统仿真模型,并对仿真控制模型进行故障仿真验证,仿真结果与实际直流输电现场录波结果一致。仿真结果表明：直流控制模型可以满足高压直流输电的仿真培训需求,可应用于直流输电控制系统的理论研究和仿真分析。     

基于小波变换的直流输电系统电磁暂态过程研究

为完善直流输电线路的保护系统,以高压直流输电系统暂态过程为研究对象,采用PSCAD分别建立了高压直流输电系统(包括线路、杆塔、绝缘子串等)落雷闪络模型和直流输电系统模型;仿真了线路不同位置遭受雷击情况对直流输电系统的影响,直流线路保护区内外发生典型故障、双极运行模式下故障极对健全极的影响等多个暂态过程;利用小波变换进行信号分解分析,寻找出能够表征线路落雷导致系统故障或不致系统故障的明显暂态特点,分析能够体现不同类型故障的特征信号以及双极运行工况下,消除故障极对非故障极干扰的措施等问题.结果表明,上述研究对高压直流输电的安全控制与保护系统的可靠运行具有重要现实意义.     

考虑换流器内部故障的LCC-HVDC动态平均化建模方法

随着多个高压直流输电工程陆续投入运行,中国输电网呈现交直流混联的特征,其稳态与暂态特性区别于传统的交流互联电网。常规高压直流线路采用晶闸管换流器作为交流系统与直流系统的接口,换流器内部发生故障往往给系统的运行带来安全风险。研究高压直流换流器内部故障对电网运行的影响,需要建立准确高效的直流换流器暂态模型。基于分立开关的直流换流器详细模型在仿真过程中需处理大量开关动作事件,计算效率无法满足大规模交直流混联电力系统在线分析的需求。提出一种考虑内部故障的高压直流输电系统动态平均化模型,能够准确模拟由于直流换流器内部故障引起的暂态响应,且具有较高的计算效率,并以CIGRE标准直流输电系统为例验证了所提出模型的准确性与高效性。     

基于模型组合与风险理论的HVDC系统脆弱性评估

随着高压直流输电(HVDC)系统的广泛应用,对其安全性的分析成为当前研究的热点之一。针对传统的HVDC系统安全性评估方法不能满足系统规模扩大和电力市场需求的问题,提出了基于模型组合与风险理论的HVDC系统脆弱性评估方法。该方法通过模型组合,得到系统的等效模型,有效地降低了系统的复杂程度。在此基础上,应用风险理论进行评估,得到反映系统安全水平的风险指标,以及反映系统安全水平变化趋势的风险指标灵敏度,结合两者得到反映HVDC系统脆弱性的指标。基于该方法编写了HVDC系统安全性评估软件,其可视化结果为运行人员决策提供了有力支持。基于Manitoba的HVDC系统应用结果表明了该方法的有效性和软件的实用性。     

HVDC换流器采样 — 数据模型的改进

在研究高压直流（HVDC）系统的次同步振荡时通常采用换流器的准稳态模型,但其适用性 尚存在争议。HVDC换流器的采样 — 数据模型能够反映开关电路的动态特性,但现有采样 — 数据模 型中尚未对触发控制系统和触发小扰动延迟进行详细建模,为此文中建立了12脉冲换流器的改进 采样 — 数据模型。基于等间隔触发方式和锁相环触发相位控制,给出了HVDC系统模型的具体形 式。在小扰动分析时,触发控制系统输出的小扰动变化不能立刻作用于换流桥,而存在一定的延 时,文中对此进行了详细分析,并由此改进了采样 — 数据模型。基于EPRI直流系统,分别采用特征 值分析法和复转矩系数法将HVDC换流器的准稳态模型、采样 — 数据模型与PSCAD时域仿真进 行了对比验证。结果表明,改进后的采样 — 数据模型更为准确,其计算结果与PSCAD仿真结果非 常接近,适用于HVDC系统的次同步振荡研究。     

高压直流输电系统可靠性灵敏度分析模型

为从元件层面刻画高压直流输电系统可靠性影响程度，提出了直流系统元件可靠性灵敏度指标，结合故障树法及频率和持续时间法建立了高压直流输电系统元件可靠性灵敏度分析的组合模型，提出了直流系统可靠性评估概率灵敏度和关键重要度的定义。最后通过2个算例，对单/双12脉高压/特高压直流输电系统进行可靠性评估及灵敏度分析，基于计算结果对各元件或子系统对系统可靠性的影响及元件备用的影响进行了全面探讨。该方法对于识别系统的薄弱环节，对系统的增强措施分析及系统运行维修决策具有参考意义。     

基于PSASP的直流系统用户自定义建模

针对大规模交直流电力系统机电暂态仿真时采用程序缺省的直流输电模型不能有效描述实际直流输电特性的问题，以实际直流系统为参考，利用PSASP用户自定义建模环境，采用注入功率法建立高压直流用户自定义模型。此自定义直流模型由潮流模型和稳定模型2部分组成，稳定模型涵盖实际直流控制器的主要控制功能模型以及变压器分接头控制、无功控制等辅助功能模型。以EPRI-7节点系统为例，研究在不同工作状态下自定义直流模型系统的特性，仿真结果证明了模型的合理性。