多馈入直流交互作用因子在换相失败研究中的应用

换相失败是直流输电的常见故障之一,单馈入直流输电系统换相失败的机理和控制策略已比较明确.但对于多馈入交直流混合输电系统,哪些故障可能引起多个换流站同时或相继换相失败甚至导致直流闭锁,是否会引起暂态失稳,还缺乏有效的研究手段.介绍了CIGRE工作组提出的多馈入直流系统交互作用评价指标--多馈入交互影响因子;探讨了该指标与多馈入直流换相失败的联系:给出了MIIF与换相失败工程判据-最小电压降落法的联系;通过仿真分析了该指标对多馈入直流系统换相失败风险评估的有效性以及与逆变站间电气距离、直流传输功率之间的关系.     

多馈入直流输电系统继发性换相失败影响因素分析

继发性换相失败给多馈入直流输电(MIDC)系统的安全运行带来严重威胁,针对继发性换相失败影响因素的研究有着非常重要的意义。首先根据换流器工作原理并结合MIDC系统结构特点研究了继发性换相失败的发生机理;然后对继发性换相失败的两个因素:换相失败引起交流电压的变化和多馈入直流输电系统耦合关系进行了详细的分析;最后在PSCAD/EMTDC中建立了MIDC系统模型,仿真分析了典型工况下MIDC系统继发性换相失败的影响因素。根据仿真结果,多馈入系统中交流故障、多馈入系统电压交互影响因子和多馈入短路比共同决定了继发性换相失败的发生。     

基于多代理的多馈入直流输电换相失败协调预防研究

换相失败是换流站常见的故障之一,换流站间的交互作用使多馈入直流输电系统的换相失败更为复杂,故障严重时会引发并发换相失败。换相失败预防控制器检测交流系统发生故障时立刻提前触发,增大换相裕度,避免换相失败。针对多馈入直流输电系统的交互作用,引入多代理系统,提出了基于多代理的多馈入直流输电换相失败协调预防方法,并在PSCAD中搭建了多代理换相失败协调预防模块,将其用于三馈入直流输电系统进行仿真验证,结果表明,多代理换相失败协调预防方法对本地和并发换相失败都可进行有效地预防。     

多馈入直流系统换相失败风险仿真分析

逆变器的换相失败是高压直流输电系统的一种常见故障。为研究多馈入系统中换相失败的复杂机理,文中应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,在经典双馈入系统模型中进行仿真,根据换相失败发生的风险指标--短路严重程度等级因子,分析造成直流系统换相失败的概率特征。发现多馈入电压交互作用与谐波交互作用是影响多馈入系统同时换相失败的两个重要因素,故障较弱时,多馈入系统的远端换相失败主要与换流母线电压的波形畸变相关;而故障较强时,母线电压的幅值跌落是导致远端换相失败发生的主因,仿真结果证明了结论的正确性。     

采用多馈入交互作用因子判断高压直流系统换相失败的方法

目前对多馈入交直流受端系统的交流故障是否会导致多回直流同时换相失败的问题主要是借助于仿真工具进行分析,这种方法计算量大,并且耗时长。为此提出了一种利用多馈入交互作用因子快速判断直流系统换相失败的方法。基于节点阻抗矩阵对多馈入交互作用因子进行定义,通过最小熄弧角判断标准推导出临界多馈入交互作用因子的通用表达式,提出了基于临界多馈入交互作用因子的换相失败判断方法:某一回直流逆变侧换流母线发生三相短路故障时,如果另一回直流与该直流间的多馈入交互作用因子大于临界多馈入交互作用因子,则认为另一回直流系统也会同时发生换相失败。小算例系统和实际电网的研究结果证明了该指标和方法的准确性和有效性。     

多馈入短路比及多馈入交互作用因子与换相失败关系研究

本文将传统的两端直流系统短路比延伸到多馈入直流系统,建立了多馈入短路比(MSCR)表达式。基于CIGRE模型建立了三馈入直流输电模型,分析了与MSCR相关的变量,并将其与当地换相失败的关系进行了探讨。结合换相失败免疫因子（CFII）分析,结果表明：增大多馈入短路比能够降低发生当地换相失败的风险。同时,从多馈入交互作用因子（MIIF）的角度分析了发生同时换相失败的风险规律,并分析了MIIF的影响因素。     

基于贝叶斯网络多馈入直流系统相继换相失败概率推断

大规模多馈入高压直流各回路之间紧密复杂的耦合可能恶化高压直流换相条件,增加了多馈入高压直流系统发生相继换相失败的风险。该文基于贝叶斯网络理论,以换流母线电压降、直流电流变化率和谐波畸变率这三大影响因素作为相继换相失败的证据指标,分别建立3个证据指标的证据概率函数和相继换相失败免疫因子,根据这些证据建立多馈入直流系统相继换相失败的贝叶斯网络,推断多馈入直流输电系统相继换相失败的概率。依据该文所提出的多馈入直流系统相继换相失败的概率推断方法和相关性的风险分析,可预警多馈入直流系统相继换相失败风险,也可提出多馈入直流相继换相失败的抑制措施。     

多馈入直流输电系统换相失败风险区域识别(二)：换相失败风险量化评估及风险区域快速识别

针对多馈入直流输电系统换相失败风险程度量化评估及风险区域快速识别的难题，该文研究多馈入直流输电系统换相失败的关键影响因素；然后，基于系列文章(1)的改进换相失败临界电压计算方法，并通过归一化思想，提出一种换相失败风险程度量化评估指标，其正负可用于判断不同直流子系统是否发生换相失败，其幅值大小可以反映当前状态至发生换相失败所需要的电压跌落幅度(幅值为负)或当前状态至不发生换相失败所需要的电压提升幅度(幅值为正)；最后基于上述量化评估指标，提出不同故障严重程度下的换相失败风险区域快速识别方法。基于PSCAD/EMTDC搭建双馈入和三馈入直流输电系统模型，对换相失败风险程度评估结果和换相失败风险区域快速识别结果进行有效性验证。结果表明，提出的指标可用于量化评估多馈入直流输电系统换相失败的风险程度，且能够在不同故障严重程度下准确识别多馈入直流输电系统的换相失败风险区域。     

直流输电系统换相失败研究综述

分析了直流输电系统换相失败机理,介绍了多馈入直流（MIDC）输电系统中与换相失败相关的多馈入交互作用因子（MIIF）;通过分析逆变系统运行时与关断角密切相关的系统参数和电气量,归纳了影响直流输电系统换相失败的主要影响因素;介绍了用以判断换相失败的主要判别方法,同时给出了耦合阻抗、MIIF及有效短路比判别MIDC输电系统中不同换流站是否同时发生换相失败的方法;总结了换相失败的抑制措施以及换相失败后系统的恢复策略。     

多馈入短路比及多馈入交互作用因子与换相失败的关系

将传统的两端直流系统短路比延伸到多馈入直流系统,建立了多馈入短路比(multi-infeed short circuit ratio,MSCR)表达式.基于CIGRE模犁建立了三馈入直流输电模型,分析了与MSCR相关的变量,并结合换相失败免疫因子得出结论:增大多馈入短路比能够降低发生当地换相失败的风险.同时从多馈入交互作用因子的角度分析了发生同时换相失败的规律:减小交:互作用因子能够降低同时换相失败的风险.     

计及换相动态的直流换相失败在线预警方法

单一直流换相失败易引发其相邻直流同时换相失败,严重时将造成直流闭锁引发连锁故障,开展多馈入直流换相失败预警研究及预防对保障电力系统安全稳定至关重要。提出了基于预测换相电压-时间面积的多馈入直流换相失败在线预警方法。首先,通过解析直流换相过程中的交流电压、直流电流动态,实现对换相电压-时间积分面积的实时预测。其次,基于前述预测方法从单一直流系统到多馈入直流系统推导了直流输电换相失败预警系数,并对该系数的主要参数进行了整定。然后将该系数引入换相失败预防控制环节为例说明其应用方式。最后,在PSCAD/EMTDC平台中分别基于CIGRE HVDC模型及多馈入模型验证了所提直流换相失败预警系数的正确性及对换相失败预防的指导性。     

多馈入直流输电系统中换相失败问题研究综述

换相失败是直流输电系统最常见的故障之一。对于多馈入直流输电系统而言,交直流系统之间的相互作用更为复杂,单个逆变站的换相失败可能引发几个逆变站相继发生换相失败,甚至导致直流功率传输的中断,影响整个交直流系统的稳定运行。文章详细分析了目前国内外多馈入直流输电系统换相失败问题的研究现状,从换相失败的机理、影响因素和判断依据出发,对近年来针对换相失败提出的预防措施和控制策略及其应用情况进行探讨,并指出准确反映换相过程的交直流系统模型的建立、多馈入直流输电系统换相失败的机理分析及其有效的控制措施和恢复策略的制定、以及换相失败的谐波影响等是今后研究的主要问题。     

多馈入直流输电系统换相失败边界条件

在多馈入直流输电系统中,交流故障引发多回直流系统同时换相失败甚至闭锁的可能性较高。因此,探究逆变侧交流节点间电压交互作用机理并揭示换相失败的边界条件具有重要意义。首先,阐述直流系统逆变侧功率特性,借助受端交流电网的稳态潮流分析推导出多馈入交互作用因子的解析表达式;然后,分析换流器极限关断角和故障后直流电流的变化情况,推导出同时换相失败交互因子,并用该因子表征同时换相失败的边界条件;最后,通过仿真证明了所提多馈入交互作用因子解析计算方法的准确性以及同时换相失败边界条件的有效性。     

应对多馈入直流换相失败的同步调相机布点方法

特高压直流输电网受端交流故障诱发的直流换相失败会造成系统短时大量功率短缺,对系统安全稳定性带来巨大威胁。同步调相机因其强大的动态无功支撑能力,在应对多馈入直流换相失败及加快系统暂态恢复过程方面受到了越来越多的关注。从多馈入直流间相互作用角度出发,分析了调相机应对多馈入直流换相失败的优势,结合多馈入交互作用因子、多馈入有效短路比及相对暂态电压跌落面积指标,逐层确定最佳的动态无功补偿站点,提出一种可运用于工程实际的调相机应对多馈入直流换相失败的布点方法,并在华东电网数据典型运行方式的基础上进行了仿真验证。     

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。     

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。     

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。     

应对多馈入直流换相失败的综合防御研究

随着多馈入直流格局的形成,系统安全稳定控制难度也随之增大。发生严重交直流故障时,存在多直流同时换相失败使系统失去稳定的风险,因此避免直流换相失败和维持受端电压稳定,是目前多馈入直流受端系统控制措施需要解决的重要问题。研究了多馈入直流换相失败的电网特性和影响因素,从三道防线角度研究提出应对多馈入直流换相失败导致的电压失稳的控制策略。基于实际电网进行仿真验证,所提出的控制策略可降低多馈入直流换相失败风险、提高受端电网电压稳定水平。     

一种抑制多馈入直流系统后续换相失败的低压限流单元参数优化策略

多馈入直流输电系统受端换流站电气距离近,直流系统与交流系统之间、直流系统与直流系统之间相互作用也更为复杂。当交流系统较弱时,故障恢复期间提供的无功支撑不足,容易引起多回直流系统发生后续换相失败。配置无功补偿装置,优化控制环节参数等措施均有利于改善直流系统的故障恢复特性。基于此,提出一种抑制多馈入直流系统后续换相失败的低压限流单元参数优化策略,利用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)输出的无功大小来衡量直流系统恢复程度,并将STATCOM输出的无功功率和直流电压相结合作为输入信号,随故障发展过程自适应调整低压限流单元输入输出特性,降低系统发生后续换相失败的概率。在PSCAD/EMTDC中搭建含STATCOM的双馈入直流输电系统模型,仿真结果验证了所提策略的有效性。