连接交流系统的HVDC线路暂态稳定判别及保护机制

随着交/直流混联系统不断推广应用,混联系统的保护动作机制决定着系统的稳定性。提出了一种交直流混联系统稳定性判别原则,根据直流系统故障后的恢复运行极限时间配置保护。分析了交直流混联系统的暂态稳定性模型,推导出了HVDC连接下的电磁功率表达式。以两机交直流混联系统为例,分析了暂态稳定的AC/DC等面积定则,给出了故障前、故障中和故障后的分析。根据两机系统暂态稳定判据,提出了直流系统故障下的恢复运行的极限时间,以此配置保护,提高混联系统的暂态稳定性。通过仿真算例,分析了影响AC/DC系统暂态稳定性的主要参数,同时说明了所提方法的适用性。     

交流系统故障对直流输电系统的影响及改进建议

远距离、大容量、交直流混合运行电网中,交直流系统间的相互影响非常复杂。文中以南方电网交直流混联系统运行实例为基础,讨论了直流系统控制功能在交流系统故障期间的作用,分析了交流系统故障时可能误动的相关直流保护监视功能及换流变和站用变保护等,并给出了相应的改进建议。这不仅有助于提高直流输电系统的运行维护水平,确保交直流系统的安全稳定运行,还为未来直流输电系统的设计、交直流输电系统控制保护功能的合理配合等提供了有益的参考。     

交直流混联系统对交流电网继电保护影响综述

我国交直流混联电网格局已基本形成,但其对交流电网继电保护的影响依旧存在较多难题。重点分析交直流混联电网故障特性及其对交流电网继电保护的影响与对策。对于距离保护,重点分析换相失败时测量阻抗不准等问题;对于方向纵联保护,换相失败时交直流系统出现"竞争",可能导致非故障线路出现暂态功率倒向引起误动而故障线路有可能发生拒动问题。对于差动保护,换相失败可能导致其可靠性降低,同时换相失败或直流偏磁时换流变差动保护也存在不正确动作。文章进一步对现有存在的解决方案进行了总结与研究展望。     

交直流混联电网暂态安全域构建方法研究

为了研究交直流混联系统暂态稳定性评估方法,基于新英格兰10机39节点交流系统改造后的交直流混联系统,利用PSD-BPA软件,对纯交流系统和交直流混联系统的交流母线三相短路故障进行暂态稳定性数值仿真分析,并运用MATLAB程序求解其有功功率注入空间上的暂态安全域.最后可知直流传输容量在一定范围内增加时,二维暂态安全域边界曲线向上移动,拟合直线倾斜角随直流传输功率增加而增大,其变化关系近似线性,暂态安全域扩大.     

过渡电阻对特高压交直流混联电网暂态功率倒向的影响分析

对于特高压交直流混联电网,当直流系统逆变侧发生换相失败后,交流系统有可能出现暂态功率倒向现象并导致交流线路保护发生误动。为此,对交流系统暂态功率倒向现象及其产生机理进行了研究;并利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了特高压交直流混联线路的仿真模型,分析了故障点过渡电阻的大小对暂态功率倒向现象的影响。仿真结果表明:随着过渡电阻的增大,倒向功率先减小后增大。通过减少突变量正方向元件的动作区域或者设置一定的延迟时间(一般取40 ms)闭锁纵联保护,可以防止由暂态功率倒向引起的线路保护误动。     

交直流混联电网自适应交流过电压保护方案的研究

针对目前交直流混联电网交流过电压保护与直流系统控制保护策略之间缺乏有效配合的问题,以直流系统发生单极闭锁导致功率骤降为例,考虑交流滤波器的动作策略,分析了单极闭锁后交流侧无功功率、有功功率的变化特征,提出一种交直流混联系统自适应交流过电压保护新方案。该方案在直流系统单极闭锁等功率骤降情况下,综合考虑一次设备的耐压水平,在不改变原有交流保护动作特性的基础上,能够自适应调整过电压保护的时间定值,躲过交流滤波器组的切除时间,避免由于过电压保护误动带来的负荷损失;而当交流系统扰动引起过电压时,过电压保护能够按照原有的动作逻辑正确动作,保证设备安全。仿真结果表明,该方案加强了交流系统和直流系统继电保护之间的配合,对保证交直流系统稳定运行具有重要的意义。     

考虑系统故障响应轨迹的交直流混联电力系统暂态能量计算方法

为提升直接法分析交直流混联电力系统暂态稳定的准确性,提出了一种考虑系统近似轨迹的交直流混联电力系统暂态能量计算方法。通过对交直流混联电力系统等值模型仿真得到系统近似故障响应轨迹,根据系统轨迹上直流端口电压、相角以及直流电流的取值确定直流端口传输功率,进而沿系统轨迹对直流端口功率进行积分,计算直流系统势能,提升了交直流混联电力系统暂态能量计算结果的准确性。分别运用所提方法和不计系统响应轨迹的能量函数计算方法对交直流混联电力系统测试算例进行分析,并与PSD-BPA时域仿真结果对比,验证了所提方法的优越性。     

交直流混联电网过电压保护应用分析

在交直流混联电网中,由于交流侧断路器跳闸或直流侧换流器闭锁造成的甩负荷经常会引起严重的工频过电压.目前,直流系统及交流电网均配置有过电压保护,但在实际应用中往往缺乏相互协调和配合,从而可能导致不正确动作.文中通过一起过电压保护误动事故的分析,指出交直流混联电网两侧过电压保护定值应满足选择性要求,并提出了整定配合原则.该...     

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。     

柔性交直流混联电网系统级可靠性评估

直流孤岛方式下,直流送端与交流电网之间没有直接的电气联系,减小了对交流系统的影响,提高了远距离输电的稳定性。与此同时,交直流混联电网可以更大范围均衡潮流,提高可再生能源的接入范围,是未来电网的一个重要发展趋势。然而,目前针对实际电网在交直流混联、直流孤岛方式下的可靠性评估的研究较少,2种方式对交流主网的可靠性影响未知。因此,该文基于多端柔性直流互联装置可靠性模型建立了交直流混联、直流孤岛2种方式下的可靠性评估模型。在此基础上,结合张北地区新能源接入案例,通过定性、定量分析了交直流混联及直流孤岛方式下,张北柔性直流系统接入对北京电网的可靠性影响。算例结果表明,张北柔性直流系统通过交直流混联或直流孤岛方式接入不会影响北京电网的可靠性。     

交直流混合电网中直流50 Hz和100 Hz保护研究

对于远距离、大容量、交直流并联运行电网,交直流控制保护的配合对电网的安全稳定有着重要的影响。直流基频和2次谐波保护是交直流系统间相互配合的基本保护功能。利用EMTDC仿真软件和实时数字仿真(RTDS)对交直流混合运行电网中直流系统50Hz和100Hz保护整定原则进行了深入研究,提出了与交流系统故障清除时间和直流主设备承受能力相配合的100Hz保护整定原则,并给出了基于EMTDC仿真的定量计算方法。该整定原则已应用于南方电网的天广、高肇和兴安直流输电系统,解决了南方电网中存在的交直流保护不配合的关键问题。     

考虑连锁故障风险的交直流混联系统容量最优分配

将交直流混联系统的连锁故障风险与交直流容量最优分配这2方面结合考虑的研究迄今未见报道,旨在研究考虑连锁故障风险的交直流容量最优分配问题,作者进行了交直直流容量最优分配问题的初步分析和数学建模,提出了连锁故障蒙特卡洛仿真算法和交直流容量最优分配隐式枚举算法,对修改的IEEE 39算例系统进行了计算,求得使系统连锁故障与大停电风险最小的交直流容量分配最优解,分析了各种因素对交直流容量最优分配的影响。结果说明交直流混联系统的交直流容量分配存在一个比例均衡的最优方式,而应用所提方法可以从连锁故障与大停电的角度对此进行定量计算,这将为电力系统的实际规划运行提供一定的参考。     

交流等值法交直流电力系统潮流计算

本文提出了一种新的交直流电力系统潮流计算方法──交流等值法。该方法使交直流电力系统潮流计算与纯交流系统潮流计算在数学模型、计算方法和收敛特性等方面得到了完全的统一。     

交直流混合系统中交流故障对直流的影响分析

为研究交直流混合输电系统的运行特性,提高交直流混合输电系统的运行管理水平。分析了天生桥地区交直流混合输电系统的典型故障、天广直流系统区外故障下交、直流保护动作情况和直流系统运行特性,结果表明交流系统故障下直流输电系统具有较好的稳定特性,但交、直流保护配合和直流系统保护配置存在不足,提出在考虑直流一次设备承受故障冲击能力的基础上交直流系统保护以及直流双极保护的配合问题。     

考虑交流系统负荷模型的直流输电系统特性分析

研究了交流系统负荷对交直流系统运行特性的影响。给出了最大功率曲线法所决定的最大可送功率。同时,讨论了系统临界短路比的求解方法并据此说明了交流系统负荷对系统强度的影响。详细分析了异步电动机等效阻抗与机端电压的关系。通过电压稳定指标分析了交流系统负荷对换流母线电压静态稳定性的影响,并且给出了临界传输功率和临界电压的求解方法。通过一实际算例,说明了交流系统负荷分别为恒定阻抗和异步电动机时,直流功率输送特性和电压稳定性的差异。讨论了直流输电系统功率输送极限的限制因素,据此明确了如何求解直流功率的输送极限。     

交直流混合系统电压稳定研究

分析了交直流混合系统电压稳定性的影响因素,指出负荷特性、发电机组及其控制元件、静止无功补偿器及高压直流对电压稳定性的影响尤为突出。通过对交直流混合系统电压稳定性分析方法的研究和探讨,提出了相关的预防电压失稳措施;针对目前对电压失稳本质的认识、研究方法和理论还不够完善的情况,分析了还未解决的有关交直流电压稳定性的关键问题,并指出了今后电压失稳的研究方向和重点。     

DC Transmission Impact Analysis on AC/DC Interconnected System Self-organized Criticality

提出了一种考虑紧急控制保护装置及直流系统概率动作特性的连锁故障动态仿真模型,应用该模型对2010年华东电网实际系统进行了动态仿真。在不同的直流运行方式、直流控制参数、交直流互联方式、交直流传输容量分配条件下,计算了系统的停电功率一停电概率幂律曲线,分析了直流输电对系统自组织临界性的影响。结果表明,在某些系统中选取合适的直流输电模式可以减小连锁故障及大停电的发生概率。     

基于改进空间矢量PWM的AC/DC/AC准全硅变换器

针对不控整流式的AC/DC/AC变换器,提出一种改进的空间矢量PWM方法应用于变换器的逆变级调制来取消或减小直流侧的大容量电容。其主要思想是根据负载功率因数角判断是否需要在直流侧放置一小容量续流电容,然后根据直流波动电压的采样值和SVPWM控制策略下电容的充放电规律来修正调制比。文中给出了最小电容值的计算方法,此电容与传统的平波电容相比容量显著减小且仅作倒灌电流的续流通道,所以称此变换器为准全硅变换器。最后针对所提出的准全硅变换器用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真和实验结果验证了其可行性。     

特高压交直流电网系统保护及其关键技术

中国特高压交直流电网发展过渡期,电网特性持续发生重大变化,传统的安全稳定防御技术和措施难以适应,亟须对电网安全防控体系进行提升。在梳理电网大的特性变化基础上,分析了适应特高压交直流电网实践的“系统保护”的必要性及需求。提出了系统保护的体系设计,包括设计思路、总体构成、具体措施等。提出了系统保护关键技术,并着重介绍了全景状态感知、实时决策与协同控制、精准负荷控制技术的需求及框架。最后,简述了国家电网在系统保护建设上的实施方案,为特高压交直流大电网安全稳定运行控制提供了解决方案。