华东电网多直流同时换相失败仿真分析

随着馈入华东电网直流条数及输送容量的不断增加,交流系统故障引起的多直流同时换相失败稳定性问题日益突出。采用PSD-BPA暂态稳定仿真程序,对2016年华东电网丰大运行方式下的多直流同时换相失败问题进行了仿真分析。结果表明:上海地区及上海—江苏、上海—浙江联络线附近多数500 kV线路发生三相短路故障均会引起八回直流全部发生换相失败。多直流同时换相失败会影响受端系统稳定运行,但一般不会造成系统失稳,影响程度与等效换相失败时间有关。等效换相失败时间和负荷模型会对换相失败恢复过程中的换流母线电压造成影响。     

多馈入直流系统换流母线电压之间的相互影响及其同时换相失败的研究

为了研究多馈入直流系统中换流母线电压之间的相互影响,以交直流系统潮流计算为基础,推导得出了多馈入直流系统换流母线电压相互影响的关系式。然后据此分析研究了某条或某几条换流母线附近发生故障是否会引起多个换流站同时换相失败,并推导得到了相应的临界电气距离。最后,以CIGREHVDC标准模型为基础构建三馈入直流输电系统模型,并用PSCAD进行仿真分析,验证了换流母线电压相互影响关系式的合理性。     

多馈入高压直流输电系统的异常换相失败研究

分析了高压直流输电系统中换相失败的原理;提出了多馈入直流输电系统内同时或相继换相失败中潜在的异常换相失败现象。利用连续仿真方法,分析了因本地换流母线的不同故障水平而导致远端逆变器换相失败的可能性,并分析了不同交流系统强度和不同耦合阻抗下异常换相失败情况。通过3种典型故障水平下换流母线电压波形对比分析,并对故障后1个周期内B相电压进行傅里叶分析,得出3种故障水平下的直流分量及谐波情况,进而提出异常换相失败现象发生的根本原因是故障后电压波形中含有较大的直流分量与低次谐波。通过分析多种故障水平下直流分量、谐波含量以及电压幅值下降特点,提出电压和谐波畸变参考量,用于判断异常换相失败的严重程度。     

相继换相失败对基于相位角的失步解列判据的影响机理

高压直流输电系统在相继发生换相失败过程中,即使两侧系统并没有发生失步振荡,换流站附近交流线路上的电气量也会周期性变化,可能导致失步解列装置的不正确动作。以基于电压、电流间相位角的失步解列判据为例,研究了相继换相失败对判据的具体影响。首先,在PSCAD/EMTDC上搭建交直流混联系统仿真模型,分析了相继换相失败过程中交直流系统电气量变化特征,总结了逆变侧换流母线电压周期性变化特点;继而对交流线路上的电压、电流间的相位角轨迹进行时域解析计算,分析了相关电气量对相位角变化规律的影响特点,揭示了相继换相失败对基于相位角的失步解列判据的影响机理;最后,以算例验证了理论分析的正确性。     

贵广二回高压直流输电系统换相失败的仿真分析

换相失败是HVDC系统最常见的故障之一.通过分析换流器换相失败的机理,归纳了HVDC换相失败的各种影响因素.以2008年南方电网数据为基础,基于PSCAD/EMTDC建立了贵广二回直流输电系统的详细模型,并分析了一次系统和控制系统的具体结构.对该直流输电系统逆变侧换流母线发生三相接地短路和单相接地短路故障的情况进行了仿真实验,研究了换相失败的判据及故障对系统的影响.仿真结果表明,虽然贵广二回直流输电系统发生换相失败,但由于该系统的高度可控性,当故障切除后,系统很快从换相失败中恢复.     

高压直流输电系统换相失败判断标准的仿真分析

对2008年南方电网交直流混联输电系统建立了详细的电磁暂态模型,通过对贵广I、贵广II、北郊、惠州4条直流输电系统换相失败的仿真研究发现,当电压降落到75%时并不一定发生换相失败,因此提出了换相失败的标准：电压降落到70%时也不一定发生换相失败,关键应看阀关断角是否小于阀去游离时间对应的最小角度、阀电压是否连续为零、阀电流是否连续;若是,则会发生换相失败,若不是,则不会发生换相失败。     

龙政直流系统换相失败分析

通过龙泉、政平换流站的两次换相失败的故障实例,分析换相失败各参数的变化及其过程,揭示换相失败发生的故障原因。     

高压直流输电工程换相失败研究

晶闸管换流阀在逆变工作模式时,对连接换流阀的交流系统、直流系统以及换流阀自身的状态要求比较严苛。当逆变侧出现换相失败时,换流阀会承受较大的电流应力,同时也会产生交流系统频率跌宕、直流侧电流陡增等现象。韩国济州高压直流输电工程在调试过程中多次发生的换相失败现象,文中从换相失败发生机理出发,通过现场试验研究和模拟故障现象仿真等方法综合分析,确定出故障发生原因并有效解决了换相失败问题,满足工程运行要求。     

换相失败对含风电场的交直流混联系统送端过电压的影响

针对直流系统换相失败后引起的送端交流母线会出现暂态过电压的问题,详细分析了直流换相失败后送端交流母线出现暂态过电压的机理,提出一种根据暂态过电压的大小来确定调相机容量进而抑制暂态过电压的策略,并在此基础上对定电流控制环节参数进行优化,达到进一步抑制暂态过电压的目的。仿真结果表明:所提策略对于受端单相接地故障引起的换相失败所产生的送端母线暂态过电压具有有效的抑制能力;再结合直流控制系统参数优化,对于受端三相接地故障引起的换相失败所产生的送端母线暂态过电压可起到进一步抑制的效果。该策略对于含风电场的交直流混联系统故障后送端暂态过电压的抑制具有一定的指导意义。     

多馈入直流同时换相失败案例分析及仿真计算

随着特高压直流工程的大规模建设,交直流系统之间与直流系统之间的关联越来越紧密。受端电网单一交流故障可能引发多直流同时换相失败,对送受端电网造成冲击。对一起因受端电网交流故障引发的多馈入直流同时换相失败故障案例,采用机电暂态仿真分析换相失败对送受端电网的影响,采用机电—电磁混合仿真方法分析多馈入直流系统间的相互影响,并确定故障可引起直流换相失败的交流线路范围,最后给出了相关建议。     

混合多馈入直流输电系统连续换相失败抑制策略

随着直流输电工程应用的增多,一旦常规直流发生连续换相失败将会对电力系统的稳定运行产生极大的影响,因此为了抑制混合多馈入直流输电系统中常规直流的连续换相失败,本文从提升常规直流换相电压的角度出发,提出了混合多馈入直流输电系统的协调控制策略。该策略根据常规直流的实时无功缺额动态调节柔性直流输出的无功功率与有功功率,从而改变其暂态稳定运行点。通过该策略的协调控制可以抑制常规直流的连续换相失败以及较大限度提升直流输电系统有功功率的传输能力。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了混合双馈入直流输电系统的仿真模型,验证了该协调控制策略的有效性。     

高压直流输电换相失败响应策略与预测控制技术路线分析

从高压直流输电熄弧角控制的原理出发,对比了实测型和预测型熄弧角控制方式的优缺点,从控制系统响应和保护系统响应两方面探讨了SIEMENS和ABB所采取的换相失败响应策略。着重研究了换相失败预测控制功能(CFPREV)在不同交流母线电压跌落程度和电压畸变程度故障下的响应情况。仿真结果表明,当交流母线电压跌落较为严重时,无论是否投入CFPREV功能,都未能阻止换相失败,但投入CFPREV功能后有利于换相失败后直流系统恢复;当直流系统与交流母线间的电气联系较强或交流母线电压畸变程度较低时,CFPREV功能在预防换相失败上有明显效果。     

抑制多馈入直流输电系统相继换相失败的协调恢复控制策略

针对多馈入直流系统容易出现的相继换相失败的问题,提出一种渐进恢复控制策略。为了确定各直流系统的恢复顺序,提出多馈入无功运行有效短路比(QMOESCR)指标,用来衡量直流系统受端电网强度和直流系统之间耦合程度的大小,并以此作为协调安排各直流系统故障后功率恢复速率的依据。然后,从改善交直流互联系统故障恢复特性的角度出发,对多回直流系统进行有序恢复,降低多回直流系统恢复过程中的无功需求,从而避免多回直流系统出现的相继换相失败,保证系统的安全稳定运行。分别对简单三馈入直流系统的电磁暂态仿真和南方电网机电暂态仿真的结果表明所提出的渐进协调恢复策略是有效的、可行的。     

考虑直流电流变化的HVDC系统不对称故障换相失败分析

目前高压直流输电系统逆变侧发生不对称故障时,采用最小关断角判别法判别换相失败,其研究仅考虑电压因素,预测效果不理想.针对此问题,通过对换相失败机理和影响因素的分析,认为直流电流上升与交流电压下降均会使关断角减小,将直流电流与交流电压解耦,得到一个仅含电压变化率的逆变侧关断角表达式作为判据.该判据可依据对直流线路和逆变侧...     

HVDC换相失败典型暂态响应特性及其抑制措施

以CIGRE第一标准模型为研究对象,分析了交流系统发生各种故障时可能引发的换相失败,即不对称故障相相连的逆变器的上下2个换流阀最易发生换相失败,对称故障则依情况而定。基于电力系统电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC对其发生常见故障时典型暂态响应过程进行详细的仿真分析与计算,据此提出了一些发生换相失败故障时通过控制模式的转换抑制其危害及恢复系统运行的举措,如逆变器一次换相失败故障可以通过改变换流器触发脉冲的次序以控制换相失败发展过程,避免发生更为严重的换相失败;对于2次换相失败,应投入包括最后一个开通阀在内的旁通对,以减少因故障而使换流变压器造成直流偏磁。     

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。     

高压直流工程熄弧角测量异常引发换相失败故障的分析与处理

南方电网某直流工程在调试期间发生了数次换相失败故障,对交直流都产生了较大的影响。对换相失败时的故障录波数据进行分析,推断换相失败原因为熄弧角测量系统偶发故障而引起直流控制系统误动,基于此推断在该直流工程的详细PSCAD模型中进行了模拟,对该故障进行了仿真复现,验证了故障原因分析的正确性。为解决熄弧角测量装置偶发异常的问题,提出在直流控制系统内增加防误逻辑环节屏蔽熄弧角测量异常的影响,并用PSCAD/EMTDC仿真验证了该处理方案的效果,仿真结果和实际运行表明所提解决方案对熄弧角测量异常问题是有效的,确保了高压直流系统的正常稳定运行。     

SFCL对HVDC系统中换相失败的影响

针对逆变侧换流母线逆变侧发生短路使得交流电压下降和直流电流上升而引起的换相失败问题,分析了换相失败影响因素及桥式超导故障限流器（SFCL）限流原理.在PSCAD/EMPDC仿真环境下,以CIGRE HVDC基准模型为研究对象,将SFCL应用于直流输电系统中,研究SFCL对HVDC系统稳定运行及换相失败的影响.研究表明,SFCL能够限制交流系统的故障电流继而使直流输电系统能快速恢复正常运行状态。     

基于改进VDCOL的多馈入直流系统连续换相失败抑制及协调恢复

为提高特高压直流多馈入系统连续换相失败抑制及恢复能力,分析了直流控制系统模块中低压限流环节(Voltage Dependent Current Order Limiter, VDCOL)的交流电压和直流电压这两种输入方式对于不同系统故障的控制效果。针对两种不同输入方式的VDCOL各自的优势,提出了一种改进的VDCOL模块。该模块通过设计合理的输入信号转换控制策略可有效抑制多馈入直流系统连续换相失败并提升其协调恢复速度。以某实际电网的特高压直流多馈入系统为例进行仿真研究,基于PSCAD/EMTDC仿真结果表明,所提方法可有效减少逆变阀组的连续换相失败次数、缩短系统故障恢复时间。