多端柔性直流电网故障隔离技术研究EI北大核心CSCD

直流故障隔离技术是多端柔性直流输、配电系统发展的关键技术。然而,直流系统直流侧故障存在电流快速上升、过流幅值大等特点,对隔离技术提出了极为苛刻的要求。该文针对工程实际中最为典型的两电平电压源换流器(two-level voltage source converter,two-level VSC)型和模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)型直流系统,结合国内外研究成果,以交流断路器、换流器和直流断路器为分类依据,归纳、阐述了各自适用的隔离措施。同时,对各种隔离措施的优缺点进行了分析说明。基于Matlab/Simulink仿真平台,分别搭建了基于两电平VSC和MMC的直流系统,对相关隔离方法进行了仿真测试、验证与比较,为工程实际中隔离措施的配置提供理论依据。     

多端柔性直流电网故障隔离技术研究

直流故障隔离技术是多端柔性直流输、配电系统发展的关键技术。然而,直流系统直流侧故障存在电流快速上升、过流幅值大等特点,对隔离技术提出了极为苛刻的要求。该文针对工程实际中最为典型的两电平电压源换流器(two-level voltage source converter,two-level VSC)型和模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)型直流系统,结合国内外研究成果,以交流断路器、换流器和直流断路器为分类依据,归纳、阐述了各自适用的隔离措施。同时,对各种隔离措施的优缺点进行了分析说明。基于Matlab/Simulink仿真平台,分别搭建了基于两电平VSC和MMC的直流系统,对相关隔离方法进行了仿真测试、验证与比较,为工程实际中隔离措施的配置提供理论依据。     

±800 kV韶山换流站交流系统调试方案研究

±800 kV韶山换流站交流系统具有站内设备多、多回出线距离较短、交流滤波器场调试相对滞后等特点。本文结合韶山换流站现场设备安装调试进度,提出了优化的±800 kV韶山换流站交流系统调试方案;同时,为确保直流系统调试期间交流场能够安全稳定运行,提出了相应的交直流系统隔离方案。供后续类似直流工程调试提供参考。     

基于直流断路器的柔性直流电网架空线路故障隔离策略研究

柔性直流输电技术未来将向大规模柔性直流电网发展,从经济性和通用性来看使用架空线路的柔性直流电网最具发展前景,然而架空线路故障率较高,如何实现直流线路故障的快速隔离和系统恢复成为制约柔性直流电网发展的关键因素。针对该问题,文中基于张北柔性直流电网示范工程,以半桥结构的模块化多电平换流器进行了研究,提出了适用于工程应用的直流架空线路故障隔离措施和线路故障恢复策略,并基于RT-LAB实时仿真平台搭建了张北工程四端直流电网系统,对相应的隔离方法及故障恢复策略进行了仿真验证,结果表明,可降低直流线路故障对交流系统的影响,降低直流限流切除对系统稳定性和安全性的影响,为柔直电网工程的实际应用提供了依据。     

宝鸡-德阳±500kV直流输电工程极1运行极2调试的安全技术措施

宝鸡-德阳±500 kV直流输电工程极1、极2系统分阶段投运,为保证在极2及双极系统调试期间极1系统能够安全稳定运行,必须对1极进行安全隔离.针对极1、极2系统之间的相互影响因素进行了详细分析,并归纳总结,提出了相应的软件、硬件安全技术隔离措施,可供后续有关直流工程建设和运行参考.     

双柱折叠式直流隔离开关研究与开发

高压直流输电在远距离大容量输电和电力系统联网方面具有明显的优势,它在中国西电东送和全国联网工程中起到重要的作用。直流隔离开关的技术要求相对交流隔离开关要严格的多,文中针对特高压直流输电工程的实际需要,从产品选型、触头结构、均压环设计、抗震分析等方面进行了深入探讨,对关键设计点提出了一些新的设计思路和观点。通过理论分析、试验验证以及工程应用,结果表明,双柱折叠插入式隔离开关更适合特高压直流输电工程长期通流及安全可靠运行需要。     

交流串入直流系统引起500kV断路器跳闸分析

介绍一起工频交流串入直流系统引起500 kV断路器跳闸事件,通过模拟试验与matlab仿真分析,分析了交流串入直流系统造成出口继电器动作的影响因素。针对变电站扩建和检修预试间隔直流支路,设计了快速隔离交流与直流系统的装置。     

535 kV耦合负压式直流断路器供能系统设计方案

在多端柔性直流输电系统中,装设直流断路器是有效抑制故障电流扩散,保证直流电网安全稳定可靠运行最有效的技术手段,而直流断路器供能系统肩负着高电位隔离并对模块化操作和控制部件供能的重要作用。该文对张北工程康保换流站用耦合负压式直流断路器供能系统方案展开研究,首先阐述了耦合负压式直流断路器供能系统总体设计方案;通过不间断供电系统和开关柜实现不间断供电,采用3种电压等级的隔离变压器实现直流断路器主支路和转移支路隔离供能,通过开关柜软启动限制浪涌电流和在供能隔离变压器输出侧并联浪涌保护器和电容器的方法提高供能系统可靠性;最后,供能系统随直流断路器样机进行了绝缘试验和运行试验,全部试验顺利通过且供能系统工作稳定,证明了设计方案的合理性与可靠性。     

特高压换流站设备分期投运安全隔离措施的研究

在特高压直流工程建设期间,为了尽早发挥直流输电工程的经济效益,通常采用工程分期带电投运;在这一运行模式下设备带电运行与安装调试同时存在,因此存在较高的安全风险。为了保证投运设备正常运行及现场施工的安全需要,本文针对各种带电阶段的安全隔离措施进行了详细研究和风险分析。经过锦苏特高压直流工程苏州换流站投运建设期间的实际验证,证明这种安全隔离措施是有效的,并值得在其他特高压工程中进一步推广。     

柔性直流输电系统启动回路中启动电阻的研究

模块化多电平变流器(MMC)在柔性高压直流输系统在启动时由交流系统通过换流器中的二极管向直流侧电容进行充电可能会产生较大的冲击电流及冲击电压。因此,在柔性直流输电系统的启动回路的旁路隔离开关上并联一个启动电阻,这个电阻可以降低电容的充电电流,减小柔性直流系统上电时对交流系统造成的扰动和对换流器阀上二极管的应力。通过对鲁西背靠背换流站的工程及仿真计算与影响因素分析,确定启动电阻选型。     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

交直流混合输电系统灵敏度分析

研究了稳态条件下交直流(AC/DC)混合输电系统中交流(AC)子系统与直流(DC)子系统之间的相互作用和相互影响.采用灵敏度分析方法,分析和讨论了DC系统控制参数对AC/DC混合系统运行特性的影响,以及在DC系统存在的条件下,AC系统控制量对AC系统其他变量的影响.系统地分析和计算了AC/DC系统的各类灵敏度矩阵,这对潮流控制、参数调整和电压估算等问题都有实际的意义.     

崩溃点法交直流联合系统电压稳定性分析

本文在分解计算直流系统方程和交流系统方程，简捷地计及交直流网络间耦合关系的基础上，将崩溃点方法应用于交直流联合电力系统的电压稳定性分析，文中提出的赋初值的方法能确保迭代快速收敛到所需崩溃点。本文方法计算简单、计算量小、且能方便地考虑直流系统变量的约束及运行方式的合理调整，可用于采用任何运行方式的交直流联合系统的电压稳定性分析。     

南方电网高压直流输电系统调度运行操作分析

南方电网于2008年已经形成“八交四直”的主干网架,是一个典型的交直流并联电力系统。分析了南方电网在正常方式下、事故条件下和特殊情况下高压直流输电系统的运行操作。在正常方式下,直流系统功率调整越须考虑如下几个方面：交流断面限制要求;与交直流功率优化分配有关的安全和经济优化因素;接地极不平衡电流对中性点直接接地主变压器的影响;直流系统的电流限制和降压限制;直流系统的解闭锁操作。特殊情况是指纯直流方式和直流孤岛方式。在直流孤岛方式下系统调控过程中要考虑直流系统运行工况、发生次同步振荡的可能性和直流稳定控制功能的投退等因素;此外,还要应遵从一定的调控要点。     

基于实时数字仿真器的云广特高压直流系统孤岛运行仿真

云广特高压直流系统输送功率大,送端换流站远离电站而且靠近云南电网昆明负荷中心,交流系统相对较弱,特高压直流系统在失去与云南主网相连的全部500kV联络线后,系统将进入孤岛运行方式。为此,采用实时数字仿真器和特高压直流保护控制软件搭建了详细的实时闭环仿真系统模型,对云广特高压直流系统进入孤岛运行过程进行仿真分析,研究云广直流系统进入孤岛方式运行交直流系统的暂态稳定性能,并对交流系统和直流系统故障过程进行了仿真,分析系统故障后交流系统电压和频率的暂态特性以及交直流控制系统的动态性能。通过仿真验证了云广特高压直流在孤岛运行方式下,系统仍具有良好的动态性能,对实际的工程具有重要指导意义。     

换流站近端交流输电线路重合时序问题研究

交直流电力系统中直流系统对交流系统的扰动较为敏感,整流站或逆变站的扰动都可能造成直流功率的传输中断。经研究发现,换流站近端交流线路重合闸投入时序对直流系统的电压、功率、关断角等运行参量有较大影响。在交直流电力系统中探讨其机理,首先采用开关函数法对直流系统进行等值,求解交流线路上任一点发生单相接地故障时一侧重合后的换流母线电压。通过比较合于永久故障时两种重合时序下换流母线电压的大小,得到了影响重合时序的故障距离临界点。进而剖析换流变分别为Y0/Y、Y0/D接线时网侧、阀侧换相电压间的变换关系,分析直流系统在不同控制模式下直流电压、直流功率、关断角等运行变量与换流母线电压间的变化趋势。在此基础上得出结论:换流站近端交流线路故障时,使换流母线电压较高的一侧首先重合,可提高直流电压和输送功率,减少换相失败的发生机率,从而减小重合于永久故障时对直流系统的再次冲击。PSCAD数字实验验证了结论的正确性。     

观音岩直流分网接入方式下直流控制系统设计

首先对观音岩直流多种运行方式下的直流控制系统整体结构进行了详细分析,发现在分网接入方式下虽仍可借鉴常规直流的设计经验,但直流控制系统结构仍需调整。文中将双极层功能配置在直流站控中,多运行方式间的转换及控制功能配置在交流站控中,分网接入端的稳定控制功能按极配置以适应不同运行方式的需要。此外,由于异步联网过渡期间分网接入端的两交流系统仍存在耦合,通过对受端系统的等效和定性分析,发现两交流系统间的无功耦合程度较弱,交流滤波器分开配置和无功功率独立平衡方案仍然适用。最后基于实际装置搭建了整个直流控制系统,并通过实时数字仿真(RTDS)验证了控制系统设计的合理性和有效性。     

大电网特高压直流系统建模与仿真技术

未来15年内,中国电网将是一个具有20多回超/特高压直流输电系统的交直流并列运行的特大型特高压电网,大电网的建模、仿真及分析技术遇到了严重挑战。该文讨论大电网特高压直流系统仿真建模技术的最新进展及研究方向,并介绍中国电力科学研究院系统所正在开展的电磁暂态/机电暂态混合仿真技术研究工作及直流控制系统详细建模工作,将其应用于工程实际后,将对中国电网未来的规划、运行及科研工作中的大电网特高压交直流系统仿真分析带来巨大突破。     

用于直流系统动态性能研究的等值计算

采用电力系统等值程序 (NIMSCAN)软件 ,根据系统网络结构特点、典型运行方式和直流系统动态性能的要求 ,分别对华中—西北背靠背直流输电工程的两侧交流系统进行了等值简化 ,并采用BPA等软件比较等值前后的系统特性 ,提出了不同运行方式下研究直流系统动态性能的等值系统参数。     

交直流混联系统连锁故障搜索模型及故障关联分析

随着大规模直流输电系统的相继投运,交直流耦合问题突出,连锁故障的风险加剧。首先,针对交直流混联系统建立了一种用于故障快速筛选的事故链搜索模型。该模型包括交流侧故障搜索模型和直流故障判断环节两部分:前者计及了支路对直流运行的影响度和结构重要度,并形成停运概率初筛后风险优先的搜索策略;后者将交流系统中短路故障开断和无故障跳闸开断区分开,分别考虑与直流系统的关联情况。其次,提出了一种考虑项序和事务权重的Apriori算法进行故障关联分析,筛选出威胁系统安全的强关联规则。仿真结果表明,所提方法能高效搜索出直流退出运行的故障演化路径,并有效识别危及系统安全的强关联规则。