高压直流输电接地极电流场相关问题研究

介绍了高压直流接地电流场相关概念,主要阐述了接地、入地电流和跨步电压及其相关指标;指出在接地极设计过程中,应考虑接地极周围土壤电阻率、相关接地参数的计算以及接地极型式选择等方面的问题;阐述了高压直流输电接地极入地电流产生的电流场对变压器和系统交流电网的偏磁影响、接地极装置及地下金属管网的腐蚀以及对电气化铁路的电磁影响,并概述了相应的抑制措施,包括进行变压器及交流电网直流偏磁的治理,地下金属管网及接地装置腐蚀的防护,同时也探讨了共用接地极模式的可行性;最后指出了建立大地二维乃至三维电场模型的重要性,指出只有考虑大地横、纵向差异,更精确地了解大地电性结构,进而准确地计算直流接地极周围地电流场分布,才能更好地满足我国建设超特高压直流输电工程的要求。     

考虑高山影响的UHVDC单极大地运行感应电势分析

特高压直流输电系统单极—大地回路运行时,会使附近交流电网遭受直流偏磁危害,地表电位的准确求解是预防和治理直流偏磁危害的重要环节。针对高山对感应电势的影响,首先建立了考虑高山影响的复合土壤结构模型,并运用镜像法与行波法推导出感应电势的计算公式,分析了大地参数对感应电势分布的影响,发现高山的存在抬高了高山与直流接地极之间的感应电势,增大了高山两侧的感应电势差。进而以±800kV天中特高压直流输电工程为例,在Matlab中搭建模型计算哈密地区交流电网中直流电流分布情况。结果表明,各变电站接地极的直流电流仿真值与实测值相符。     

变压器直流偏磁仿真及抑制措施研究

直流系统单极大地回路运行时,周边变电站直流偏磁问题时有发生,对电网的安全稳定运行造成了较大影响。对此采用CDEGS软件,介绍了CDEGS软件开展直流偏磁仿真建模的流程,并基于某直流接地极周边电网结构,搭建了包含500kV变电站和220kV变电站的仿真案例模型,开展了直流偏磁仿真及抑制措施的研究。研究表明,采用主变中性点串联小电阻的方式可有效降低变压器偏磁电流,但可能会引起周边部分站点偏磁电流增大,选取小电阻参数时应统筹考虑网架中所有站点。采用的仿真方法和研究结果可进行推广,用于指导变压器直流偏磁问题的治理。     

基于人工蜂群算法的直流接地极优化选址

为有预见性地防御直流偏磁危害,在新建直流接地极初期应对直流接地极进行优化选址。考虑母线电压、发电机功率以及变压器因直流电流额外消耗的无功功率等参数,提出了基于人工蜂群算法的直流接地极优化选址方法,并量化了直流电流对交流电网的影响,最终通过IEEE 118节点及某实际电网两个工程算例验证了人工蜂群优化选址方法的可行性。研究结果为直流接地极优化选址、防御直流偏磁危害、降低直流电流对交流系统的影响提供了可能。     

华东地区500 kV变压器中性点直流偏磁抑制的研究及应用

随着特高压直流输电的迅速发展及应用,高压直流输电引起的直流偏磁对主变压器安全稳定运行的影响得到越来越多的关注。分析了直流偏磁产生的原因及危害,并介绍了3种直流偏磁抑制方法。综合考虑后,采用主变压器中性点串联小电阻法在某500 kV变电站进行实例应用,得到较好的效果,最后对存在的问题进行分析并提出建议。     

德宝直流输电对750 kV宝鸡主变压器运行影响研究

通过计算和现场实测,得到了750 kV宝鸡变电站和处于宝鸡换流站周围100 km内的330 kV、110 kV变电站内的变压器中性点直流电流,并分析了对变压器的运行影响,提出了今后还需开展的重点工作,为今后西北电网的直流输电对交流变电站变压器的影响提供了数据。     

影响特高压直流输电交流滤波器失谐保护准确性的分析

锦苏±800kV特高压直流输电苏州站投运过程中,发生失谐保护频繁发信事件,通过对失谐保护原理、保护逻辑、动作过程等深度分析,指出6次谐波分量的影响是主要原因。提出在建设特高压直流输电换流站时,需要吸取失谐保护频繁发信事件的教训,实时检测交流系统谐波电压状况,紧密监视直流偏磁对电网的影响,排查隐患消除缺陷。建议针对失谐保护频繁发信案例,深入研究换流变充电励磁涌流对交流系统谐波的影响。     

UHVDC入地电流暂态过程对变压器励磁特性的影响

为研究接地极入地暂态电流对变压器励磁特性的影响，提出一种针对UHVDC入地电流暂态的计算方法，并搭建了受端地区直流偏磁仿真模型，计算了地表电位和偏磁电流在入地电流暂态过程中的响应，并分析了变压器的励磁特性。结果表明，暂态过程会显著增加10 km范围内的地表电位和偏磁电流，在UHVDC引起的变压器直流偏磁计算时应考虑入地电流暂态过程的影响。     

地磁扰动和接地极共同作用的浙西电网偏磁电流计算

摘要： 溪洛渡—浙西±800 kV直流输电工程试运行期间,浙西换流站受端电网的很多变压器出现了直流偏磁问题,其同时发生地磁扰动（GMD）的地磁感应电流（GIC）直流偏磁的安全风险需要研究。针对溪洛渡—浙西±800 kV直流输电工程的受端电网,建立了浙西电网和金华换流站的GIC计算模型,运用节点导纳矩阵法计算了浙西电网GIC;根据溪洛渡—浙西直流输电试运行期间-500 A接地极入地电流的测试数据,计算分析了GMD和接地极共同作用下浙西电网的偏磁电流水平。研究结果表明,目前浙西电网安装直流偏磁抑制装置的容量,不能满足消除GMD和接地极共同作用的需要,建议根据中科院和中国气象局空间天气事件的预报,避开有太阳剧烈活动的时间安排检修或调试,避免抑制装置发生过载的问题,保障浙西电网的安全。     

地磁感应电流在直流输电系统引发的谐波不稳定分析

高压直流（HVDC）输电换流器两侧的谐波阻抗对确定地磁感应电流（GIc）引发的谐波有重要意义。对比了有外部激发和无外部激发2种情况下HVDC换流变的直流偏磁机理,并根据三端口网络模型计算、等效出的谐波阻抗,研究了在GIC作用下换流变偏磁后的谐波水平。PSCAD／EMTDC仿真表明,GIC激发的谐波取决于系统的谐波阻抗。当直流输电系统对某次谐波存在谐振点或呈现高阻抗时。可导致系统谐波明显放大,严重时会引起直流输电工程闭锁。     

可再生能源交流孤网转并网运行中的电压控制策略

柔性直流远距离输送有仅通过直流送出模式和交直流混联送出模式。两种送出模式下,系统的运行点存在较大差异,直接切换会对电网产生较大冲击。文章首先分析了两种送出模式下系统的调压控制特点,指出并网点电压幅值偏差是切换过程的关键点,设计了以可再生能源集群并网点电压偏差最小为主目标,换流站综合无功裕度最大为次目标的柔性切换策略。最后,基于某柔直电网可再生能源送端规划系统进行仿真,验证了所提策略的有效性。     

特高压电网对福建电网安全稳定影响研究

分析了交、直流特高压电网对福建电网安全稳定的影响,研究了特高压交流电网、特高压直流系统发生故障时福建电网的安全稳定性以及受端换流站附近交流电网单一或严重故障对直流系统的影响及系统安全稳定水平。分析了特高压电网对福建电网短路电流和无功补偿的影响以及1000kV／500kV电磁环网的解环等问题。结果表明：大容量直流输电系统单极／双极闭锁后主要问题是引起局部500kV网架过载：交流特高压线路单一乃至个别多重故障情况下福建电网均能保持稳定运行。福建电网具有较大的抗扰动能力。     

独立接地极改造为共用接地极方案研究

为解决直流输电工程接地极选址困难的问题及减少对环境的影响,建议具备条件下优先考虑将已建独立接地极改造为共用接地极。对已建独立接地极要对其跨步电压、腐蚀寿命、最大温升、导体载流量等性能指标进行校核,并根据校核结果确定相应的改造项目,同时要重新评估接地极对交流电网、油气管道以及铁路设施的影响。     

直流配电系统的运行与控制

为了提高供电能效和质量、增强电力系统的可控性,提出了直流配电系统,建立了辐射型直流配电网络结构,采用电压下垂控制方式,并对直流配电系统各种运行情况进行了仿真。结果表明,直流配电系统在重载情况下从交流电网吸收有功功率,轻载情况下向交流大电网回馈有功功率,对交流大电网有一定的功率支援作用;在电源和负荷扰动情况下,系统能维持功率平衡,且直流母线电压能保持稳定,证实了直流配电系统的可行性。     

±1 100 kV特高压直流换流站直流场设计选型

±1 100 kV特高压直流输电工程是迄今为止世界上电压等级最高的直流输电工程。合理的直流场设计型式选择对于降低设备制造难度和成本、提升换流站运行可靠性具有重要的意义。基于准东-皖南±1 100 kV特高压直流输电工程，文章从设备外绝缘要求、制造水平以及不同型式的技术经济比较进行分析，得出了推荐1 100 kV特高压直流换流站直流场采用户内直流场设计的结论。     

Research on power electronic transformer applied in AC/DC hybrid distribution networks

The AC/DC hybrid distribution network is one of the trends in distribution network development, which poses great challenges to the traditional distribution transformer. In this paper, a new topology suitable for AC/DC hybrid distribution network is put forward according to the demands of power grid, with advantages of accepting DG and DC loads, while clearing DC fault by blocking the clamping double sub-module (CDSM) of input stage. Then, this paper shows the typical structure of AC/DC distribution network that is hand in hand. Based on the new topology, this paper designs the control and modulation strategies of each stage, where the outer loop controller of input stage is emphasized for its two-control mode. At last, the rationality of new topology and the validity of control strategies are verified by the steady and dynamic state simulation. At the same time, the simulation results highlight the role of PET in energy regulation.     

An approach for the integration of renewable distributed generation in hybrid DC/AC microgrids

This paper presents an investigation of a hybrid DC/AC integration paradigm to establish microgrids (MGs) by using a conventional three-phase local power delivery system. This approach adds an additional DC power line to the local power distribution system in order to collect energy generated by distributed domestic renewable sources. The local renewable distributed generation (DG) works in conjunction with the conventional grid utility to reduce the power draw from the grid. Researchers designed an energy conversion station to mix energy from the local DGs with energy from the grid utility. This approach, therefore, uses a continuous energy mixing strategy for DC integration of local generation and grid energy to supply energy to MG consumers via the conventional three-phase power distribution system. Thus, local distributed renewable generators do not have to contend with AC integration problems, such as AC stability and line synchronization. This approach can facilitate the transformation of conventional local power distribution systems into reliable MGs in an affordable way for stakeholders and it is a step towards construction of future smart grids.     

特高压直流对同塔交流线路的过电压影响分析

随着我国电力工业的发展,特高压直流输电凭借其在远距离输电上的优势而成为我国特高压发展的重要方向。局部地区电力走廊紧缺,使交直流同塔架设输电线路成为必然。当交直流导线同塔架设时,将在导线间产生很强的电磁耦合。主要研究特高压直流线路故障对同塔架设交流线路过电压的影响。根据规划中的锡盟—上海交直流同塔多回输电线路相关数据,采用电磁暂态程序建立了详细的直流换流站模型以及交直流同塔架设输电线路模型,研究了特高压直流输电线路故障对同塔架设的超高压交流线路的影响,并分析了不同故障类型、运行工况、耦合段线路长度、耦合段位置等因素对交流感应过电压的影响。结果表明,交流线路上的感应过电压幅值在交流线路绝缘水平允许范围内;直流发生接地故障时,交流线路通过耦合作用在直流故障弧道产生潜供电流。分析了交流线路不同换位方式对直流线路潜供电流的影响,并对限制措施提出了建议。