多直流馈入输电系统中高压柔性直流高频风险评估计算方法

对多直流馈入系统,目前分析高压柔性直流与交流外部系统高频谐振风险时较少考虑近区其他直流对交流外部阻抗特性的影响。针对单个高压柔性直流与外部系统高频谐振风险评估问题,首先介绍了含多回直流等电力电子设备的交流外部系统谐波阻抗计算方法,考虑到系统内多回直流运行方式多、参数多、谐波阻抗特性获取复杂,详细计算效率低、必要性存疑的问题,引入衡量多直流馈入系统中各换流站间相互作用的强弱多馈入直流相互作用因子（multiinfeed interaction factor,MIIF）指标,评估计算柔性直流外部系统谐波阻抗时需要详细考虑的直流,从而快速且较准确计算柔性直流外部系统谐波阻抗;最后,基于实际某多馈入直流省级电网数据,对所提方法进行了准确性验证。所提方法可以为多直流馈入系统中柔性直流规划运行的高频风险分析及规避提供一种更加精准且快速有效的方法。     

多馈入直流输电系统谐波交互影响分析

多馈入直流输电系统中各换流站交流侧谐波存在交互影响现象。分别给出了多馈入直流输电系统中交流侧谐波吸收、谐波放大的定义,描述了其发生现象,提出了基于谐波阻抗分析方法的双馈入直流输电系统谐波交互影响分析模型,揭示了谐波交互影响的机理。以华东电网为例,利用EMTDC电磁暂态仿真软件,建立多馈入直流输电系统模型。通过各条直流输电工程交流滤波器组合投切、交流侧故障的仿真以及实际录波数据分析,验证了谐波交互影响现象和其发生机理,并分析比较了非特征谐波、特征谐波放大倍数的差异。对各换流站交流侧谐波自阻抗进行了扫描分析,结果表明两换流站交流侧等效谐波自阻抗幅值差值较大或相位差值较大是发生明显谐波吸收、放大现象的必要条件。     

长三角地区多馈入直流输电系统交互影响特性分析

分析了传统短路比/有效短路比、多馈入直流输电短路比/有效短路比,以及多馈入相互作用因子的内在关系.对长三角多馈入直流输电系统进行等值,计算了各直流系统的传统短路比/有效短路比、多馈入短路比/有效短路比、多馈入相互作用因子,以及工频暂态过电压,并对淮南-上海特高压交流线路投产的影响进行了敏感性分析.研究表明长三角地区各直流系统之间相互作用较强,考虑多馈入因素后长三角地区受端系统仍属较强交流系统.     

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。     

含整流站接入的多馈入直流系统强度评估

现有的多馈入短路比的定义无法准确描述含有整流站接入的多馈入系统强度,需要对其进行改进。建立了含有整流站的双馈入测试系统,采用最大功率曲线法,在一系列参数研究的基础上提出了新的多馈入系统有效短路比的定义。通过对处于临界稳定下的的三馈入直流系统以及逆变站过电压计算,验证了新的多馈入系统有效短路比的定义的有效性。     

多馈入直流输电系统的协调恢复策略

针对大扰动情形，提出了一种多馈入直流输电系统的协调恢复策略。该策略具有如下的特点：在原有的PI控制器中加入一个前馈回路以便在直流系统2个控制端的被控量间实现协调控制；在交流故障被切除后的某一短时间内，采取定交流电压控制；在不同的直流子系统间实施渐变的恢复策略，并利用最大梯度下降法对各直流子系统的重启动时间进行优化。以一个三馈入直流输电系统为对象，给出了该协调控制器的设计过程及仿真结果。仿真结果表明，与常规的PI控制策略相比，该协调恢复策略可使多馈入直流输电系统的恢复性能得到很好的改善。     

高压直流输电工程谐振研究

研究了高压直流输电系统工频和二次谐振特性,建立了系统阻抗频率扫描模型。提出了交流系统和交流滤波器通过换流变和换流器折算到直流侧的等效模型和计算方法,分析了交流系统强弱和交流滤波器组数对系统阻抗频率特性的影响。结合可能导致直流系统谐振的故障工况,研究了扫描时谐波源的施加方法,分析了谐波源施加于不同位置对扫描结果的影响。针对同廊道交流线路的感应,提出扫描时谐波源应分别施加于线路端部和中间,并在扫描时考虑最严重的情况。以锦屏—苏南±800 kV工程为例,扫描了各种工况下系统的阻抗频率特性,结果表明在某些运行工况下系统谐振频率为48 Hz和100 Hz,可能存在一次、二次谐振。采用直流系统电磁暂态仿真模型仿真了可能在直流系统产生一次、二次谐波的故障,结果表明在发生交流相间短路故障时,直流侧二次过电压很严重,进一步验证了阻抗扫描结果。最后,提出了抑制二次谐振的措施。     

柔性直流输电系统对多直流馈入系统运行性能的改善作用研究

MMC-HVDC能够向受端电网提供无功支撑。在多馈入直流系统中,通过MMC-HVDC系统的接入,可以降低常规直流换流站母线之间的多馈入相互作用因子(MIIF),从而增加换流站母线的多馈入有效短路比(MIESCR),提高多馈入直流系统的稳定性。但是MMC-HVDC对受端电网的改善作用与其运行方式和接入地点密切相关。因此,研究MMC-HVDC的合理运行方式和接入地点有重要意义。基于节点阻抗矩阵,得到了MMC-HVDC降低MIIF的计算公式。根据公式,可以得到MMC换流站的最佳运行方式和接入位置。之后在典型系统中验证了计算公式的正确性。最后,通过对浙江电网进行仿真,结果验证了MMC接入对系统暂态稳定性的改善作用。     

多端和多馈入直流输电系统中换相失败的研究

借鉴两端直流系统中换相失败的研究结果和熄弧角公式,运用数学和电路基本理论,推导常规控制方式下多端直流(MTDC)系统和多馈入直流(MIDC)系统的熄弧角模型,分析影响换相失败的各种因素,阐述复杂直流输电系统中发生换相失败的一般规律:MTDC系统中,定电压控制的逆变站的参数会对系统中所有逆变站的换相失败产生影响;受影响的逆变站由于自身运行参数、控制方式的变化,可能形成复杂的换相失败故障及故障恢复过程;MIDC系统中,一个逆变站的换相失败除了受自身参数的影响,还受与之相耦合的其他逆变站参数的影响.     

多馈入直流输电系统功率稳定性分析

直流输电系统的功率输送能力主要受所联交流系统强度的限制,单条直流系统的功率输送能力和功率稳定已有较多的研究。随着多馈入直流系统的出现,直流系统间的复杂相互作用使得多馈入直流系统的功率稳定性更为复杂。以两馈入直流系统为基础,研究多馈入直流系统运行状态变化、直流间耦合程度以及多馈入短路比大小对多馈入直流系统功率稳定性的影响。分析结果表明,在多馈入直流系统中,减小所联直流系统电流、减小直流系统间电气距离、增大所联系统多馈入短路比均能有效增大直流系统的功率稳定裕度、提高功率输送能力和最大直流功率。     

MIDC系统有功功率分配方式对受端交流系统网损的影响

对直流输电系统2种常用的运行模式进行分析,讨论了多馈入直流输电（MIDC）系统输送功率对受端交流系统网损的影响,提出了2种条件下网损灵敏度的计算方法,一种是保持MIDC系统输送通道总功率不变,另一种是MIDC系统各直流线路输送功率相互独立。第2种情况下,需要采用负荷平衡方法进行修正。针对第1种情况,文中对功率的再分配进行了讨论,提出了一种有效的功率再分配方法来降低受端系统网络损耗。对加入了MIDC系统的IEEE 118节点系统进行仿真的结果表明,优化后三馈入DC/AC的118节点交流系统网损平均降低0.97%。     

交、直流输电系统相互影响引起的谐波不稳定问题

对于多馈入交直流输电系统而言,谐波的交互作用不仅会通过换流器产生,也会通过整个交流网络形成,因此这种情况就更显复杂。为了研究发生这种不利交互作用的风险,所有电气距离较近的直流线路都应考虑在内。文中以贵州—广东2条高压直流输电线路为例,应用具有详细换流器模型的电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了全电磁暂态仿真模型,对谐波的交互作用引起的送端谐波不稳定问题进行了分析研究。研究结果表明,在弱交流连接方式下发生直流线路双极闭锁故障时,2条直流系统与交流系统之间的相互影响会引发谐波不稳定,而在其他故障条件下     

柔性直流输电系统的谐振问题及主动抑制方法

电网不对称故障会产生电压负序和零序分量,并激发换流变压器注入更大的低次谐波,增大功率器件承受的电气应力,且基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统的交流阻抗在变压器特征谐波频段大部分呈容性,使系统在该频段易发生谐振,导致换流站热过载和波形质量问题凸显。因此,讨论换流站交、直流侧谐波相互作用的机理,建立从交流侧看入换流站的正负序交流低频阻抗模型,提出等效增大换流站输出阻抗支路谐波电阻的方法,全面扼制换流站输出阻抗支路谐波电流,且不影响系统基波电阻。利用电力系统仿真软件EMTDC建立了VSC-HVDC模型,对柔性直流输电系统中的谐振问题以及主动抑制方法进行仿真研究。仿真结果表明,所提出控制策略能有效抑制谐振过电压,因此,提高了柔性直流输电系统不对称故障下运行的安全性。     

基于广义短路比的多馈入直流系统受端电网结构优化方法

大规模直流多点馈入导致受端交流系统电压支撑能力相对变弱,电压稳定问题突出。因此亟须提升受端交流系统强度,但这在加强交流系统电气联系的同时也加剧了短路电流水平。受端交流系统的结构同时影响系统强度和短路电流水平,优化系统结构有助于协调系统强度与短路电流水平之间的矛盾。基于广义短路比的灵敏度分析和支路追加法,文中提出了一种电网结构优化方法。首先,分析了广义短路比和短路电流水平之间的变化关系;其次,研究了交流系统结构调整对上述2项指标的影响,分析了协调2项指标后的系统结构调整综合效益;最后,对不同直流落点进行分类,给出相应的受端交流系统结构优化调整策略。仿真算例验证了所提策略的可行性和有效性。     

电网故障下多馈入直流输电系统相继换相失败机理与特性

在多馈入的电网换相换流器型高压直流(LCC-HVDC)输电系统中,交直流系统以及不同LCC-HVDC之间的复杂耦合作用造成换相失败形态产生变化,使得LCC-HVDC的控制保护系统面临挑战.目前,由电网故障直接引发的多回LCC-HVDC同时换相失败现象受到关注,但是换相失败过程中LCC-HVDC系统之间的相互影响却被忽视.LCC-HVDC换相失败后的状态和输出特性急剧变化,通过交流系统的耦合势必对相邻LCC-HVDC产生直接的影响.为此,文中研究了LCC-HVDC换相失败对相邻健全LCC-HVDC的影响,分析了受端弱电网故障下多馈入LCC-HVDC系统中相继换相失败的产生机理和换相失败期间控制系统作用下逆变站的动态无功特性;推导了计及控制系统响应的逆变站无功功率表达式,解析了相邻LCC-HVDC无功交换特性,分析了相继换相失败的特征和影响因素.最后,通过标准模型验证了理论分析的正确性.     

考虑两端换流器影响的直流输电系统谐波不稳定风险评估

在高压直流输电系统中,当直流系统与弱交流系统相连时,会存在谐波不稳定风险。针对单极12脉动换流器,基于换流器开关函数调制理论,提出在换流变压器铁芯饱和情况下,考虑两端换流器影响的高压直流输电系统谐波不稳定风险评估方法。该评估方法计及了换流器换相过程的换相角、两端交流系统与直流系统间的相互影响。在计算直流系统等值谐波阻抗时,计及了两端换流器的换相阻抗。建立验证模型,在不同的网络参数下利用已有判据和所提判据分别进行判断,并都与时域仿真结果相对比,对比结果验证了所提评估方法的准确性与优越性。仿真结果进一步表明,系统谐波阻抗值、换相角、铁芯饱和程度等均会对系统的谐波不稳定造成影响。     

特高压半波长交流输电系统电磁暂态特性分析

我国主要能源基地到负荷中心距离较远,接近工频半波长范围,特高压交流半波长输电可以作为超远距离、大容量电力送出的一种可选方案.基于我国特高压线路参数并参考规划中的特高压系统,建立了特高压半波长输电系统研究模型,对特高压交流半波长输电的工频过电压、操作过电压、接地故障过电压以及潜供电流等问题进行仿真研究,给出了限制过电压和...     

计及直流控制特性的直流系统等值模型及其谐波计算

准确的直流系统模型是交直流系统故障分析和谐波计算的基础。文中在换流器开关函数模型的基础上,结合直流控制系统的故障响应特性,建立了可与交流系统直接接口的适用于交直流系统故障分析和谐波计算的直流系统等值模型;结合交流系统等值谐波网络,提出了一种交流电网故障时的高压直流输电系统谐波分析计算方法。将所提方法应用于国际大电网会议高压直流输电(CIGRE HVDC)系统标准模型和贵广Ⅱ回高压直流输电系统详细模型的谐波计算,并与PSCAD/EMTDC软件所得数字仿真结果进行比较,表明所提模型和方法准确、有效,为交直流输电系统的谐波抑制、滤波装置的配置和继电保护的整定配合等提供了定量分析依据。     

混合法在高压直流输电系统可靠性评估中的应用

在高压直流输电系统可靠性评估中,根据设备功能对高压直流输电系统的设备进行划分的方法虽然简单,但分类过于粗糙,对设备的失效模式进行了过多的简化。根据直流系统设备的功能和失效模式对直流系统子系统进行重新划分,在此基础上,提出了以系统状态转移抽样模拟法为基础并结合解析法,对高压直流输电系统进行可靠性评估的混合法。该方法先用解析法将含有备用相关性的设备简化为等效子系统,然后再对简化后的整个直流系统可靠性模型利用模拟法得到系统的可靠性指标。仿真计算了伊尔河直流系统的可靠性指标,验证了该算法的正确性和有效性。     

输电线路谐波过电压保护实现方法

在弱联系电网中,一台普通主变压器空载合闸后,随着其引发的励磁涌流注入到电网中,极有可能在系统末端产生较大的谐波畸变导致系统末端出现严重的谐波过电压,造成设备与负荷的损毁,带来严重的经济损失。为解决现有输电线路过电压保护无法反应谐波过电压的问题,提出了输电线路谐波过电压保护实现方法。该方法可正确反应输电线路中的基波过电压和谐波过电压,有效隔离谐波过电压在电网中的传播,保护设备免受谐波过电压的伤害。并通过试验验证了所提方法的有效性。