多馈入直流输电系统换相失败影响因素的分析与仿真

多馈入直流输电系统的出现,在增加了运行方式的灵活性、扩大了输送容量的同时,也增加了系统结构的复杂性。换相失败是直流输电系统最常见的故障之一。在多馈入输电系统中,单个逆变站发生换相失败可能导致多个逆变站同时发生换相失败,严重影响整个系统的稳定运行。取电气距离和短路比为主要影响因素,分析其对于换相失败产生的影响;搭建三馈入直流输电系统模型,通过电力系统电磁暂态仿真程序PSCAD进行仿真研究,从而验证结论。     

华东多直流馈入系统换相失败仿真研究

基于2013年华东电网夏季高峰方式,经动态等值在电磁暂态程序上建立交直流输电系统研究模型,采用了与工程控制保护一致的详细模型,建立了多直流馈入输电系统模型,首次实现了南瑞、许继以及ABB公司多种技术路线直流控制保护详细模型的有效结合;针对葛南、林枫、宜华、复奉、锦苏、龙政6回直流落点华东交流系统发生单相和三相故障时,直流系统发生换相失败的情况及交直流系统动态性能进行了研究;给出了换相失败持续时间和直流恢复时间的统计结果;分析了逆变站与交流系统交换无功功率在故障及其恢复期间的变化情况。研究结果表明即使华东地区6回直流同时发生换相失败,交直流系统均可以正常恢复。最后通过仿真计算给出了华东地区发生单相和三相故障可能导致华东6回直流同时换相失败的区域。     

基于EMTDC的多馈入直流输电系统仿真研究

针对多馈入直流系统中交直流系统间存在复杂的相互关系导致多个逆变站同时发生换相失败的现象,从换流母线电压引起换相失败的机理出发,以CIGRE HVDC标准模型为研究对象搭建了三馈入直流输电系统模型,通过大量的仿真试验总结了交流系统强度和系统间耦合阻抗对多馈入直流输电系统换相过程的影响;此外,对CIGRE模型进行了完善,设计了一套滤波元件,有效滤除了仿真过程中的谐波,提高了试验结果的精度。     

MIDC输电系统后续换相失败的抑制措施研究

随着直流输送容量不断增加,直流落点越来越密集,多馈入直流(MIDC)输电系统的换相失败问题日益凸显。为降低多馈入直流输电系统换相失败的概率,首先分析了多回直流同时或相继换相失败的根本原因,然后结合常规低压限流(VDCOL)控制,提出了电压补偿式变斜率VDCOL协调控制策略。该控制策略充分利用直流故障电流的变化特点,综合考虑了MIDC输电系统中各回直流自身特性影响因素,选取合理的补偿系数K,使各回直流能在故障后有序且稳定地恢复,从而大大减少后续换相失败的发生。同时根据故障的严重程度选择性地切入K值以达到提高直流系统恢复性能的目的。最后在PSCAD/EMTDC中搭建算例系统及实际系统模型进行仿真验证,结果表明该控制策略能有效降低多馈入直流输电系统的后续换相失败的概率,使各回直流在故障后能够有序地恢复,同时在保证良好的恢复性能的基础上大大提高了多馈入直流输电系统的可靠性。     

高压直流输电系统中换相失败Hypersim仿真分析

Hypersim是一套功能强大、接口方便、适应性广的全数字实时仿真系统,它能为HVDC换相失败问题的研究提供快速、灵活和准确的电磁暂态仿真。基于Hypersim建立了单极12脉波HVDC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。对逆变器交流母线发生单相接地短路和三相接地短路故障的情况进行了仿真计算,研究换相失败的判定依据。仿真结果表明,Hypersim能够准确模拟HVDC系统发生换相失败情况,以及通过在控制系统中实施保护控制,能有效抑制换相失败的发生。     

直流输电系统换相失败研究综述

分析了直流输电系统换相失败机理,介绍了多馈入直流（MIDC）输电系统中与换相失败相关的多馈入交互作用因子（MIIF）;通过分析逆变系统运行时与关断角密切相关的系统参数和电气量,归纳了影响直流输电系统换相失败的主要影响因素;介绍了用以判断换相失败的主要判别方法,同时给出了耦合阻抗、MIIF及有效短路比判别MIDC输电系统中不同换流站是否同时发生换相失败的方法;总结了换相失败的抑制措施以及换相失败后系统的恢复策略。     

多馈入直流输电系统换相失败边界条件

在多馈入直流输电系统中,交流故障引发多回直流系统同时换相失败甚至闭锁的可能性较高。因此,探究逆变侧交流节点间电压交互作用机理并揭示换相失败的边界条件具有重要意义。首先,阐述直流系统逆变侧功率特性,借助受端交流电网的稳态潮流分析推导出多馈入交互作用因子的解析表达式;然后,分析换流器极限关断角和故障后直流电流的变化情况,推导出同时换相失败交互因子,并用该因子表征同时换相失败的边界条件;最后,通过仿真证明了所提多馈入交互作用因子解析计算方法的准确性以及同时换相失败边界条件的有效性。     

高压直流输电系统换相失败的仿真研究

换相失败是直流输电系统逆变器最常见的故障,当逆变器联接于弱交流系统时换相失败更容易发生,而以往的研究重点是换相失败的机理及数学推导,缺乏相应的仿真验证。为此,通过电磁暂态仿真研究了广泛使用的换相失败解析表达式及其不同短路情况下的误差。结果表明:三相短路时最小电压降的计算公式与仿真结果相吻合,而单相接地故障时最小电压降的计算结果与仿真有一定误差;理论计算结果稍偏保守,但是仍然能够作为反映换相失败的一个指标。在此基础上分析研究直流控制系统对连续换相失败影响的结果表明:增大逆变站控制器增益和减小其时间常数均可以抑制换相失败的发生,有利于逆变侧交流电压的恢复与维持。     

多馈入直流系统换相失败风险仿真分析

逆变器的换相失败是高压直流输电系统的一种常见故障。为研究多馈入系统中换相失败的复杂机理,文中应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,在经典双馈入系统模型中进行仿真,根据换相失败发生的风险指标--短路严重程度等级因子,分析造成直流系统换相失败的概率特征。发现多馈入电压交互作用与谐波交互作用是影响多馈入系统同时换相失败的两个重要因素,故障较弱时,多馈入系统的远端换相失败主要与换流母线电压的波形畸变相关;而故障较强时,母线电压的幅值跌落是导致远端换相失败发生的主因,仿真结果证明了结论的正确性。     

基于PSCAD/EMTDC的高压直流输电线路保护仿真研究

本文在PSCAD/EMTDC平台上建立了实用的直流输电线路行波保护系统模型。通过分析高压直流线路发生故障后的特点,按照行波保护的原理,利用直流线路发生故障瞬间,线路上产生的暂态电流电压行波的幅值和方向不受控制系统作用影响的特点,通过计算直流电压下降率和直流线路故障前后的电压电流行波差值,来判断直流线路是否发生故障。在南方电网贵广直流输电系统仿真模型上对所建立的直流输电线路行波保护系统进行了仿真测试,通过设定极1整流侧直流线路发生接地短路故障,验证行波保护系统的动作情况,仿真测试结果证明了本文所建立的线路行波保护系统的正确性和实用性。     

多馈入直流输电系统继发性换相失败影响因素分析

继发性换相失败给多馈入直流输电(MIDC)系统的安全运行带来严重威胁,针对继发性换相失败影响因素的研究有着非常重要的意义。首先根据换流器工作原理并结合MIDC系统结构特点研究了继发性换相失败的发生机理;然后对继发性换相失败的两个因素:换相失败引起交流电压的变化和多馈入直流输电系统耦合关系进行了详细的分析;最后在PSCAD/EMTDC中建立了MIDC系统模型,仿真分析了典型工况下MIDC系统继发性换相失败的影响因素。根据仿真结果,多馈入系统中交流故障、多馈入系统电压交互影响因子和多馈入短路比共同决定了继发性换相失败的发生。     

基于PSCAD/EMTDC的传输线路故障仿真研究

为了研究传输线路发生故障时电路中的电压和电流的变化情况,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对输电故障线路进行了建模,并在此基础上对其进行仿真分析。仿真结果表明,在PSCAD/EMTDC环境下建立的模型能够比较准确地描述在暂态过程中输电系统的动态特性,为现场运行以及故障分析提供参考。     

基于PSCAD/EMTDC的多端柔性直流输电系统并行仿真计算

对于基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统以及直流电网而言,传统基于串行结构的电磁暂态仿真软件已无法满足实际的计算需求,需要采用并行计算技术突破这一难题。PSCAD/EMTDC是世界上广泛使用的电力系统电磁暂态仿真软件,其最新版本已经全面支持并行计算。通过大模型拆分和多线程运算,该软件解决了由于模型过大而不能仿真或仿真效率低的问题,为实现多端柔性直流输电系统以及直流电网的快速仿真提供了可能。详细分析了PSCAD/EMTDC软件的运行机理及功能,对其新版本下的并行计算功能进行了介绍和研究。通过搭建模型进行仿真测试,探讨了并行计算的技巧。仿真结果表明,并行计算功能可以大大降低大规模电力系统的仿真时间,有效提升仿真分析效率。     

基于EMTDC/PSCAD的断路器仿真模型

运用EMTDC/PSCAD仿真软件,建立能够反映断路器短路短延时和短路瞬时保护特性及电弧外特性的仿真模型。通过典型故障算例仿真表明,仿真模块能够准确模拟断路器的保护特性,为断路器保护特性的设计和保护参数的整定提供了仿真试验、研究的基础。     

基于PSCAD/EMTDC的高压直流输电控制系统的仿真分析

利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了一个背靠背直流输电系统模型,并在稳态运行和故障运行两种状态下进行仿真分析,给出了仿真波形和结论分析。仿真结果表明,在PSCAD/EMTDC环境下建立的直流控制系统具有较好的调节性,可以为实际工程以及研究工作提供参考。     

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.     

基于PSCAD／EMTDC的开关元件的暂态仿真算法研究

提出了开关元件在电力系统电磁暂态仿真中的仿真算法问题,并以PSCAD／EMTDC仿真程序中采用的插值算法为例,详细介绍了电磁暂态仿真中开关元件的仿真算法。采用插值算法可以精确确定这些开关性元件的通断时刻,实现开关元件暂态等值计算电路的求解。     

基于PSCAD/EMTDC的高压直流回路谐振研究

直流输电工程在系统研究和集成设计时需要分析直流回路的谐振特性。为此,提出了一种使用单位冲击电压源的高压直流输电直流回路谐振计算分析方法,建立的直流回路阻抗等效模型综合考虑了交流系统、换流器、平波电抗器、直流滤波器(DCF)、输电线路等关键因素,形成一套的基于PSCAD/EMTDC的高压直流回路谐振分析流程,利用此流程对溪洛渡右岸送电广东±500 k V同塔双回直流输电工程进行直流回路谐振分析,结果表明:溪洛渡直流输电系统不存在危及系统安全运行的谐振风险。