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。     

呼辽直流孤岛运行方式下送端系统频率特性及控制策略

呼伦贝尔—辽宁高压直流输电工程在正常运行方式下断开伊敏3期电厂与伊敏1、2期电厂之间的联络开关,或送端交流系统因线路故障与东北电网失去电气联系时,将进入孤岛运行。研究了呼辽直流联网转孤岛和孤岛运行时的频率特性。通过发电机调频、直流频率控制模块以及相应的安稳措施提出了呼辽孤岛正常和故障运行方式下的频率控制策略。仿真结果表明,所提出的控制措施可以保证呼辽直流正常运行和故障情况下的系统稳定性。     

云广直流孤岛系统单极闭锁后频率动态过程优化

直流送端孤岛运行方式下发生直流单极闭锁时,孤岛系统频率将显著升高,由于运行极仍参与孤岛系统调节,控制孤岛系统频率在运行极承受范围以内是保证孤岛系统安全稳定运行的关键。从发电机转子运动方程出发,分析发电机的输入机械功率、输出电磁功率和转动惯量三个因素在直流闭锁后频率动态过程中的作用。对于直流单极闭锁后孤岛系统频率爬升阶段,提出通过优化调速器参数、优化直流过负荷控制、连锁切机三者相结合的方法以降低频率峰值。对于频率回降阶段,分析指出机组PSS反调导致的电压大幅下降会导致直流进入逆变器电流控制模式降低功率,减缓频率的恢复速度,并提出了改进措施。仿真结果验证了所提出的频率优化方法的有效性。     

直流孤岛运行协调优化控制研究

基于时域仿真手段全面研究了直流孤岛系统的运行特性,尤其是频率稳定特性。首先研究了直流孤岛系统的无功电压和功角稳定特性;其次在分析频率稳定特性时,考虑两类典型故障对孤岛频率稳定的影响提出了提高频率稳定性的控制措施,研究了水轮机水锤效应系数、调速器增益系数、负荷频率因子和直流频率控制器增益等关键参数与孤岛频率稳定性间的关系,并基于时域灵敏度分析方法给出了参数优化方向;最后提出了协调优化直流频率控制器与配套电源调速器的方案,包括两者死区定值的配合和参数的优化。锦苏特高压直流的实测调试数据验证了方案的有效性。     

HVDC孤岛运行附加频率鲁棒控制器设计

为提高HVDC孤岛运行时送端系统频率稳定性,提出了一种直流附加频率鲁棒控制器,利用直流功率的快速可控性来稳定系统频率。采用高精度TLS-ESPRIT算法辨识得出系统低阶线性化模型,再采用基于线性矩阵不等式的鲁棒设计方法在兼顾最优性能和鲁棒性能的同时设计了附加频率鲁棒控制器。该附加频率鲁棒控制器控制结构简单、阶数较低,易于实现。在PSCAD/EMTDC中的仿真实验表明,所设计的附加频率鲁棒控制器能显著提高送端系统频率稳定性。并且相比于传统PI控制器,其控制效果更好,对不同运行方式下的不同类型故障都有较强的鲁棒性,即使在联网运行方式下也可继续有效地运行,研究结果可供孤岛运行方式下的实际电力系统应用参考。     

美丽山特高压直流Ⅱ期工程附加控制功能设计

本文针对巴西美丽山直流Ⅱ期工程两端交流电网的特点,开展了附加控制功能设计。首先介绍了两种频率控制器的原理和特点,并对联网和孤岛运行方式下的频率控制器进行了选型和参数设计,利用美丽山Ⅱ期直流的频率控制功能,当电网发生故障时,有利于稳定电网频率。其次介绍了功率振荡阻尼控制的原理以及控制器设计方法,开展了控制器设计和参数设计,并在RTDS上进行了仿真试验,验证了阻尼效果。最后介绍了当交流电网发生故障时,需要紧急功率提升/回降美丽山Ⅱ期直流,开展了与安稳接口功能的设计。通过现场运行和试验表明,上述设计行之有效,对其他直流工程附加控制功能设计,有一定的参考和借鉴意义。     

高压直流输电送端孤岛运行附加频率控制器设计

高压直流输电系统在孤岛运行方式下,由于缺少负荷的频率调节效应,交、直流系统的扰动极易造成送端系统频率的不稳定。采用TLS-ESPRIT算法辨识出某实际电网系统的传递函数,并根据根轨迹校正原则设计了一种直流系统附加频率控制器,利用直流输电系统功率的快速可控性,来稳定送端系统频率。同时,设计了传统比例积分控制器与所提控制器进行比较。在PSCAD/EMTDC中仿真结果表明,所设计的频率附加控制器可以有效地提高孤岛系统的频率稳定性。     

糯扎渡直流频率限制控制器研究

直流孤岛系统送端容量小,抗扰动能力差,送端系统故障容易引起交直流功率不匹配,系统频率失稳,甚至导致孤岛系统崩溃。频率限制控制器能够根据交流系统频率,改变直流功率参考值,使交流系统向直流输送功率与直流功率参考值相匹配,保证系统有功平衡,维持交直流系统稳定运行。结合糯扎渡直流工程分析FLC结构和功能,对其主要参数进行整定,并通过仿真验证FLC的作用。     

±800 kV雁淮特高压直流系统送端孤岛运行闭锁策略

特高压直流系统送端系统属于弱系统时,一旦被迫进入孤岛运行方式,面临无法稳定运行风险。目前推荐的解决策略是闭锁直流系统、切除交流滤波器和切除配套发电机等。各策略执行过程必然存在先后动作时序,不同时序可能产生不同的结果。文章以±800 kV雁淮直流工程为研究对象,考虑湖关Ⅰ线检修时最大输送功率为4 300 MW的运行方式,进行电磁暂态仿真分析。结果表明：雁淮直流工程送端进入孤岛方式后,交、直流电压与功率均发生无序波动,频率跌入机组低频保护动作范围。通过分析不同解决策略下各电气量运行情况,得到如下结论：孤岛后若闭锁直流系统早于切除机组,交流系统将产生约2.0 pu过电压;若只切除机组而不闭锁直流系统,则受端电网有2.00 s以上的功率缺额冲击,频率降低0.2 Hz。针对上述策略存在的不足,提出孤岛后极控系统经短延时闭锁直流系统,确保送端发电机组先被切除情况下,受端协控系统能及时启动功率调制措施。     

?800 kV云广特高压直流安全稳定控制策略研究

分析了云广直流输电系统在交直流并联运行及孤岛运行方式下其单极及双极闭锁对系统安全稳定的影响。对影响云广直流安全稳定控制措施的各种因素进行了详细的研究,指出了关键的影响因素。建议根据云广直流输送功率和云南交流外送功率来决定交直流并联运行方式下云广直流双极闭锁的安稳控制措施。提出了云广±800kV直流在交直流并联运行方式下和孤岛运行方式下的的安全稳定控制策略。     

特高压直流孤岛运行特性与稳定控制研究综述

分析了特高压直流输电系统与配套电源形成送端孤岛运行方式或交流联络线N-2被迫形成的孤岛运行方式下系统存在的主要稳定问题及其特征。概述了特高压直流孤岛系统实时仿真建模技术、频率稳定、电压稳定、过电压、次同步振荡和机组间相互作用等几个方面的研究现状,指出了现有直流孤岛系统仿真建模、稳定分析方法的特点与不足,提出了针对特高压直流孤岛系统运行特性与稳定控制技术研究内容,可为今后在这一领域的工程研究与技术开发提供参考意见。     

新东特高压直流孤岛运行闭锁策略

新东特高压直流投产初期,送端机组投产滞后导致孤岛短路容量不足,孤岛运行存在过电压、低次谐波谐振等风险。为保证被动跳入孤岛设备安全,提出新东特高压直流跳入孤岛闭锁策略,即在直流站系统中增加跳入孤岛主动闭锁直流功能,并采用交流联络线低功率防误判据来有效防止联网方式下该策略误动作。采用先切除全部滤波器,再延时闭锁直流,最后稳控系统全切孤岛运行机组的策略,能有效降低孤岛直流闭锁的过电压,保证相关设备安全。现场实施表明:直流跳入孤岛后能够在300ms内切除全部交流滤波器,交流滤波器全切后延时约30ms直流启动闭锁,双极闭锁后稳控系统延时切除孤岛全部机组,闭锁逻辑和稳控策略均正确,孤岛内过电压和频率均满足要求。     

云广特高压直流输电工程送端孤岛频率控制分析

直流工程用于远离主干网架的水电站或火电厂的电力送出时,送端交流系统形成相对独立的“孤岛”。利用实时数字仿真器和控制保护系统SIMATIC TDC,对云南-广东特高压直流工程孤岛运行方式下的直流频率控制功能进行了仿真分析。针对在仿真过程中发现的频率控制功能所存在的缺陷进行了分析,提出了改进措施,并通过仿真验证了改进措施的有效性。     

糯扎渡、溪洛渡高压直流输电工程安全稳定控制系统

为保证糯扎渡、溪洛渡高压直流输电工程投运后南方电网系统的稳定运行,分析了糯扎渡、溪洛渡直流输电系统在交直流并联运行及直流孤岛运行方式下,直流闭锁故障对系统安全稳定特性的影响及稳定问题的解决措施。从切机灵敏度、直流闭锁故障形式、交流断面功率水平、500 kV线路检修方式、直流孤岛运行方式多方面对影响糯扎渡、溪洛渡直流工程安全稳定控制的各种关键因素进行了详细的分析,得到了安全稳定控制系统的控制方案。在此基础上提出了糯扎渡、溪洛渡直流稳控系统的设计方案,包括：控制对象、控制因素、安全稳定控制装置的配置方案、主要功能及装置间交互信息内容。     

云广±800?kV直流输电系统过电压与绝缘配合研究

研究了云南一广东±800kv直流系统交、直流侧以及直流线路的过电压水平和换流站避雷器保护方案：重点分析了孤岛运行过电压,不同平波电抗器布置方式和避雷器方案对过电压的影响以及±800kV直流的绝缘配合方法。推荐两个避雷器配置方案以降低最高电位换流变压器阀侧绝缘水平：建议线路中部10km范围内操作过电压按1．85p.u.标准,10km以外按1．70p.u.标准．通过合理配置,±800kV直流极线侧设备绝缘水平可降低至现有±500kV直流工程极线侧设备绝缘水平线性外推值的75％左右：     

特高压直流送端孤岛系统频率稳定控制

特高压直流与大型水电机组配套电源采用送端孤岛运行方式,能有效消除由直流闭锁引起的潮流大范围转移、系统暂态功角失稳问题。但是,送端孤岛系统的频率稳定性是决定系统能否运行的关键因素之一。结合南方电网楚穗、普侨特高压直流孤岛的调试情况,研究了水电站与特高压直流送端孤岛系统超低频振荡的机理,提出了频率稳定控制策略;阐述了直流甩负荷导致部分机组调相运行的机理。机网协调控制RTDS试验平台的仿真结果以及特高压直流孤岛系统的现场调试结果表明了所提控制策略的有效性。     

含±800 kV云广直流的南方电网交直流系统 RTDS仿真研究

云广±800 kV特高压直流输电系统投运后（2009年单极投运,2010年双极投运）,南方电网结构将更为复杂,交直流并联运行特点愈发显著。因此,建立了南方电网2010年交直流并联电网全电磁暂态RTDS实时仿真模型,并进行仿真分析。结果表明：云广直流系统在孤岛方式下全功率运行时,南方电网系统可能会出现约0.6 Hz振荡,可以通过降低云广直流传输功率解决该问题;云广直流系统发生双极闭锁故障,将影响南方电网稳定运行,须预先研究合适的安稳策略。     

云广特高压孤岛运行方式下单极闭锁性能试验分析

2013年5月26日,为进一步验证云广特高压孤岛状态下的电压、频率控制策略,开展了孤岛方式下的单极闭锁性能试验。试验表明,孤岛系统出现单极闭锁后,机组发电功率和直流输送功率能协调控制,并恢复稳态。但整流站直流站控系统无功控制模式若为定无功功率控制模式,将导致孤岛系统交流电压控制失败,电压长期越限,引发交流滤波器过负荷跳闸,导致双极相继闭锁。试验结论为,云广特高压孤岛方式下,禁止整流站直流站控无功控制模式选择为定无功功率控制模式,同时有必要进一步开展后续试验,对当前孤岛系统交流电压控制策略是否足够安全可靠进行验证。