南方电网交直流混合输电系统动态潮流仿真计算

针对调度员培训系统的仿真要求，根据直流系统分层的特点建立了系统和极两层对象，在直流系统这一层次上建立了其接线方式的描述，用以控制直流系统电气方程的建立。可以实现对直流系统不同运行接线方式的模拟以及分层控制的模拟，基于动态潮流的原理对直流系统进行建模，考虑了高压直流的频率特性，实现了基于动态潮流技术的交直流联合系统的仿真，为调度人员提供了逼真的交直流联合输电系统的培训环境。     

基于异步迭代的交直流互联系统分布式动态潮流计算

交直流互联电网与调度中心独立计算模式之间存在矛盾,给电网分析和监控带来种种弊端。为克服这一矛盾,在基于异步迭代模式的分布式动态潮流（ADDPF）算法的基础上,提出了以高压直流线路为联络线的交直流互联系统ADDPF算法。该方法针对两端直流系统,直流线路在其两端子系统重复建模,内层交直流潮流计算采用交替求解法,外层将直流线路等值为交流线路构造不动点迭代格式,不断修正外边界节点注入功率实现全网潮流计算。将IEEE标准系统扩展为交直流系统进行测试,可获得与全网一致的动态潮流解。     

AC/MTDC系统电压稳定极限计算

提出一种交流—多端直流联合电力系统电压稳定极限的计算方 法，该方法首先推导出直流状态量和给定控制量以及换流器交流母线电压间的关系方程组， 在此基础上分解计算直流系统方程和交流系统方程，并简捷地计及交直流网络间耦合关系， 然后用崩溃点方法来计算交流—多端直流联合系统的功率裕度。该方法计算简单，计算速度 快，实例计算结果令人满意。     

交流不对称情况下交直流系统谐波分析计算方法

分析了交流系统发生不对称故障时考虑换流阀非等间隔导通、三相换相角不相等和换相电流非线性等因素的换流器动态过程,建立了基于基本分量、修正分量和换相分量的三相电压电流开关函数以及换流器序分量开关函数模型,实现了在交流不对称情况下对交直流系统的精确分析计算。提出了考虑交直流系统间谐波相互作用及换流器不对称运行状态的交直流系统谐波分析计算方法,以代数解析表达方式揭示了交直流系统间谐波相互作用的机理。将所提出的方法应用于国际大电网组织（CIGRE）高压直流（HVDC）标准系统和南方电网贵广Ⅱ回HVDC系统的谐波分析计算,并与PSCAD/EMTDC软件所得数字仿真结果相比较,表明所提出的方法准确、有效,为交直流混联系统的谐波抑制、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。     

交直流系统的动态无功优化

考虑直流输电系统对功率与电压的调节能力,建立了交直流系统的动态无功优化模型。模型的目标函数为交直流电网的全天网损最小,约束包括交直流系统的潮流约束、所有直流变量的控制约束、离散控制变量动态调节次数约束及节点电压的安全约束。模型求解是一个多时段非线性混合整数规划问题。以混合算法为基础,提出了交直流系统的动态无功优化混合智能算法。以PSASP 36节点系统为例,通过仿真计算验证了所建模型和算法的有效性,说明了动态无功优化在交直流输电网络中具有更大的降损潜力。     

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。     

交、直流联合系统数字模拟方法的探讨

为了分析交直流联合系统的潮流分布和暂态稳定，本文提出一种在原有交流系统潮流和暂态 稳定程序的基础上，嵌入直流系统子程序的通用办法。并介绍了这种直流子程序的基本原理 、数学模型、调节控制环节以及交直流系统程序之间的接口方法。采用这一方法编制的程序 经试算已初步获得应用。     

天广交直流系统并联运行的稳定控制

研究了天广交直流系统并联运行的系统稳定性，介绍了天广直流系统的稳定控制功能以及天广交直流系统并联运行的紧急控制措施。研究表明天广交直流系统并联运行具有较大的输电能力和较好的稳定性。将直流系统自身的稳定控制功能和辅助的交流系统安全稳定装置适当地结合起来使用，可以有效地控制和减小系统单一元件或多元件故障对系统的冲击，改善交直流并联系统运行的稳定性。     

大规模交直流电力系统仿真计算的相关问题

针对大规模交直流电力系统仿真计算中涉及到的几个相关问题进行了讨论。指出用于大规模交直流电力系统仿真计算的最有效的工具是带有用户自定义功能的交直流电力系统数字仿真程序，传统的动模试验和最新出现的实时数字仿真器并不适合于对大规模交直流电力系统进行系统研究。通过考察直流输电换流器准稳态模型导出的条件，阐明了直流输电换流器的准稳态模型在交流系统不对称故障期间是不适用的。论证了影响逆变器换相失败的因素有多个，重点研究了触发越前角、换流站交流母线电压跌落，直流电流增大以及换流变压器短路阻抗等因素对换相失败的影响。通过实例论证了交流系统故障时直流输电系统的动态响应特性，必须在仿真过程中通过对直流输电系统及其控制器的行为进行精确的仿真计算才能得出，凭经验事先估计直流输电系统在交流系统故障时的响应特性是不科学和不可靠的。     

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     

带最优乘子牛顿法在交直流系统潮流计算中的应用

交直流系统潮流计算的统一迭代法的收敛性较交替迭代法更优,但对一些病态运行条件和 潮流无解的情况,统一迭代法将发散,得不到有用信息。文中将交流系统中广泛应用的最优乘子潮 流方法推广到交直流系统的潮流计算中。根据直流系统稳态方程的特点引入辅助变量,使得直流 系统潮流方程全部转换为二次或线性方程。给出了直角坐标系和极坐标系下交直流系统带最优乘 子牛顿法潮流的实现方法。通过算例验证了所述方法的有效性,并对2种坐标系下的结果进行了 比较和分析。     

用于安全稳定控制的高压直流极闭锁判据

交直流并联运行电网中直流极闭锁后引起的安全稳定问题十分突出，如何正确判别直流极闭锁是安全稳定控制系统研究中的重要课题。采用数值仿真方法分析了直流极闭锁对电力系统稳定的影响，指出稳定控制装置必须正确、快速地判出不同形式的直流极闭锁。通过研究直流极闭锁的电气量特征以及直流控制保护系统的动作行为，提出了可靠的直流极闭锁综合判据，并进行了详细的阐述。通过介绍中国南方交直流混联电网安全稳定控制系统核心部分———高肇直流输电安全稳定控制系统，进一步论述了研究直流极闭锁判据及直流极闭锁后稳定控制的重要性。     

交直流并联系统的换流母线电压稳定性分析

随着中国交直流互联电网的发展,迫切需要研究换流母线的电压稳定问题。文中首先给出了交直流并联系统的简单模型,在此基础上介绍了并联交流系统强度指标以及负荷裕度曲线和电压稳定临界曲线。然后以两区域四机交直流混合系统为例,根据负荷导纳模型算法准确求取节点的功率裕度,采用上述2种曲线分析方法详细讨论并联交流系统强度和受端系统等值阻抗对逆变站换流母线电压稳定性的影响。最后对比分析了不同直流系统稳态控制方式下换流母线的负荷裕度,研究结果表明受端为弱交流系统时,采用整流侧定电流 — 逆变侧定电压的控制方式将有利于提高系统稳定性。     

用于分布式能源并网的DC/DC换流器设计与研究

针对目前应用于直流配电网领域的DC/DC换流器造价高、控制复杂以及不具备直流短路故障穿越能力的缺点,为了实现不同电压等级直流分布式负荷有效接入直流配电网,提出了一种混合DC/DC换流器拓扑,采用电流源换流器(current source converter, CSC)连接直流电网,电压源换流器(voltage source converter, VSC)连接直流分布式负荷。提出的换流器拓扑具有结构简单、控制方式灵活以及具备直流短路故障穿越能力的优点。在分析换流器数学模型和运行约束条件的基础上,给出了换流器的参数设计方法,提出了一种CSC侧功率闭环控制,VSC侧交流电压幅值闭环控制的DC/DC换流器闭环控制策略。最后,在RTDS半实物仿真平台上搭建了1 MW/2 000 V/750 V混合DC/DC换流器试验模型,开展了额定运行工况、功率变化工况和直流短路工况试验。额定运行工况试验结果表明提出的拓扑可以实现1 MW额定功率的运行,功率变化工况试验结果表明提出的拓扑可以实现功率由1 MW到-1 MW的平滑反转,直流短路工况试验结果表明换流器能够平稳穿越直流短路故障。     

多级分层控制体制的简捷分裂法潮流算法

本文在文献［8］的基础上，进一步提出了基于分裂点电位法的P-Q分解分裂法潮流的算法。 这个算法在形成区域系统的联系方程——分裂点修正方程时没有任何近似，在收敛性上与常 规P-Q分解法一致；由于较好地结合了常规P-Q分解法算法上的特点，在串行处理的条件下 计 算量常规P-Q分解法大致相同，这些是以往的分裂法潮流算法未能作到的。在并行处理的条 件下，采用本文方法能获得较大的时间效益，是一种适应电力系统多级分层控制体制的简捷 分裂法潮流算法。     

交直流迭代法求解含网损节点边际电价

直流最优潮流计算节点边际电价的方法已经很成熟，但由于其对电力系统进行简化计算，因此，优化结果与实际运行情况不符。采用交流最优潮流计算节点边际电价，目前工程实用化并不广泛。为此，提出交直流迭代求解含网损节点边际电价。该方法采用直流最优潮流模型进行有功经济功率分配，采用交流模型计算精确潮流和网损。两者交互迭代，直到收敛后采用转置雅可比矩阵法计算网损微增率，结合直流最优潮流得到的节点边际电价计算含网损的节点边际电价。通过IEEE 14节点和IEEE 118节点算例验证了所提出的方法的可行性，并分析了参考节点对该方法的影响。算例计算结果表明该方法经济意义和物理含义明确、计算简单，适合工程应用。     

含特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真

以研究2010年南方电网动态特性为目的，提出了含±800 kV特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真研究重点，解决了大规模多馈入交直流系统电磁暂态仿真时系统等值、模型处理以及仿真步骤等问题。依此运用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件，建立了包含±800 kV云广特高压直流等5条直流输电线路的电磁暂态仿真模型，研究中换流器模型采用详细模型。在此基础上研究了交直流系统各种故障下的动态特性，研究结果为南方电网规划及安全稳定措施的制定提供了理论依据。提出建立电磁暂态仿真模型，为研究大规模含特高压直流的多馈入交直流系统的动态特性提供了一套可行的方法。     

交直流混合电网中直流50 Hz和100 Hz保护研究

对于远距离、大容量、交直流并联运行电网,交直流控制保护的配合对电网的安全稳定有着重要的影响。直流基频和2次谐波保护是交直流系统间相互配合的基本保护功能。利用EMTDC仿真软件和实时数字仿真（RTDS）对交直流混合运行电网中直流系统50 Hz和100 Hz保护整定原则进行了深入研究,提出了与交流系统故障清除时间和直流主设备承受能力相配合的100 Hz保护整定原则,并给出了基于EMTDC仿真的定量计算方法。该整定原则已应用于南方电网的天广、高肇和兴安直流输电系统,解决了南方电网中存在的交直流保护不配合的关键问题。     

直流输电系统的动态模拟

设计了高压直流输电动态模拟系统，该模拟系统的目的是为了校验应用于工程的直流控制保护系统, 并进行理论研究。根据模拟总体设计原则，对主接线、换流变、换流阀、直流场、交直流滤波器、线路-大地回路进行了模拟。模拟系统不仅能模拟正常运行的各种工况，还可以模拟交直流滤波器内部故障、输电线路故障、换流阀故障、换流变压器等各种故障情况，直观地反映了这些设备上的各种电压、电流量，包括它们的谐波和暂态过程，对控制保护的测试达到了预期的效果。     

基于PSASP的直流系统用户自定义建模

针对大规模交直流电力系统机电暂态仿真时采用程序缺省的直流输电模型不能有效描述实际直流输电特性的问题，以实际直流系统为参考，利用PSASP用户自定义建模环境，采用注入功率法建立高压直流用户自定义模型。此自定义直流模型由潮流模型和稳定模型2部分组成，稳定模型涵盖实际直流控制器的主要控制功能模型以及变压器分接头控制、无功控制等辅助功能模型。以EPRI-7节点系统为例，研究在不同工作状态下自定义直流模型系统的特性，仿真结果证明了模型的合理性。