应对多直流同时换相失败的直流功率能量补偿调制方法

多条直流同时发生换相失败,短时大额功率冲击将造成送端交流系统区域断面出现大幅功率振荡,甚至解列运行。分析了多直流同时换相失败对送端交流系统稳定性的影响;以功率冲击能量作为衡量换相失败严重程度的依据,基于联络线稳定性指标对多直流同时换相失败引起的送端系统稳定性问题进行了量化分析;研究了直流送端区域差异造成送端系统稳定程度不同的原因;基于换相失败功率冲击能量提出了应对多直流换相失败的直流功率补偿调制方法,"三华"电网算例仿真结果验证了所提方法的有效性。该方法能够增强系统应对换相失败功率冲击的能力,减少直流送端切机容量,有助于提高交直流混联电网的运行稳定性和经济性。     

送端系统容量占比对直流换相失败的影响及应对

随着大容量高压直流逐步投运,电网进一步呈现"强直弱交"特性,直流系统和送端系统之间的耦合作用越来越强,因此有必要研究送端系统对直流系统稳定性的影响。该文在建立三机三区域交直流等值模型的基础上,仿真分析送端系统对直流换相失败的影响特性,进而讨论影响换相失败的关键因素并提出应对措施。研究结果表明,对于三机三区域含直流的系统,可通过增加送端系统容量占比的方法抑制直流换相失败。     

大容量直流换相失败后功率恢复速率对送端系统暂态稳定的影响分析

电网换相换流器型直流输电(LCC-HVDC)换相失败无法避免。伴随大容量高压直流线路的相继投运,直流换相失败对系统暂态稳定性的影响愈发严重。针对交直流异步互联系统,从理论上推导直流换相失败后功率恢复速率对送端系统暂态稳定性的影响。首先,利用ramp函数建立直流换相失败后功率恢复模型,表征功率恢复速率的大小,进而理论推导了直流功率恢复速率对送端系统暂态稳定性的影响;其次,分析了低压限流(VDCOL)控制参数和换相失败预测(CFPREV)控制参数对功率恢复速率的影响,在此基础上,进一步分析了其对送端系统暂态稳定的影响。最后在改进的IEEE-39节点系统及实际电力系统中进行测试,通过仿真验证了以上理论分析的正确性。     

应对多回并列直流换相失败的送端系统安全稳定控制措施研究

大容量特高压直流工程的陆续投运进一步加剧电网"强直弱交"特性,送受端系统的耦合作用和相互影响愈发显著,受端系统故障引发的多并列直流同时换相失败会对送受端电网造成巨大的冲击,严重挤压送端电网稳定运行空间,若电网稳定裕度较低,甚至会导致全网崩溃,因此需针对多并列直流送出系统同时换相失败采取一定的安全稳定控制措施。基于三区域交直流互联系统等值模型,该文从机理分析角度提出应对多回直流同时换相失败故障冲击下互联系统安全稳定控制措施,并针对换相失败故障的特殊性对控制措施的适应性进行了分析,最后基于"三华"实际电网算例对控制措施的有效性进行仿真验证。     

区域互联多回直流换相失败对送端系统的影响

为增强直流互联大系统运行特性认识水平,针对区域电网间多回互联直流同时换相失败展开研究。分析其成因;摸索其发生后送端系统频率、电压的变化特性;剖析其对送端系统的影响范围和程度。研究结论是:虽然区域互联多回直流换相失败往往不可避免,但是直流功率由于换相失败和控制系统的作用突变时,送端近区机组出力在各种因素的作用下紧跟着变化,送端近区显现出功率相对平衡的暂态特性。多回直流同时换相失败对送端系统的影响仅局限在近区较小范围内,不会影响大系统稳定运行。     

对称故障下基于直流电流变化的后续换相失败风险预判及风险等级划分

在换流母线的不稳定电压作用下,高压直流输电系统发生多次换相失败造成的多次功率冲击对电网安全稳定运行影响很大.根据交直流系统实时运行状态对后续换相失败的风险进行预判是工程中迫切需要解决的问题.分析了高压直流输电系统换相失败的基本过程,根据高压直流输电系统准稳态方程推导了逆变侧关断角与直流电流变化的关系,提出一种基于直流电流变化的后续换相失败风险预判方法.选定前次换相失败后关断角重新恢复至参考值的时刻作为预判时刻,通过预估交流电压变化范围评估导致发生后续换相失败对应的直流电流上升区间,划分高压直流输电系统发生后续换相失败的风险等级,再根据预判时刻的直流电流大小确定发生后续换相失败的风险等级.通过PSCAD仿真软件中的Cigre高压直流标准测试模型,验证了所提方法的有效性.     

银东直流逆变站换相失败后对送端系统的影响及仿真分析

高压直流输电系统受端换相失败时,整流侧换流器短时间内会从送端交流系统吸收大量无功功率,在送端交流系统较弱或其他不利条件下可能产生电压不稳定或保护误动作等问题。以银东直流工程为例,分析了受端换相失败后直流系统的响应特性,研究了直流逆变站换相失败导致的送、受端交流系统故障耦合机理,并通过仿真给出了弱送端系统条件下的电压波动情况,结论对直流工程建设调试和交流电网调度运行具有重要的指导意义。     

华东电网多直流同时换相失败仿真分析

随着馈入华东电网直流条数及输送容量的不断增加,交流系统故障引起的多直流同时换相失败稳定性问题日益突出。采用PSD-BPA暂态稳定仿真程序,对2016年华东电网丰大运行方式下的多直流同时换相失败问题进行了仿真分析。结果表明:上海地区及上海—江苏、上海—浙江联络线附近多数500 kV线路发生三相短路故障均会引起八回直流全部发生换相失败。多直流同时换相失败会影响受端系统稳定运行,但一般不会造成系统失稳,影响程度与等效换相失败时间有关。等效换相失败时间和负荷模型会对换相失败恢复过程中的换流母线电压造成影响。     

直流换相失败及恢复过程暂态无功特性及控制参数影响

直流换相失败过程中与送受端系统交换的无功功率大幅变化,表现为对系统不利的"无功冲击负荷"特性,亟需对直流换相失败过程中的送受端暂态无功特性开展深入研究。为此,首先给出了直流稳态运行和暂态过程中的送受端无功方程,然后分别分析了换相失败期间和恢复过程中直流送端和受端的暂态无功特性,最后在此基础上研究了直流控制系统参数对暂态无功特性的影响,并通过直流等值系统算例进行了验证。研究结果表明,换相失败期间,直流从受端系统吸收一定的无功功率,同时对送端系统先吸收大量的无功功率、再发出大量的无功功率;换相失败恢复过程中,直流对受端系统通常先发出大量的无功功率、再吸收一定的无功功率,同时从送端系统吸收一定的无功功率。通过优化直流低压限流环节、换相失败预测、电流控制器等重要控制参数,可以减小换相失败过程中直流与送受端系统交换的最大无功功率。     

面向电网规划的多馈入直流换相失败功率冲击模拟方法

多直流馈入受端电网的交直流、多直流耦合交互特性显著,由交流故障引发的多回直流换相失败问题已经成为影响受端电网安全稳定运行的关键约束。但在电网规划阶段,因缺乏直流工程的实际参数,相关部门仍采用CIGRE推荐的准稳态简化模型开展电网安全稳定分析计算,获取的直流换相失败对交流电网的功率冲击特性严重偏离实际情况。在综合考虑直流近区无功支撑能力对换相失败恢复的影响,并计及因多馈入直流间交互作用导致的非换相失败直流功率扰动基础上,提出一种提高多馈入直流换相失败对交流电网功率冲击模拟精度的仿真方法。实际多馈入直流受端系统的仿真算例验证了该方法的有效性。     

弱送端电网直流群同时换相失败对电网功角稳定特性的影响研究

随着跨区特高压直流工程的快速发展,多回特高压直流同送同受的电网格局凸显,受端电网短路故障易造成多回直流同时发生换相失败,危及电网的安全稳定运行。为此,基于单机等面积定则,对比分析了三相永久性故障和单相永久性故障下直流换相失败对送端电网的功率冲击强弱;研究了直流换相失败对送端电网稳定运行的影响机理,并结合电网区域振荡模式分析了多直流同时相继换相失败对功率冲击幅度的作用机制;探讨了单相故障重合闸时间整定优化对送端电网稳定特性的影响。实际电网算例的仿真结果表明,考虑送端电网实际振荡模式适时优化调整受端电网重合闸整定时间,可有效减小多回直流相继换相失败对电网功率冲击的影响。     

HVDC送端系统故障引发受端换相失败分析

高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)系统送受端存在电气耦合及控制配合关系,送端故障可通过系统控制逻辑、参数传递等影响受端系统运行,进而引发受端换相失败,但该过程送受端交互影响情况、作用机理尚不明晰。因此,该文首先从送端交流系统出发,探讨受端对送端交流故障响应的全过程,发现在故障恢复期间,受端换流器无功消耗过多导致其换流母线电压跌落是造成换相失败的主要原因。其次,在送端交流系统无功不平衡状态下,详细剖析了送端交流系统故障对换相失败风险大小的影响,分析指出,送端交流系统无功补偿不足会减小换相失败几率,而无功补偿过剩将增加换相失败几率。最后,基于CIGRE直流输电标准测试系统验证了文中结论在不同故障工况下的正确性。     

特高压直流接入江西电网后的故障影响分析及其应对措施

江西电网计划于2020年建成首条±800 kV特高压直流输电工程,西南电网大容量清洁能源将通过特高压直流输入江西电网,同时江西受端系统安全稳定性将面临挑战。为研究受端系统故障对交直流混联系统暂态稳定性的影响,提出了一套离线仿真的分析方法。该方法涵盖了交直流混联系统可能存在的换相失败、闭锁以及连续换相失败后闭锁的运行风险分析,并基于分析结果提出相应的安全控制措施。以雅中—江西±800k V特高压直流输电工程为例,分析了直流阀直接闭锁和连续换相失败后闭锁两类故障,对比两类故障对江西电网安全稳定运行造成的影响,提出了配套的应对措施。仿真研究表明,所提评估分析方法能有效指导电网运行与控制,所提安全稳定控制措施能有效提高电力系统应对紧急事故的能力。     

多回直流换相失败后送端三机群系统稳定机理及影响因素研究

在电网"强直弱交"新形势下,直流送受端交流系统之间的相互影响逐渐突显,需要开展多回直流换相失败后送端三机群交流系统的稳定机理和影响因素研究。文章推导了三机系统的转子运动方程,根据2个稳定模式固有的周期比例关系实现了解耦,采用等面积法则分析了多回直流换相失败后的送端三机群系统稳定机理,并分析了机组转动惯量、换相失败形式、换相失败范围等关键因素对送端三机群系统稳定性的影响,最后采用三机等值系统算例和"三华"实际系统算例进行了验证。研究表明,送端三机群系统2个稳定模式之间的耦合作用将使得系统的稳定性变差。文中研究将直流功率扰动后送端两机系统的稳定机理扩展到三机系统,可以为电网实际运行提供依据和参考。     

多馈入直流输电系统换相失败风险评估简化指标

换相失败是直流输电系统最常见的故障,受端系统交流故障是其最主要的诱因之一。对于大规模多馈入交直流系统,如何准确并快速地评估受端系统交流故障导致多回直流系统同时换相失败的风险,对于保障我国电网安全稳定运行、防止大停电事故发生具有重要意义。考虑电力系统实际运行情况,基于临界交直流系统电压耦合作用因子(critical AC-DC voltage coupling factor,CADVCF),推导出简化临界交直流系统电压耦合作用因子(simplified critical AC-DC voltage coupling factor,SCADVCF)的3种计算公式,解决了受端交流系统规模过大导致的计算繁杂的问题。针对直流系统额定功率运行和非额定功率运行的场景,分别给出了不同的换相失败风险评估方法。仿真结果证明了所提简化指标和评估方法的准确性和有效性。     

一种快速评估多馈入直流系统换相失败风险的方法

快速并准确地评估受端系统交流故障导致多馈入直流系统换相失败的风险,对于保障大电网的安全稳定运行具有重要意义。在多馈入交互作用因子(multi-infeed interaction factor,MIIF)定义的启发下,提出了交直流系统电压耦合作用因子(AC-DC voltage coupling factor,ADVCF)的概念,并基于节点阻抗矩阵推导出ADVCF的简便计算公式。通过最小熄弧角判断标准推导出临界交直流系统电压耦合作用因子(critical ac-dc voltage coupling factor,CADVCF)指标的通用表达式,基于CADVCF提出了一种快速评估多馈入直流系统换相失败风险的方法:受端系统某交流母线发生三相短路故障时,如果某回直流与该交流母线间的ADVCF大于CADVCF,则该回直流会发生换相失败。实际大电网的分析结果证明了所提评估方法的快速性和准确性。     

基于多馈入直流评估指标的江苏电网安全稳定性研究

针对多馈入直流的接入对江苏电网安全稳定性会产生较大影响的问题,建立基于多馈入等效短路比、多馈入影响因数和换相失败系数对多馈入直流接入电网的安全稳定性评估方法,并应用于江苏电网安全稳定性仿真分析计算中。多馈入影响因数指标计算结果表明,江苏电网属于强交流系统,其安全稳定性较高,满足安全稳定运行要求。其中锦苏直流位于受端中心,容量较大,严重故障下容易发生换相失败。通过在锦苏直流近区电网安装动态无功补偿装置能够改善直流换相失败问题。     

直流送受端故障对送端系统稳定性影响的对比分析及控制措施

在电网"强直弱交"特性不断加强的形势下,送受端故障引起的多回直流换相失败和功率瞬降,都可能导致送端互联系统失稳。为此文章对比分析了送受端故障后的直流响应特性以及引发送端系统失稳的可能模式和影响程度,并在此基础上提出了多种控制措施,采用"三华"实际电网算例进行了验证。结果表明,送受端故障引发系统失稳的可能模式相似,实际系统中受端故障对稳定性的影响更严重,可通过采取控制措施保证系统稳定运行。研究结论可以为电力系统实际运行提供参考。     

风电直流外送系统风机高压脱网的风险评估北大核心CSCD

风电集中接入的直流外送系统发生线路故障、换相失败及直流闭锁等问题时,可能引起风机大规模高压脱网,对其风险进行评估意义重大。在风机高压脱网原因分析的基础上,文中建立了衡量故障发生可能性的概率模型,对不同故障严重程度下的脱网容量、电压越限等量化指标进行计算,进而提出了系统直流侧故障引起风机高压脱网的风险评估方法。在上述工作基础上,文中基于PSCAD/EMTDC软件搭建了典型风电直流外送系统的电磁暂态仿真模型,获得了不同故障下系统暂态特性及各故障的后果严重程度,利用所提方法量化评估了系统不同运行条件下的风机高压脱网风险。结果表明,距离送端换流站电气距离越近的风电场受到直流侧故障影响的程度越高,风机出力水平越高其高压脱网的风险越大,交流侧火电支撑和动态无功补偿可有效降低风机高压脱网风险。研究结果对风电直流外送系统的安全运行具有指导意义。     

馈入弱交流系统的直流输电换相失败恢复特性对输电能力的影响分析

馈入弱交流系统的直流输电在运行中面临的一个主要问题,是受端交流系统故障可能引发逆变器换相失败,且在故障清除时往往导致受端系统进一步变弱,使交直流系统难以恢复稳定运行,甚至最终导致直流系统闭锁。本文基于电磁暂态仿真,研究馈入弱交流系统的直流输电在逆变站近区故障导致换相失败以及受端系统进一步变弱情况下的故障恢复特性,以故障恢复动态过程结果评估直流输电系统的稳态运行输送能力。所采用的分析方法可用于实际运行中直流输电输送能力的校核。