交流侧单相接地短路故障引起高压直流输电换相失败的研究

针对交流侧单相接地短路故障引起高压直流输电换相失败的问题,阐述了高压直流输电系统(HVDC)的组成和直流输电换相失败的机理,分析了其受交流系统单相接地短路故障影响的原因,并基于PSCAD/EMTDC仿真软件以CIGRE直流输电第一标准模型为仿真模型,对交流侧的单相接地短路故障引发HVDC系统换相失败的情况进行仿真研究。PSCAD仿真分析结果表明,增大关断角来减小换相失败几率的方法会导致整个高压直流输电系统的输送功率减少,消耗更多的无功功率。     

高压直流系统换相失败对交流侧继电保护的影响

为验证换相失败期间交流侧突变量方向保护元件误动的原因,以广东电网曾发生过的一起直流换流站换相失败引起高压交流电网继电保护不正确动作事件以例,用PSCAD/EMTDC软件做辅助分析,改进和仿真了CIGRE直流输电标准测试模型。仿真结果表明：交流系统发生故障引起直流输电系统换相失败,在故障恢复过程中会导致交流侧系统某些保护元件不能正确动作,同时换相失败引起的非特征谐波与非周期分量严重,对于交流侧继电保护运行有一定影响,针对这些保护元件逻辑与算法分别提出了相应的改进措施。     

基于交流母线电压扰动量的高压直流系统换相失败抑制策略

高压直流输电系统的换相失败是换流站常发生的故障,影响着直流输电工程的安全稳定运行,而交流系统的扰动是直流换相失败的主要原因之一。该文研制宽频带电磁暂态电压在线监测装置,根据该装置的测录数据进行聚类及相关性分析,发现交流系统故障引起的交流电压暂态扰动量与高压直流工程是否发生换相失败具有较强相关性。据此提出基于交流母线电压扰动量的高压直流系统换相失败抑制策略。根据CIGRE标准控保系统和国内常用控保系统建立直流工程仿真模型,应用故障扫描仿真以及基于近年来的林枫直流和复奉直流输电工程的换相失败故障录波数据的事件仿真,对比验证可知抑制策略对高压直流输电工程的换相失败事件具有良好的抑制效果。为达到更好的应用效果,建议根据不同的直流工程和交流电网实际情况开展实时仿真,选择最优参量值。     

电网换相换流器和电压源换流器串联组成的混合直流换流器控制和保护研究

基于电网换相换流器和电压源换流器串联的混合直流换流器在克服交流故障时的换相失败和直流故障时的重启动具有优势。分析了该混合直流换流器运行方式、控制策略、电压源换流器保护原理、抵御换相失败原理和直流线路重启过程,认为由该混合直流换流器组成的高压直流输电系统,可克服传统直流和柔性直流输电的主要缺点。当逆变侧的交流系统发生故障时,电压源换流器可提供电压支撑来抑制直流电流增加,缓解电网换相换流器换相失败效应。当直流线路发生故障时,逆变侧电网换相换流器可阻断电压源换流器产生的故障电流,具备直流线路故障重启能力。另外,电压源换流器还为电网换相换流器提供无功功率,从而减少换流站无功设备配置。     

基于PSCAD/EMTDC的背靠背高压直流输电系统仿真

为了研究灵宝背靠背换流站在交流系统发生故障时的换相失败过程,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对灵宝背靠背高压直流输电系统进行了建模,并在此基础上对高压直流输电系统中常见的故障进行了仿真分析,其中包括逆变侧交流系统发生三相故障和单相故障的情况。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背靠背直流输电系统的动态特性,可以为现场运行以及故障分析提供参考。在系统中加入故障检测控制环节,根据电压和电流的变化,适时增大提前触发角,可以有效地预防换相失败。     

山东多馈入直流输电系统换相失败分析

本文基于山东电网某年冬季大运行方式规划数据,首先在机电暂态软件PSASP中对山东电网进行了等值;基于等值结果和呼盟、银东直流输电工程实际,利用电磁暂态软件PSCAD搭建了交直流混联系统模型。在所建模型基础上,对山东交流电网故障时两直流系统的换相失败问题进行了分析,对加装静止无功补偿设备来抑制换相失败进行了研究。结果表明:山东电网绝大多数500k V线路故障时会引起至少一回直流输电系统换相失败,部分500k V线路会引起两回直流输电系统换相失败;在逆变侧换流母线加装一定量的静止无功补偿装置可以有效抑制换相失败故障的发生。     

锡盟—山东特高压交流系统投运对银东直流系统的影响

基于2016年山东电网规划数据,利用PSASP对山东电网进行等值建模,并结合工程实际,建立交直流混联系统模型。分析特高压交流系统投运对银东直流输电系统的影响,分析结果表明:特高压系统正常运行时可以增大短路容量,增大银东直流输电系统逆变侧短路比,有效抑制由交流系统故障所引起的银东直流系统换相失败;特高压系统发生单相接地故障时会引起银东直流输电系统换相失败,此时若在胶东换流母线加装一定量的无功补偿装置SVC可以有效缩短直流换相失败后的恢复时间。     

500kV林枫直流输电系统双极闭锁案例分析

换相失败是高压直流输电系统常见的故障之一,可导致直流换流阀寿命缩短及逆变侧弱交流系统过电压等不良后果,严重情况下可能引发直流闭锁等。本文以2013年8月19日500kV林枫直流系统枫泾站因换相失败保护动作导致直流双极闭锁为案例,通过对换相失败保护配置及保护动作过程的详尽分析,总结本次故障深层次原因,提出改进措施并验证其可行性。最后,针对电网运行实际提出了相关建议,为直流输电工程的工程设计及运行管理提供参考。     

高压直流输电系统连续换相失败研究综述

高压直流输电系统连续换相失败是引发交直流混联电网连锁故障的重要诱因,换相失败的本质原因是晶闸管没有自关断能力。因交流故障难以预测,首次换相失败难以避免,但首次换相失败演化为连续换相失败的过程受高压直流控制系统快速跳变和交流系统继电保护动作的影响。分析了高压直流连续换相失败的演化机理,介绍了判别连续换相失败的方法,归纳了连续换相失败的处理方式,并对其特点进行了分析。     

混合直流双桥换相失败机理及抑制措施研究

随着高压直流(HVDC)输电技术的发展,混合直流输电已经成为一种趋势。分析了逆变侧交流三相故障造成混合双馈入直流中电网换相换流器高压直流(LCC-HVDC)双桥换相失败的机理,区别了造成双桥连续换相失败与双桥非连续换相失败的主要影响因素。通过对LCC-HVDC在不同交流故障程度及故障触发时刻下仿真分析,研究了这2个因素对换相失败类型的影响,并发现交流系统轻微故障下的电压波形畸变是双桥非连续换相失败现象的主要成因。通过单纯形算法对混合双馈入系统中电压源换相换流器高压直流(VSC-HVDC)控制参数进行优化,抑制了在交流系统轻微故障情况下发生的LCC-HVDC双桥非连续换相失败。     

交流系统强度对HVDC故障恢复特性影响的仿真分析

高压直流输电(HVDC)逆变侧交流系统的强度直接影响HVDC系统的故障恢复特性。分析逆变器换相失败的机理,归纳了联于交流系统的HVDC换相失败的各种影响因素。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,对不同短路比情况下的HVDC系统单相故障进行了仿真分析。     

基于直接测量的换相失败检测及预测方法研究

换相失败是高压直流输电系统逆变侧换流阀较易发生的典型故障,连续换相失败会对电网造成严重危害,传统基于交流或直流运行参数的间接判断法存在响应时间慢、误判率高等缺陷。此处首先分析了换相失败机理,换相失败后晶闸管阀将继续导通,不会承受正向电压,而实际关断角小于最小关断角是导致换相失败的根本原因之一。利用换相失败后晶闸管阀电压波形特征,提出了通过设置采样窗口,直接测量晶闸管阀电压来检测换相失败故障的方法,同时测量晶闸管阀的实际关断角,用于评估换相失败风险。搭建了基于RT-LAB的闭环测试平台,验证了此处所提换相失败检测方法和关断角测量功能,为解决高压直流输电换相失败故障奠定了坚实的技术基础。     

基于动态相量理论的高压直流系统换相失败暂态特性

在交直流互联电网中,受端交流电网故障很有可能会引发直流系统换相失败。基于动态相量理论和开关函数方法,建立换相失败下直流系统注入交流电网的等值工频电流的模型。结合直流系统换相过程的机理,分别分析了临界换相失败、轻微换相失败、较严重换相失败和严重换相失败这4种典型换相失败场景下的换流桥电流开关函数表达式,以及相应的故障等值工频电流的暂态特性,通过分析表明该等值工频电流的暂态特性有别于纯交流系统。最后,利用国际大电网会议的高压直流输电标准化测试系统,验证了理论分析的正确性。     

直流馈入后交流线路故障对换相失败瞬态特征的影响

高压直流(HVDC)输电系统故障会使交流系统电气故障特性复杂化.在PSCAD/EMTDC环境下,基于含宁东--山东直流输电系统的山东电网的电磁暂态模型,研究当青岛换流站附近交流线路不同位置发生不同故障时,直流系统换相失败对交流系统电气瞬态特征的影响.直流系统换相失败对故障线路的平行线路影响最为严重,重点研究交流线路不同...     

拉萨换流站换相失败原因分析

简要介绍高压直流输电系统中逆变器换相失败的简单原理及直流控制系统的应对措施,对拉萨换流站在直流系统试运行期间发生的3次换相失败故障的情况进行了综合分析。分析表明：拉萨换流站发生的3次换相失败的故障过程及现象并不完全一致,当交流系统出现电压波动或控制系统出现异常时均会造成直流系统发生换相失败故障;同时,对于接于弱交流系统的高压输电系统当发生换相失败故障时,由于大量无功的消耗将可能引起交流系统电压的大幅波动,并因此导致直流系统发生连续的换相失败,严重时将导致直流闭锁。     

基于PSCAD的特高压直流输电系统建模与仿真分析

为了对特高压直流输电系统中的故障变化特性进行准确的仿真与分析,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,以宾金直流为例,搭建±800 k V,8 000 MW的特高压双极直流输电系统模型,主要对直流输电系统中的无功补偿设备、滤波装置、直流线路、直流控制系统进行详细建模。对于送、受端交流系统,在换流母线处对两侧实际交流系统进行戴维南等值,搭建了以直流系统为主、交流系统简化的实际系统输电模型。并对直流系统的典型故障换相失败进行仿真分析,分析了换相失败故障发生前后,特高压直流系统中主要电气量的变化。通过与实际故障录波的波形进行对比,验证了模型的可行性。着重分析了逆变侧换流母线上流入受端交流系统有功功率、无功功率的变化。研究结论为分析特高压直流换相失败故障对于实际交流系统的影响提供了技术支持。     

混合MIDC馈入下的工频变化量阻抗方向保护动作特性分析

交流电网故障引发线路换相换流器高压直流(Line Commutated Converter High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)换相失败,改变了原有交流电网工频变化量方向保护动作特性。针对这一问题,建立了由电压源换流器高压直流(Voltage Source Converter HVDC,VSC-HVDC)系统与LCC-HVDC系统组成的混合多馈入直流(bybrid multi-infeed HVDC,HMIDC)输电系统模型,并与馈入同一交流电网的单条LCC-HVDC的交直流系统进行对比分析。结合分析工频变化量方向保护原理的特点,定量分析了在两种不同输电结构,同一换相失败情况下的等值工频变化量阻抗特性。基于PSCAD/EMTDC对两种不同结构的直流输电系统,以同一故障引发换相失败进行仿真分析,验证了理论分析的准确性和有效性。表明该HMIDC系统能改善LCC-HVDC换相失败对工频变化量方向保护的影响;理论分析方法为电网直流规划提供了评估依据。     

宝鸡-德阳HVDC换相失败仿真分析

换相失败是高压直流输电技术中逆变器最常见故障之一。以2010华北-华中联网数据为基础,采用PSS／E分析了四川电网故障对宝鸡一德阳规划高压直流项目的换相失败影响,讨论了调整直流系统运行参数以改善换相失败的措施。仿真分析结果表明,四川省内大部分500kV交流短路故障都将导致直流系统换相失败,但故障清除后直流系统均能较快恢复运行,直流系统运行参数对换相失败影响较大。     

系统故障和参数变化对感应滤波型直流输电系统换相失败的影响

在分析感应滤波型直流输电系统换相特性的基础上,研究不同类型系统接地故障和系统参数变化对感应滤波型直流输电系统换相失败免疫能力的影响。仿真和动模实验表明:感应滤波技术的应用增强了直流输电系统对换相失败的抵御能力,系统的换相特性得到改善,系统网侧电压和阀侧电压波形畸变得到较好改善,换相角明显减小;电感性故障是最容易导致新型直流输电系统发生换相失败的故障类型,感应滤波型直流输电系统对电感性故障的换相失败免疫力较传统直流输电系统明显增强;感应滤波型直流输电系统对换相失败的抵御能力随着逆变侧交流系统强度增加、直流传输功率降低及阀侧感应滤波器的投入而增强。     

考虑控制系统影响的HVDC两类换相失败保护的分析

换相失败是高压直流输电系统(HVDC)中逆变器典型的故障之一,本文以分析比较HVDC两类换相失败保护的特点为目的,在考虑基本控制系统、换相失败检测、直流故障检测和交流故障检测等环节的作用下,详细地分析了交流系统单相接地故障引起的换相失败故障下两类换相失败保护的动作情况.最后,对于换流器区内所有的故障,列出了两类换相失败保护的动作情况进行比较,结果表明:现有的两类换相失败保护均能够反应换流器的区内故障,并且对于不同的故障,两类保护的特点不同.实际中,应根据两类保护的特点选择合适的换相失败保护.