整流侧控制方式对特高压直流输电系统换相失败影响研究

特高压直流输电系统发生换相失败时,会引起直流电压和直流电流突变,严重影响直流系统的安全稳定运行。控制系统是特高压直流输电系统的核心部分,其控制方式对系统的输出响应有重要影响。分析特高压直流输电系统换相失败的原因,介绍整流侧的控制方式,建立了云广特高压直流输电系统仿真模型,研究云广特高压直流输电系统整流侧采用定电流控制方式和定功率控制方式对换相失败的影响。仿真结果表明：当逆变侧换流变压器变比K改变时,整流侧采用定电流控制与采用定功率控制相比,系统发生换相失败时的临界变比较大;当逆变侧交流母线发生三相对称接地故障、两相短路故障及单相接地故障时,整流侧采用定电流控制与定功率控制相比,系统不发生连续换相失败的临界电阻较小。整流侧采用定电流控制方式时,对换相失败的控制能力优于定功率控制方式。     

±800 kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800 kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式,结构非常复杂,换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案.对其控制系统的结构,换流器的控制方式和配置,特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义.采用PSCAD/EMTDC仿真程序,以云广特高压直流工程为背景,建立±800 kV特高压直流输电模型,对双极全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出,以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真.仿真结果表明,±800 kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能,能够满足长距离大容量输电的需求.传统±500 kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程,整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性;提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义.     

±800kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式,结构非常复杂,换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案。对其控制系统的结构,换流器的控制方式和配置,特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义。采用PSCAD/EMTDC仿真程序,以云广特高压直流工程为背景,建立±800kV特高压直流输电模型,对双极全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出,以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真。仿真结果表明,±800kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能,能够满足长距离大容量输电的需求。传统±500kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程,整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性;提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义。     

云广特高压直流输电动态特性分析

南方电网交流系统与直流系统之间的互相影响及对整个电网安全稳定的影响是一个值得关注的问题。采用国际大电网会议（CIGRE）提出的高压直流输电系统的标准模型,建立云广±800 kV直流输电模型,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对云广特高压直流工程进行了仿真试验。结果显示,在整流侧母线故障、逆变侧母线故障和直流线路故障时,直流电流、母线电压和有功功率等电气量均能在故障切除后约0.2 s逐渐达到稳定。     

云广HVDC孤网运行瞬时频率抑制的附加控制

在孤网运行方式下,为抑制交流故障后交流系统的瞬时频率,利用换流器稳态方程导出换流母线电压与直流电流的动态关系,结合故障特点,应用HVDC的快速和高可控特性,设计了一种反映整流站换流母线电压具有惯性环节的高压直流输电(HVDC)瞬时频率附加控制器,实现对整流器给定电流的修正和直流功率调制,提高了故障后送端交流系统瞬时频率稳定性。云广±800kV特高压直流输电系统的电磁仿真结果表明,在送端交流系统故障下,该附加控制器能够有效抑制交流系统的瞬时频率。     

柔性直流与交流并列输电换流器交流故障穿越

柔性直流输电的故障穿越是电网安全稳定运行的重要内容,特别是交流侧低压故障时产生的较大短路电流对换流器件的危害一直是研究热点.针对1个风电场经交直流并联输电的系统,当直流输电的逆变端交流侧发生严重短路故障时,提出通过控制换流站的内环电流控制器的输入电流指令的限幅环节来抑制换流器出口的过电流,即低压故障时切换到小一级的限幅器限值,同时为了阻止从整流站而来的功率积累过剩,造成直流电压上升,设计了整流站运行方式自动切换控制器,使整流站输电功率减小,将功率转移到交流线路,以稳定直流电压.最后通过仿真验证,证明提出的方法在抑制交流短路大电流、稳定直流电压方面效果显著.     

±800kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式，结构非常复杂，换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案。对其控制系统的结构，换流器的控制方式和配置，特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义。采用PSCAD／EMTDC仿真程序，以云广特高压直流工程为背景，建立±800kV特高压直流输电模型，对双板全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出，以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真。仿真结果表明，±800kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能，能够满足长距离大容量输电的需求。传统±500kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程，整流侧采用定电流控制，逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性；提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义。     

?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。     

基于逆变侧定电压控制的HVDC系统稳态和暂态响应特性研究

为测试逆变侧采用定电压控制和定关断角控制对直流输电系统稳态和暂态性能的影响,在CIGRE高压直流标准测试模型原有控制系统中增加了定电压控制模块,即整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定电压、定电流和定关断角控制相互配合的控制方式。在PSCAD/EMTDC仿真平台中对其整流侧和逆变侧三相短路故障下的控制器特性进行了稳态及暂态仿真分析,并与相应的CIGRE标准模型暂态响应特性进行了对比。结果表明逆变侧增加定电压控制方式能够提高直流输电系统在交流故障扰动下的性能,减少换相失败的发生几率。     

特高压直流输电系统换流站内部故障电磁暂态响应特性及控制策略

以云广±800kV直流输电系统为例,基于PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,研究换流站内部阀误开通和不开通2种故障工况,仿真分析整流站和逆变站内部分别发生阀误开通和不开通故障的情况,并对故障引起的系统电磁暂态过程及相应的控制系统策略进行了深入研究。得出以下结论:1)逆变阀发生误开通故障时,会引起换相失败,同时在极线上会出现过电流。但由于一般不会连续发生误开通故障,因而不会出现振荡过电流和过电压;2)整流阀发生误开通故障的可能性比较小,即使开通也仅是提前开通,因此对直流系统的影响比较小;3)逆变侧发生连续不开通故障比整流侧发生连续不开通故障所引起的直流电流振荡幅值大,同时引起的中性线过电压及对负极的影响也大;4)双极运行时,一极发生连续不开通或发生单次误开通,会对另一极运行有影响,引起较小波动。但是该健全极仍可运行,传输一半的功率;5)当故障引起直流电流、电压较大振荡时,整流侧控制系统通过定电流控制与αmin之间的切换来实现系统快速恢复,逆变侧则通过定关断角控制和定电流控制之间的相互切换,使系统快速恢复正常。     

云广±800kV直流输电投运后南方电网稳定特性研究

从输电能力、直流运行特性、动态稳定方面研究云广±800kV直流投运后内南方电网安全稳定特性。研究表明:云广±800kV直流投运后南方电网西电东送输电能力显著提高,输电能力由动态稳定控制逐步转为热稳控制;云广±800kV直流联网运行时其双极闭锁故障是威胁南方电网安全稳定运行的最大风险,该直流系统孤岛运行是化解风险的有效措施;云广±800kV直流投运后南方电网主要区域振荡模态依然存在,但其阻尼因受新投产大水电机组电力系统稳定器(PSS)影响而显著增强。     

±800 kV特高压直流工程直流滤波器设计关键问题研究

依据±500kV高压直流输电工程直流滤波器设计经验,研究分析了±800kV特高压直流输电工程直流滤波器设计需要考虑的关键问题,包括：直流侧谐振,直流滤波器可能发生的典型故障;介绍了用于计算直流滤波器典型故障的模型和方法。以云广±800kV特高压直流输电工程为例,对直流侧谐振进行了校核,对直流滤波器设备暂态定值进行了计算。研究结果表明,云广±800kV特高压直流输电工程直流滤波器设计是合理的,可满足直流系统安全可靠运行要求。     

利用±800kV云广直流提高云南电网稳定水平研究

±800kV直流输电计划于2010年建成双极,将成为世界上第一个±800kV直流输电工程。直流输电与交流输电相比具有灵活的控制方式,不仅可以在一极故障时另一极短时提供功率支援,以利于提高系统稳定水平,还具有类似于PSS的直流调制功能,为系统提供阻尼,抑制振荡。通过充分利用直流灵活的控制功能,在提高云南电网外送水平方面开展研究,结果表明发挥好直流输电的控制功能可以大幅提高云南电网的外送能力。     

±800kV云广特高压直流工程孤岛运行方式下整流侧投旁通对逻辑优化特性研究

±800 kV云广直流输电工程是世界上第一个±800 kV特高压直流输电工程,工程起点为云南楚雄换流站,落点为广东穗东换流站,额定电压为±800 kV,输送容量为双极5 000 MW。该工程采用双十二脉动阀组串联接线方式,每个极包括阀组1和阀组2。文中基于±800 kV楚穗特高压直流系统现场孤岛调试以及FPT试验,对孤岛方式下投旁通对逻辑优化前后的系统情况进行对比,验证了整流侧投旁通对逻辑优化的有效性。分析结果表明,在孤岛运行方式下,整流侧禁止投旁通对将有利于系统稳定。     

特高压直流输电工程无功控制逻辑的优化

无功控制功能是特高压直流输电工程设计的重要组成部分,目的是满足换流站的直流系统无功需求、滤除交流侧谐波、保持交流侧母线电压稳定的要求。±800 k V普洱换流站是云广Ⅱ回特高压直流输电工程中的整流站,其直流站控系统中无功控制功能的电压有效性选择逻辑存在缺陷,文中提出了优化的措施,对特高压直流输电工程的可靠运行有着重要意义。     

提升电网运行的交直流系统协调控制策略研究

四川西部电网建设有多回水电送出500 kV交流输电通道,大容量水电送出通道严重故障方式下电网交流系统可能出现一定的低频运行风险。为改善川西交流电网严重故障方式下系统全网暂稳水平及帮助恢复交流系统频率,提出了提升电网运行性能的交直流系统协调控制策略。该策略具体包括:4回±800 kV特高压直流输电系统利用直流功率调制功能与交流系统间实现协调控制;协调控制目标效果;不同故障点交直流协调控制模式的选择(分散/集中两种协调控制模式);直流调制功率释放转移至交流电网后,其对交流电网热稳安全与电网经济性运行的影响分析。所提特高压直流输电系统与交流电网间的协调控制策略,可作为帮助分析研究交直流混联系统电网运行状况与提升电网安全经济运行水平举措的技术参考。     

特高压直流输电控制与保护技术的研究

随着特高压大电网和交直流并网的开展,直流输电技术逐渐被广泛应用在实际工程中.在直流输电系统和换流技术研究的基础上,结合云广±800 kV特高压直流输电工程,系统地介绍了直流输电控制保护系统的分层冗余结构以及不同故障对应的保护措施,并提出了直流输电工程中存在的问题和解决方案.特高压直流输电控制保护系统的研究对特高压大电网和交直流并网的可靠、有效运行具有十分重大的意义.     

云广直流孤岛系统逆变侧交流故障仿真研究

云广特高压直流孤岛运行时,送端电网短路比和有效惯性常数显著低于联网方式,承受扰动能力较弱。如果逆变侧交流系统发生接地故障导致逆变站换相失败,直流电压和直流功率将大幅降低,引起送端孤岛系统过电压和频率升高。利用PSCAD/EMTDC电磁仿真软件,针对云广直流孤岛系统两种典型运行方式,研究了逆变侧交流系统故障对送端孤岛系统的影响。仿真结果表明:逆变侧交流系统故障引起的直流换相失败持续时间越长,整流侧交流系统短路比和有效惯性常数越小,送端孤岛系统受故障影响越严重;云广直流在两种典型孤岛运行方式下,逆变侧交流系统发生故障时,送端孤岛系统都能保持暂态稳定。     

多换流器并联特高压直流系统控制策略及仿真

并联高压直流输电系统是多端直流系统的一种特殊方式,并联扩建方案经济性好、运行灵活方便。利用实时数字仿真器(RTDS)建立了±800kV双换流器并联、10GW双极直流输电仿真模型。直流控制保护模型采用所开发的直流输电控制保护样机,与RTDS构成实时闭环仿真试验环境。控制策略采用电流裕度控制,整流侧两个换流器均定电流,逆变侧一个换流器定电压,另一个换流器定电流。控制系统架构按双极/极控制层,换流器层控制进行设置。换流器层控制实现两个换流器的触发控制,双极/极控制层产生电流和电压参考值指令,经分配后,发送至换流器层控制。利用该仿真系统对双换流器并联的直流输电系统启停、稳态运行工况、换流器在线投退、功率分配策略等进行仿真研究,结果表明所提出的控制策略和开发的控制保护样机可以满足双换流器并联的高压直流输电要求。     

基于最大调制比的LCC-MMC混合直流交流侧故障控制策略

对现有常规直流工程进行逆变站柔性化改造,是解决多馈入直流输电系统潜在级联换相失败问题的一个有效方案,改造后的混合直流系统整流站沿用电网换相换流器,逆变站新建模块化多电平换流器。首先对电网换相换流器和模块化多电平换流器(LCC-MMC)混合直流系统的拓扑结构、基本控制方法以及整流站交流侧故障时功率骤降问题进行了阐述。然后,针对上述问题,提出了基于最大调制比的交流侧故障控制策略,在整流站交流侧故障时,该策略能够通过调节逆变站模块化多电平换流器的调制比,维持直流电流的恒定,降低混合直流系统传输有功功率的跌落幅度,从而减小传输功率骤降对逆变站交流系统的冲击。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了混合直流输电系统的仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。