定熄弧角控制器对直流输电系统的影响分析

为揭示直流输电系统分层控制中极控制层定熄弧角控制环节对系统运行特性的影响,分析了熄弧角指令值的变化对直流输电系统稳态运行工况、无功特性和换相失败的影响,并基于CIGRE直流输电标准测试系统,运用电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC对理论分析结果进行了仿真验证.结果表明,定熄弧角控制器能改善交直流输电系统运行的稳定性,维持系统无功平衡,保证逆变器关断裕度以阻止换相失败的发生.     

高压直流输电系统功率/电压静态稳定性的建模与分析

高压直流输电系统功率/电压静态稳定性与所连接的交流系统的强弱及其所采用的控制方式密切相关.阐述了用于分析直流输电系统功率/电压静态稳定性的系统小信号模型及分析方法,对不同控制下系统静态稳定指标进行了分析,结论表明,弱交流系统的功率稳定性与电压稳定性都较差,随着SCR的逐渐增大,都将有所改善;逆变器采用定直流电压控制比采用定熄弧角控制时系统的功率稳定性与电压稳定性要好.     

高压直流输电系统非线性变结构控制器的设计

为了进一步改善高压直流（HVDC）输电系统的性能，采用在逆变侧定无功电流控制方式代替传统的定熄弧角控制，并将现代控制理论中非线性系统的状态反馈精确线性化方法与线性系统的变结构控制理论相结合，设计了非线性变结构控制器。仿真结果表明，所设计的新型控制器能够改善直流系统的性能，并提高交流系统的电压稳定性。     

交直流混合输电系统的换流变压器分接头控制

利用Matlab/Simulink模块建立高压直流(HVDC)输电的换流变压器分接头控制(TCC)系统,通过对一个交直流混合输电系统进行稳态运行、功率提升及直流短路故障3种情况下的仿真计算,分析系统的稳定性和换流变压器分接头调节的具体过程.分析结果表明,换流变压器分接头控制可以有效地将整流侧触发角和逆变侧熄弧角限制在规定的运行范围内,从而让系统始终处于最佳运行状态.分析还验证了所建模型的正确性.     

±1100kV特高压多端馈入直流系统协调控制

多端馈入直流(MTDC)系统连接多个换流站,各个换流站之间必须相互协调控制。结合±1 100k V特高压直流输电工程,对单端送出、双端馈入的直流输电系统进行研究,在基于送端定触发角控制的情况下,分析熄弧角的影响因素。在保证充裕熄弧角的情况下,提出了基于电流裕度的主从式控制策略,实现了各个换流站之间的协调配合。在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建相应的双端馈入直流输电系统模型,并进行仿真。仿真结果证明了所提控制方法的有效性。     

基于EMTDC的HVDC极控制的建模与仿真

为了配合高压直流输电系统在我国的发展,介绍了高压直流输电极控制系统的基本结构和工作原理,运用PSCAD/EMTDC仿真软件对极控系统中的最主要功能,如定电流控制、定电压控制、定熄弧角控制以及限幅环节进行了数字建模,并应用于Cigre的HVDC标准测试系统,对4种工况进行仿真计算,仿真结果表明该极控系统具有良好的跟踪设定参考值变化的能力;当交、直流系统发生故障时,控制系统调节快速,能迅速抑制故障,并使故障恢复后直流输电系统能平稳过渡到稳定工况,说明所建仿真模型的正确性。     

关于RTDS直流换流器熄弧角计算方法的商榷

直流换流器熄弧角是直流输电系统的重要电气量,常被用于判断直流输电系统逆变器的换相失败．在电力系统分析中,一般当直流熄弧角小于阀去游离时间对应的最小角度,则判断直流输电系统发生了换相失败。近来研究发现．RTDS等电磁暂态仿真工具输出的“熄弧角”只能用于辨别是否发生了换相失败．但却并不能用来详细分析换相失败特征．即该熄弧角并不是直流换流器的真正熄弧角．通过与相关仿真技术人员的商榷．研究了RTDS的熄弧角角度的计算方法。RTDS通过不断刷新阀桥6个阀的最小熄弧角去得到熄弧角．而不是各阀组熄弧角的依次组合输出。基于RTDS和带有实际直流控制保护系统的闭环仿真案例研究进行了必要的说明．所阐述的换相失败发生过程及其各种电气量轨迹对研究和理解直流换相失败的特征具有一定的意义．基于对换相失败各电气量的轨迹的研究．对电磁暂态仿真的直流输电换相失败的判断和分析给出了建议的方法．     

逆变器正斜率特性实现方法及系统稳定性分析

逆变器处于传统的定熄弧角控制时,其负斜率的伏安特性可能与整流器外特性曲线有多个交点,导致高压直流输电系统处于不确定的运行状态.介绍一种将逆变器定γ控制负斜率变为正斜率的方法,通过引入直流电流与其整定值的偏差量来修正定γ控制的斜率,建立了系统等值电路,并引入劳斯-胡尔维茨判据不计算特征值来判别系统的稳定性.分析结果表明逆变器定γ控制正斜率特性可以消除多个运行点的不确定性,增强控制系统的稳定性.     

背靠背换流器控制策略的比较与分析

结合直流工程的实际设计和运行经验,对背靠背换流站工程中逆变器的3种控制策略进行了分析研究。背靠背换流站工程中逆变器的控制策略有3种:第1种为定阀侧空载直流电压控制,即阀侧空载直流电压恒定,通过调换流变压器分接开关,由熄弧角控制直流电压;第2种为定熄弧角控制,即熄弧角恒定,通过调阀侧空载直流电压控制直流电压;第3种为熄弧角带宽控制,即使熄弧角在17°～19.5°范围内变化,直流电压恒定,当熄弧角超出该范围时,通过调节换流变压器分接开关改变阀侧空载直流电压,使熄弧角回到17°～19.5°范围内。从换流变压器阀侧空载直流电压、换流变压器参数、换流站无功功率损耗以及系统运行参数4个方面进行比较,指出定阀侧空载直流电压控制在减少换流变压器分接开关档位、降低分接开关动作次数和提升紧急功率方面具有一定的优势,这一结果对选择背靠背直流系统控制策略具有借鉴意义。     

电力系统近振荡中心换相失败分析与仿真

针对高压直流输电系统受端三相接地故障线路切除后的换相失败问题,从机理角度阐述切除大容量机组近区三相接地故障线路后的机组功角振荡过程及功角振荡特性,分析振荡中心近区电压变化特征、振荡中心近区换流站换相失败的风险并推广至线路任意直流落点,总结定熄弧角控制降低振荡中心近区换流站换相失败风险的关键影响因素.仿真结果表明理论分析...     

改善多馈入直流系统电压无功特性的直流控制策略

为了改善多馈入直流系统受端交流系统的电压无功综合特性,在直流系统逆变侧引入了定交流电压控制;然后,使用新型指标——电压稳定耦合因子来衡量直流输电子系统换流母线间的影响,并指导该控制方式在多馈入系统中的设置方案;同时,提出了一种平滑切换逻辑控制器,以实现直流系统在定交流电压控制和其他控制策略之间的平滑切换。针对三馈入直流输电系统的电磁暂态仿真结果说明,当受端交流系统发生严重故障时,该控制策略相比常规的定熄弧角控制,能够有效改善弱交流系统电压稳定性及直流系统间的不利相互作用。     

直流多馈入系统的广义短路比:影响因素分析

在一定假设条件下,广义短路比可以较好地度量直流多馈入系统受端交流电网的电压支撑强度,该文在此基础上探讨了弱化假设条件后广义短路比的适用性问题。首先基于功率分岔,分析了定功率–定熄弧角和定电流–定熄弧角直流控制方式下直流多馈入系统广义短路比的适用性。研究表明,基于定功率–定熄弧角和定电流–定熄弧角的广义短路比推导本质上是统一的;临界和边界广义短路比指标适用于两种直流控制方式下的直流多馈入系统。此外,该文还分析了线路阻抗及直流落点间交流联络功率对广义短路比临界和边界值的影响,算例结果表明线路阻抗角及直流落点间交流联络功率对临界和边界广义短路比的影响较小。     

特高压直流输电系统在线投退阀组策略研究

相较于常规直流输电系统,特高压直流输电系统运行方式的多样化增加了双阀组之间协调控制的难度。从±800 kV特高压直流系统的控制特性出发,分析了目前特高压直流工程中常采用的三种控制模式:直流电流控制、直流电压控制和预测性熄弧角控制。以雁淮特高压工程为例,研究了特高压直流系统的在线阀组投退策略,通过对两种不同方式的投退策略进行分析、比对,得出了一种对直流输电系统影响最小的在线阀组投退策略。     

预测型定熄弧角控制及其改进策略EI北大核心CSCD

定熄弧角控制作为逆变侧基本控制环节,在抵御换相失败方面起到了重要作用。针对现有预测型定熄弧角控制故障期间熄弧角计算误差较大的缺点,提出了一种改进的预测型定熄弧角控制方法。该方法不仅计及了换相期间直流电流的变化,同时考虑到换相电压的变化,利用滑动平均滤波器和二阶广义积分器分别对直流电流和换相电压进行处理,用于各换流阀触发角的求解,取其中最小触发角作为定熄弧角控制的输出。通过PSCAD/EMTDC仿真对不同强度交流系统下系统的换相失败免疫因子进行测试,证明了改进后的预测型定熄弧角控制能更好地抑制换相失败的发生。     

直流系统控制方式对暂态稳定性的影响

通过仿真算例研究了直流系统的控制方式对暂态稳定性的影响。结果表明,就保持暂态稳定性的能力而言,整流器定电流控制要好于定功率控制,逆变器定电压控制要好于定熄弧角控制。并对所得结论的机理做出了解释,指出由于整流器定电流、逆变器定电压控制方式在暂态过程中减少了对交流系统的无功需求,缓解了换流器交流母线电压的下降,从而有利于防止直流功率的降低,所以其保持暂态稳定性的能力要好于整流器定功率、逆变器定熄弧角控制方式。     

用于减少换相失败持续时间的直流附加控制策略

在高压直流输电工程中,当逆变站的交流母线连接到弱交流电网时,在运行过程中更容易发生换相失败故障,严重影响电网安全运行。改进高压直流输电控制,从而减少换相失败发生的可能性并提高系统故障恢复能力成为目前这类高压直流输电工程的迫切要求。本文提出了一种用于减少换相失败持续时间的直流附加控制策略,将直流电流变化量与熄弧角变化量的关系设计成PI控制器,通过增大故障期间直流电流的变化率,增大熄弧角,从而减少换相失败的持续时间,同时提高直流系统故障后的恢复速度。结合实际工程使用PSCAD进行了建模仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

PSD-BPA暂态稳定程序中的新直流输电准稳态模型

为适应大量直流输电工程投产的需要,为电网运行和规划设计等部门提供准确的分析研究手段,对暂态稳定程序中的两端直流输电模型进行深入研究,改进了直流输电系统的模拟方法。在国内广泛应用的PSD-BPA暂态稳定程序中增加一组新的直流输电控制系统模型。新模型中的定电流、定熄弧角、定电压等控制采用参数和特性易于调节的比例积分模块,电流定值计算、低压限流、逆变侧换相失败等主要环节的模拟与实际系统特性更为相近。仿真结果表明,与国内程序原有的直流输电模型相比,新模型能更准确地模拟直流输电系统的动态行为,提高暂态稳定仿真的准确度。     

特高压直流输电工程逆变侧控制策略优化设计

特高压直流输电在电网中的应用越来越广泛,送端电网与受端电网间采用多回直流相连,在一回直流故障时,通过提升其他直流实现功率紧急支援。在受端电网相对较弱的情况下,当需要大幅紧急提升直流功率时,如逆变侧采用传统修正的定熄弧角控制,会出现换相失败的情况。为此,分析了产生换相失败的原因及交流系统强度和提升量对换相失败的影响,并在现有逆变侧控制策略的基础上,提出一种预防换相失败的控制器,通过引入熄弧角测量值,实现熄弧角闭环控制,从而保证换相裕度,避免换相失败。在实时数字仿真系统(RTDS)中进行了试验验证,结果表明,所提策略可解决特高压直流大幅提升功率时的换相失败问题。     

交流故障后MIDC系统的协调恢复策略

为了改善多馈入直流输电(MIDC)系统的恢复性能,提出了一种逆变侧低压限流单元(VDCOL)和熄弧角控制相结合的协调恢复控制策略.该策略首先优化各回直流子系统的熄弧角控制增益:稳态期间取较小值,暂态期间取较大值,使得改进后的熄弧角控制具有一定的自适应性,以减少逆变侧发生后续换相失败的几率.在此基础上再改进和优化各回直流子系统逆变侧的VDCOL控制:在原有VDCOL后增加延时环节和最小选择单元,并对延时环节的时间常数进行优化,使得改进后的VDCOL控制仅在故障恢复期间对电流指令进行渐变的延时,以消除暂态过程中各直流输电子系统间不良的相互作用.通过对南方电网的算例分析验证了该协调恢复策略的正确性和有效性.     

接入弱交流系统的背靠背直流输电系统控制策略改进

背靠背直流工程逆变侧采用定熄弧角控制时,整流侧和逆变侧耦合关系较强,但换流变压器分接开关动作次数少;而采用定直流电压控制时,耦合关系较弱但分接开关动作次数多。在分析相关控制策略优缺点的基础上,提出了改进控制策略,逆变侧通过熄弧角控制直流电压为指令值,直流电压指令值随直流功率变化,分接开关控制熄弧角在正常范围内。该控制策略保留了定熄弧角控制和定直流电压控制的优点。提出整流侧和逆变侧在分接开关动作时预估无功小组是否会因分接开关动作而投切,进而确定分接开关和无功小组动作的先后关系,防止了分接开关的反复动作。算例表明该控制策略可以减少背靠背工程无功小组投切和分接开关动作次数,减小逆变侧无功小组投切电压波动,适用于接入弱交流系统的背靠背工程,长距离直流输电工程也可以借鉴文中控制策略。