云广特高压直流输电系统换相失败研究

换相失败是HVDC系统最常见的故障之一。通过分析换流器换相失败的机理,归纳了HVDC换相失败的影响因数及判据。以南方电网2010年数据为基础,采用PSCAD／EMTDC对云广±800kV特高压直流输电系统建立了详细的电磁暂态仿真模型,并分析了一次系统和控制系统的具体结构。对该直流输电系统逆变侧换流母线发生三相接地短路和单相接地短路故障的情况进行了仿真分析。仿真结果表明,云广特高压直流输电系统故障后发生换相失败,但由于该系统的高度可控性,故障切除后系统从换相失败中恢复性能良好。     

基于UPFC抑制HVDC换相失败的控制方法研究

针对高压直流输电(high-voltage direct current,HVDC)系统发生换相失败的问题,运用统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)减小HVDC系统发生换相失败的概率,并对UPFC的原有控制策略进行改善。当系统交流侧发生故障,UPFC并联侧控制策略采用交流侧母线电压参考值调节方法抑制换相失败的发生。引入故障水平FL来表征HVDC系统的故障严重程度,通过理论分析和PSCAD/EMTDC仿真验证:当故障水平FL为18.7%时,UPFC原有控制策略与改善后的控制策略均可抑制换相失败的发生;故障水平FL为23.1%时,只有改善后的控制策略可有效抑制换相失败的发生;故障更为严重,当故障水平达到FL为93.56%时,改善后的控制策略可有效降低连续换相失败的发生概率。运用UPFC动态无功补偿能力可增强HVDC系统受端交流系统强度,提高换相失败的抵御能力,从而有效改善了HVDC系统的运行特性。     

交流系统故障对特高压直流输电换相失败的影响

研究了多馈入直流系统换相失败的机理,分析了不同类型交流故障下换相失败的特征.针对金沙江±800 kV级特高压直流输电(UHVDC)工程建立仿真模型,研究了金沙江送出工程逆变侧交流系统单相永久故障、三相故障以及三相故障单相拒动对UHVDC换相失败的影响,结果显示:逆变侧交流系统故障越严重、电压波动越大,直流发生换相失败的时间越长;直流发生换相失败期间,最低输送功率越高,对系统保持稳定越有利;故障点距离直流逆变站越近,直流受到的扰动越大,直流换相失败期间输送的功率越低.指出影响直流动态性能的因素应包括直流控制保护系统和直流送、受端接入系统的网络结构.     

直流输电系统换相失败探讨

换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的故障之一,以天广直流输电系统为例,简介南方电网采用德国siemens直流输电技术的各直流输电系统中换相失败的检测、故障恢复及相关后备保护,并结合实例和RTDS实时仿真初步探讨了换相失败故障过程中低压限流功能可能带来的不良影响、交直流混联系统间的相互影响等问题,这不仅有助于直流输电系统运行维护工作,还为交直流混联系统的进一步研究提供了有益的参考.最后还比较了ABB直流输电换相失败相关技术,并提出了一些建议.     

云广直流工程锁相环功能分析及仿真研究

介绍了云广特高压直流输电工程锁相环的实现原理,分析了锁相环中几个重要模块的功能和作用;利用PSCAD／EMTDC电磁暂态仿真程序建立了云广工程锁相环模型,研究了锁相环在交流母线频率阶跃、单相故障和三相故障等多种暂态情况下的响应特性。     

抑制直流输电换相失败方法研究

通过剖析换相失败机理,分析发生换相失败的主要原因是基于电网换相换流器的高压直流输电采用的换流元件晶闸管为半控型器件。当关断角小于其固有极限关断角时便会发生换相失败,换相失败会引起换流变压器直流偏磁、换流阀过热、送端电网过压和发电机组脱机等问题,严重情况下可能进一步导致直流闭锁,存在引发大面积停电的风险。整理并总结已有的抑制换相失败的措施,并对这些措施进行分类阐述,一是通过修改控制器定值,二是通过增加额外的组件或设备抑制换相失败,三是进行换流器拓扑局部改造,最后指出了亟待研究的问题,为当前及今后的研究提出可行的技术思路。     

特高压直流输电系统异常换相失败的机理研究

针对特高压直流输电系统故障恢复过程中出现的换相失败,无法利用换相电压降低或直流电流上升进行解释的异常现象,考虑换相电压波形畸变的影响,提出了一种基于谐波分解与换相电压时间面积的换相失败分析方法。该方法通过畸变换相电压的各次谐波最大可能换相面积的正负和大小,定性和定量分析其对换相失败的影响。考虑到谐波相位的不确定性,提出谐波风险系数作为评价谐波促进换相失败的最大风险指标。应用所提方法分析了某特高压直流输电系统故障恢复过程中出现的异常换相失败现象,结果说明了引起换相电压波形畸变的原因,揭示了主要谐波对换相失败促进或抑制的影响程度及其风险性,验证了方法的有效性。     

直流输电系统换相失败探讨

换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的故障之一,以天广直流输电系统为例,简介南方电网采用德国Siemens直流输电技术的各直流输电系统中换相失败的检测、故障恢复及相关后备保护,并结合实例和RTDS实时仿真初步探讨了换相失败故障过程中低压限流功能可能带来的不良影响、交直流混联系统间的相互影响等问题,这不仅有助于直流输电系统运行维护工作,还为交直流混联系统的进一步研究提供了有益的参考。最后还比较了ABB直流输电换相失败相关技术,并提出了一些建议。     

基于正余弦分量检测的高压直流换相失败预防方法

分析了高压直流（HVCD）换相失败的机理及发生换相失败的原因，介绍了三-广直流输电工程换相失败预测控制模块，针对其中110检测在交流电压过零时故障启动慢和abc-αβ坐标变换在三相故障时不能有效地预防换相失败的问题，提出了一种基于sin-cos分量检测的改进方法，并利用PSCAD／EMTDC软件建立了双馈入直流系统模型，该方法将单相交流电压分解为两个以基波频率旋转的分量，可快速地判断交流系统故障，一旦检测到故障，立即减小触发角，从而增加换相裕度，避免换相失败的发生。仿真结果表明：该方法能够在单相接地故障和三相故障时有效地减少多馈入直流系统发生换相失败的几率。     

直流输电系统换相失败的研究(一) --换相失败的影响因素分析

作为直流输电系统最常见的故障之一，换相失败与很多因素有关，主要有换流母线电压、换流变压器变比、直流电流、换相电抗、越前触发角、不对称故障时换相线电压的过零点相位移、换流阀的触发脉冲控制方式和交流系统的频谱特性等，以CIGRE HVDC标准模型为研究对象比较详细地分析了以上因素对逆变器换相失败的影响，得出了逆变器发生换相失败的一般规律。     

预防多馈入直流输电系统换相失败的直流功率控制方法

为了预防多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败的问题,提出了一种直流功率控制方法。在定量分析直流功率对逆变侧换流母线电压影响的基础上,利用回降故障直流功率、增大系统电压稳定裕度的方法防止换相失败。该方法根据逆变器之间的相互作用关系,将多馈入直流输电系统换相失败分为2种不同场景,针对不同场景设计了相应的直流功率控制策略,并给出了对应的直流功率控制启动判据,计算了直流功率调节量及其调节速率。在PSCAD仿真平台搭建多馈入直流输电系统模型,所提出的直流功率控制方法能够有效避免多馈入直流输电系统换相失败及同时换相失败。     

采用滤波换相换流器的多馈入直流输电系统中换相失败问题的研究

将滤波换相换流器(FCG)引入到多馈入直流输电(MIDC)系统,以CIGRE直流输电标准模型为基础,推导求得含FCC的混合MIDC系统(由FCC和电网换相换流器(LCC)构成)的熄弧角计算模型.通过算例对比分析了传统MIDC系统和混合MIDC系统在不同电气距离和交流强度下逆变站发生换相失败时的相互影响.在PSCAD/EMTDC中建立了传统MIDC系统和混合MIDC系统模型,并进行仿真对比研究,结果表明:与传统MIDC系统相比,FCC提高了熄弧角裕度,有效提升了换相过程中的抗扰动能力,也削弱了子系统间换相失败的影响强度,降低了发生连续换相失败的几率.     

基于PSCAD/EMTDC软件的直流输电系统数字仿真

对直流输电系统物理仿真和数字仿真进行了比较 ,说明了直流输电系统数字仿真具有安全性、经济性和方便性等优点 ,且数字计算机、数值计算技术以及与系统仿真有密切关系的新技术的飞速发展为其提供了技术可能性 ,提出了基于PSCAD/EMTDC软件建立直流输电系统模型应该遵循的一般原则和要求 :在模型中保留直流控制保护系统、保持系统的动态性能和对交流系统进行有原则的等值简化。     

单极闭锁引起直流健全极换相失败分析

推导建立了换相失败的数学模型,得出送、受端换流母线电压比值是引起换相失败的主要原因,单极闭锁后健全极存在换相失败的风险。分析了单极闭锁引起暂态过电压的影响因素,并推导出直流闭锁后的暂态过电压定量计算解析表达式,提出一种单极闭锁后考虑两侧换流母线电压的换相失败判据,并得出送端、受端短路容量与换相失败的关系。最后基于DIgSILENT仿真平台搭建±800 kV天中直流输电系统仿真模型,仿真结果验证了暂态过电压计算方法的正确性,同时证明了单极闭锁后健全极存在换相失败的风险。     

STATCOM与HVDC综合协调控制策略

目前,针对STATCOM与HVDC协调控制进行详细研究的文献较少。提出了一种兼顾系统暂、稳态特性的STATCOM和HVDC综合协调控制策略,该协调控制策略共包括稳态调压控制、稳态恒无功控制、暂态控制和闭锁控制4种模式,并为进一步抑制换相失败的发生提出暂态控制模式下的附加控制。基于实际工程控制逻辑和参数,搭建逆变侧含链式STATCOM的高压直流输电PSCAD/EMTDC模型,在多种工况下对所提协调控制策略进行仿真验证。研究表明:稳态工况下,该协调控制策略能减少电压波动,提高系统对电压控制的精确度;暂态工况下,该协调控制策略能抑制换相失败的发生,改善系统恢复特性,附加控制的加入能进一步改善系统暂态特性。     

天广直流输电系统换相失败的研究

换相失败是逆变器最常见的故障之一,分析了天广直流输电系统中直流电流、越前触发角、直流系统降压运行、直流系统满载率、换流变压器短路阻抗以及换流变压器变比等因素对广州换流站换相失败的影响,所得的结果跟仿真研究中的结果相近。得到的天广直流输电系统换相失败一般规律对其运行有一定的借鉴意义。     

基于直流电流动态上升的高压直流输电系统换相失败分析

针对现有换相失败分析方法未考虑交流系统故障后直流电流动态上升对关断角影响的问题,在分析直流电流变化对关断角影响的基础上,首先推导了对称故障下未考虑直流电流变化以及考虑直流电流瞬时变化的换相失败分析方法。分析结果表明,当逆变侧换流母线电压跌落在一定区间内,以上2种方法会导致换相失败判别结果不准确。为此考虑交流系统故障后直流线路和直流控制的动态过程,推导了直流电流的时域表达式,通过求解直流电流最大值,提出了一种考虑直流电流动态上升的换相失败分析方法。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方法的有效性以及对高压直流输电系统换相失败判别结果的正确性。     

特高压直流输电系统的建模与仿真

基于PSCAD/EMTDC仿真软件,建立了特高压直流输电系统模型,详细介绍了特高压系统主电路及核心元件,如换流变压器、滤波器与无功补偿装置、直流传输线。在此基础上,根据华东电网特高压直流输电的系统的实际运行情况,搭建出相应的特高压直流与超高压直流多馈入测试系统。利用该系统对特高压直流系统的不同运行状态进行仿真实验,并针对特高压直流系统的几种典型故障测试进行仿真测试,将测试结果与特高压直流现场数据进行对比分析,结果表明该模型能很好地反映特高压直流输电系统的真实运行情况。