基于直流电流有限时域预测算法的换相失败预防策略

针对故障暂态期间直流电流精确预测困难的问题,建立了含平波电抗器的直流线路暂态数学模型。计及暂态期间换相角变化的影响,提出一种直流电流变化量的预测方法,可准确预测暂态期间的直流电流变化。构建了基于换相期间直流电流变化量的换相失败预测判据,以实现首次换相失败的预测判别,并提出一种可有效预防首次换相失败的控制策略。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了CIGRE直流标准测试模型,不同故障情况下的仿真结果验证了所提方法及控制策略的有效性。     

考虑交流滤波器扰动的换相失败预测控制策略改进

换相失败是高压直流输电系统中最常见的故障之一,而换相失败预测控制则是预防换相失败的重要手段。文中从断路器离散动作特性和控制原理等方面,详细分析了交流滤波器投入对换相失败预测控制造成扰动的机理,并从检测定值环节分析控制策略改进的可行性。另外,为彻底解决交流滤波器投入等轻微交流系统扰动对换相失败预测控制以及高压直流输电系统的影响,分析了直流电流在交流系统扰动以及交流系统故障期间的变化特征,引入新的电气参数作为辅助判据,完善换相失败预测控制原理。仿真测试结果表明,优化后的换相失败预测控制抵御交流系统扰动的能力更强,在高压直流工程中的适用性更高,更有利于高压直流系统的稳定运行。     

基于临界故障时刻的换相失败预测方法

换相失败是高压直流输电系统的一种常见故障,换相失败预测对于后期抑制换相失败、保证系统的安全运行具有积极意义。从换相机理出发分析了换相电压、直流电流与关断角的关系;在此基础上研究故障发生时刻对换相失败的影响,定义了临界故障时刻的概念,分别推导换相期间和非换相期间临界故障时刻的解析表达式,建立了关断角与临界故障时刻的定量关系,提出了一种基于临界故障时刻的换相失败预测新方法。为进一步求取临界故障时刻,采用牛顿插值法构造了求解临界故障时刻所需的换相起始时刻和结束时刻的直流电流和函数。基于CIGRE标准测试模型,在PSCAD/EMTDC中对所提换相失败预测判据进行验证。结果表明,所提出的换相失败预测方法能够较为准确地预测故障后换相情况,证明了所提判据的有效性。     

基于直流电流预测控制的换相失败预防方法

换相失败主要发生于直流输电系统逆变器中,仅通过减小触发延迟角来抑制逆变器换相失败有其局限性。通过逆变器正常换相过程及交流系统故障情况下换相失败机理的分析,指出可通过控制流过逆变器的直流电流来抑制其换相失败的发生;在对现有换相失败预测控制模块(commutation failure prevention,CFPREV)及上述机理分析的基础上,提出了一种适用于逆变器换相失败预测控制的直流电流预测整定方法;最后通过CIGRE HVDC标准测试系统中的仿真测试,验证了算法的有效性,为当前换相失败预防控制措施的研究提供了新的研究方向。     

考虑直流电流上升及交流电压下降速度的换相失败分析

针对目前换相失败研究仅考虑电压降低以及考虑直流电流变化理论研究的不足,在经典关断角表达式的基础上,考虑整流侧、逆变侧以及直流线路运行参数,建立了完整的换相失败分析数学模型。该模型计及了交流电压下降对直流电流上升的影响,将交流电压和直流电流解耦,得到关断角与换流母线电压的单一关系表达式,并在此基础上推导了导致换相失败的临界换相电压值和临界电压下降速度。同时,对故障后电压下降速度与故障严重程度和无功补偿容量之间的关系进行了理论推导,电压下降速度随故障严重程度呈非线性加速下降趋势,在前几个换相过程中电压下降幅值越大,换相失败发生的可能性越高。PSCAD/EMTDC算例仿真结果验证了所提方法的准确性。     

广州换流站交流滤波器投切对天广直流换相失败的影响

采用RTDS仿真工具对500 kV天广直流2012年“10·04”换相失败事件进行仿真分析,并就交流滤波器投切对直流系统暂态特性和换相失败的影响进行详细仿真分析,得出主要结论如下：天广直流“10·04”换相失败事件是由小组交流滤波器在交流电压过零点后延迟90°合闸引起交流电压畸变所致;广州换流站有效短路比小,若交流滤波器投入延迟角度过大,交流电压将发生畸变并引起换相失败,但由于电压畸变持续时间很短,不会引起连续换相失败,也不会引起直流闭锁;直流功率越大,交流滤波器投切不当引起的直流电压跌落越严重,直流电流升高越明显,换流变阀侧电流降低越严重,直流系统越容易发生换相失败现象;减小交流滤波器开关机构动作的离散性,确保交流滤波器在理想相位合闸,能有效防止因交流滤波器大角度合闸引起的换相失败。     

交流滤波器频繁投入引发直流换相失败预测动作问题分析

换相失败预测控制是一种防止超特高压直流输电系统逆变侧发生换相失败的有效手段。在工程应用中,交流滤波器组的投入和退出造成交流系统异常扰动,并进一步引发直流换相失败预测动作。通过对交流滤波器组断路器机械特性的研究,分析了其在现场实际中发生偏移从而与选相合闸装置参数整定值不匹配所造成的后果,并提出了针对性的意见和建议。     

抑制换相失败的变斜率VDCOL控制策略

在高压直流输电系统控制环节中,低压限流控制器的静态恢复特性和获取补偿电压的方法会导致连续换相失败.为减小连续换相失败发生的概率,本文在引入直流电流变化率改变低压限流控制器获取补偿电压的基础上,通过改变低压限流控制器的数学模型,提出了基于直流电流变化率控制的变斜率低压限流控制器控制策略.最后使用电磁暂态仿真软件中的国际大电网会议高压直流标准模型进行仿真,仿真结果表明,本文提出的控制策略在发生接地故障时能有效地抑制连续换相失败,从而优化了故障恢复特性.     

高压直流输电换相失败响应策略与预测控制技术路线分析

从高压直流输电熄弧角控制的原理出发,对比了实测型和预测型熄弧角控制方式的优缺点,从控制系统响应和保护系统响应两方面探讨了SIEMENS和ABB所采取的换相失败响应策略。着重研究了换相失败预测控制功能(CFPREV)在不同交流母线电压跌落程度和电压畸变程度故障下的响应情况。仿真结果表明,当交流母线电压跌落较为严重时,无论是否投入CFPREV功能,都未能阻止换相失败,但投入CFPREV功能后有利于换相失败后直流系统恢复;当直流系统与交流母线间的电气联系较强或交流母线电压畸变程度较低时,CFPREV功能在预防换相失败上有明显效果。     

计及换相动态的直流换相失败在线预警方法

单一直流换相失败易引发其相邻直流同时换相失败,严重时将造成直流闭锁引发连锁故障,开展多馈入直流换相失败预警研究及预防对保障电力系统安全稳定至关重要。提出了基于预测换相电压-时间面积的多馈入直流换相失败在线预警方法。首先,通过解析直流换相过程中的交流电压、直流电流动态,实现对换相电压-时间积分面积的实时预测。其次,基于前述预测方法从单一直流系统到多馈入直流系统推导了直流输电换相失败预警系数,并对该系数的主要参数进行了整定。然后将该系数引入换相失败预防控制环节为例说明其应用方式。最后,在PSCAD/EMTDC平台中分别基于CIGRE HVDC模型及多馈入模型验证了所提直流换相失败预警系数的正确性及对换相失败预防的指导性。     

考虑直流电流变化的HVDC系统不对称故障换相失败分析

目前高压直流输电系统逆变侧发生不对称故障时,采用最小关断角判别法判别换相失败,其研究仅考虑电压因素,预测效果不理想.针对此问题,通过对换相失败机理和影响因素的分析,认为直流电流上升与交流电压下降均会使关断角减小,将直流电流与交流电压解耦,得到一个仅含电压变化率的逆变侧关断角表达式作为判据.该判据可依据对直流线路和逆变侧...     

直流输电系统换相失败的研究(二)--避免换相失败的措施

对影响换相失败的一些直流输电系统参数进行了灵敏度分析，进一步揭示各参数与换相失败的关系。结合论文第一部分中的分析及灵敏度分析，提出了一些避免换相失败的措施，包括换相失败的预防措施和防止继发性换相失败的措施两类。     

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。     

抑制高压直流系统后续换相失败的定关断角控制改进方法

定关断角控制是高压直流输电系统抑制换相失败的主要控制策略之一,但当前针对其实测型和预测型控制的研究仍未能有效解决其响应速度与控制精度不足的问题,因此提出了抑制后续换相失败的关断角控制改进方法。首先,基于对直流系统换相过程及影响因素的分析,提出了考虑电压谐波的关断角预测方法。然后,将后续换相过程的关断角预测值引入直流系统的原有控制逻辑,从而改进定关断角控制策略。最后,基于PSCAD/EMTDC对改进后的控制方法进行了仿真分析和验证。仿真结果验证了该方法能有效地抑制直流系统的后续换相失败,提升了定关断角控制的响应速度和控制精度。     

抑制直流连续换相失败的直流电流指令值优化策略

为抑制直流系统连续换相失败,通过分析换相失败机理,得出直流电流上升与逆变侧交流系统电压降低是造成首次换相失败的主要原因。研究直流首次换相失败后恢复阶段时的控制系统动作特性与电气量变化规律,得出在换相失败恢复期间,逆变侧直流电压的快速恢复会引起直流电流指令值的快速上升,逆变侧切换为定电流控制,由于在控制过程中未考虑直流电流上升对关断角的影响,会导致控制系统失去关断角的控制权从而引起直流连续换相失败。基于此,提出一种考虑关断角的直流电流指令值优化控制策略,结合低压限流控制抑制连续换相失败的发生。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件与国际大电网会议直流标准测试模型(CIGRE HVDC)验证了所提控制策略的有效性。     

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...     

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。     

谐波附加控制抑制直流输电连续换相失败研究

换相失败是高压直流输电(HVDC)最为常见的故障之一,而我国特高压直流在控保系统内设置了连续换相失败启动直流主动闭锁的逻辑,连续换相失败及其可能造成的直流闭锁对电网的安全稳定运行造成了一定威胁。国内外关于抑制连续换相失败的研究已经取得部分研究成果,但就谐波对HVDC连续换相失败的影响研究方面还有待进一步深入。文中从HVDC换相过程出发,通过换相电压-时间面积分析法,推导出直流输电附加控制回路的各次谐波控制参数,并考虑低压限流控制对直流输电换相失败恢复过程的影响,提出一种谐波附加控制抑制直流输电连续换相失败的方法。最后,基于CIGRE HVDC标准测试模型,利用PSCAD/EMTDC对所提控制方法有效性进行了仿真验证。