交直流并联系统交流母线电压稳定性评估的模型和算法

本文应用小信号原理,首次建立了交直流并联系统交流母线电压稳定性评估的数学模型,提出了相应的计算机解算方法。在模型中,还特别计及了各换流站间无功—电压调节效应的相互影响,因而该模型也可适用于多端高压直流系统。本文还对长江三峡交直流并联输电系统作了初步的探索性计算。     

多馈入直流输电系统换相失败研究综述

多馈入直流(MIDC)输电系统具有更大的输送容量和更灵活的运行方式,然而由于各直流逆变站距离近,单个交流或直流系统故障有可能同时影响到多回直流线路,造成多回直流相继或同时换相失败,从而对系统稳定性造成影响。本文从换相失败的机理出发,对近年来针对MIDC输电系统换相失败影响因素的研究内容进行了全面的分析,并对换相失败的抑制措施,换相失败后各直流子系统的协调恢复策略进行了深入的研究。同时指出谐波对MIDC输电系统的影响,换相失败的传递特性,协调控制的制定等方面研究的不足,为进一步研究MIDC输电系统的换相失败提供了思路。     

多馈入高压直流输电系统电压稳定性的小扰动分析法

提出一种分析多馈入高压直流输电系统电压稳定性的小扰动分析法(特征结构分析法),并提出了电压稳定性相关比概念.为了研究多馈入高压直流输电系统的电压稳定性,建立了一个双馈入的小测试系统.详细的高压直流输电系统动态模型包括高压直流系统控制模型、交流网络模型、发电机模型及感应电动机负荷模型.研究结果表明,电压稳定性相关比(VSCR)可有效识别出多馈入高压直流输电系统中与电压稳定性相关的关键因素。     

多馈入直流系统换流母线动态电压稳定性分析

直流输电系统中换流器运行时消耗大量的无功功率,致使逆变侧的电压稳定问题最为突出,若所联交流系统强度较弱,则电压稳定问题更为严重。近年来,国内直流输电系统陆续投产,直流系统间的相互作用使得多馈入直流系统的电压稳定性更为复杂,仅研究单条直流系统的电压稳定性已无法满足工程实际需求。以两馈入直流系统模型为例,研究换流母线补偿的无功大小、直流间耦合程度、以及多馈入短路比大小对多馈入直流系统换流母线电压稳定性的影响。NETOMAC仿真结果表明,在多馈入直流系统中,在一定范围内增大换流母线无功功率补偿、减小直流系统间电气距离、增大所联系统多馈入短路比均对动态电压稳定有利。     

并联交流系统强度对换流母线电压稳定性的

随着中国互联电网的发展,交直流并联输电系统的电压稳定问题迫切需要研究。从并联交流系统强度出发,以四机两区域系统为例,利用负荷导纳模型算法求取节点电压稳定极限,然后采用负荷裕度和特征值分析方法,详细讨论了并联交流系统强度大小对逆变侧换流母线电压稳定性的影响。最后,利用电磁暂态仿真程序EMTDC／PSCAD对系统进行动态仿真,结果表明在重负荷备件下强并联交流系统有利于提高换流母线的电压稳定性。     

交直流并联系统的换流母线电压稳定性分析

随着中国交直流互联电网的发展,迫切需要研究换流母线的电压稳定问题。文中首先给出了交直流并联系统的简单模型,在此基础上介绍了并联交流系统强度指标以及负荷裕度曲线和电压稳定临界曲线。然后以两区域四机交直流混合系统为例,根据负荷导纳模型算法准确求取节点的功率裕度,采用上述2种曲线分析方法详细讨论并联交流系统强度和受端系统等值阻抗对逆变站换流母线电压稳定性的影响。最后对比分析了不同直流系统稳态控制方式下换流母线的负荷裕度,研究结果表明受端为弱交流系统时,采用整流侧定电流 — 逆变侧定电压的控制方式将有利于提高系统稳定性。     

多馈入直流输电系统充裕度评估的模型和方法

建立了多馈入直流系统充裕度评估的容量模型,该模型将直流系统分为阀组、极、双极3个子系统,通过串联和并联的形式将这3个子系统组合成整个直流系统,将合成的直流系统与发电系统串联形成单馈入直流系统,将各单馈入直流系统并联组成多馈入直流系统.文中提出了子系统串联和并联连接时容量模型的等效方法,并基于多馈入直流系统的容量模型计算了充裕度指标,算例分析结果表明文中提出的模型和方法是合理的,对多馈入直流系统的充裕度评估有一定的指导意义.     

并直流并联系统动态电压稳定性评估的模型及算法

本文建立了用于交直流并联系统动态电压稳定性评估的数学模型,该模型计及了发电机、动态负荷、有载周计变压器及ＨＶＤＣ等元件的动态特性采用地对一多机交直流并联电力系统进行分析与计算,并利用相关因子进行功角失稳与电压失稳的鉴别,得出了一些初步结论。     

高压直流输电系统多落点及研究现状

上海电网作为典型受端电网,高压直流输电系统受进回路数及其总容量将越来越多,不仅在系统稳态方面存在电力实时平衡的安全问题,在系统暂态方面也带来了多直流系统相互作用的复杂新问题。文章介绍了上海电网高压直流输电系统的现状以及高压直流输电系统多落点的关键技术和研究现状。提出研究高压直流系统的多落点问题,对上海电力系统的安全稳定运行尤为重要。     

南方电网多馈入直流输电系统研究有大突破

经过2年多的研究，《多馈入直流输电系统的控制策略及其对南方电网暂态功角稳定性的影响研究》项目取得重大技术成果。     

整流侧换流母线电压恢复导致逆变器换相失败的机理分析

交直流系统中整流侧换流母线电压恢复会引起直流电流增大,从而导致逆变器换相失败。为了解决该问题,文中首先以CIGRE HVDC标准测试系统为例,分析了电压恢复期间逆变侧控制系统的控制特性,发现由定电流控制切换为定关断角控制瞬间及之后一段时间内,直流电流较大及增速过快从而引起电流偏差控制输出较小且快速降低是诱发换相失败的重要原因。其次,提出了一种通过改进定关断角控制器以改善整流侧换流母线电压恢复导致关断角过小的控制方法。最后,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件中利用CIGRE HVDC标准测试模型仿真验证了所提方法的有效性,由仿真结果可知该方法能有效抑制由整流侧换流母线电压恢复导致的逆变器换相失败。     

含多馈入直流输电的交流系统谐振特性

针对由6回高压直流输电及特高压直流输电组成的超大规模多馈入直流输电系统共同接入的电网--华东电网,首先分析了12脉动换流器向电网注入谐波的工作机理以及电网谐振发生的原因。采用PSASP程序对上海电网所有500 kV及部分220 kV变电站进行谐振扫描,扫描类型包括正常运行及可能导致电网谐振的故障工况。结果表明：正常运行时,一些变电站存在低次频率的串联及并联谐振频率;而在故障工况下,某些变电站的谐振特性将发生很大改变,将新增针对第8次、11次及13次的并联谐振频率,因此可能与交流系统第7次背景谐波以及12脉动换流器的第11次及13次特征谐波产生谐波放大甚至谐振,从而产生谐振过电压及过电流。最后提出了抑制谐振的措施。     

多馈入直流线路的交直流混合电网静态电压稳定性研究

就目前广东电网中存在的多馈入直流的交直流混合电网静态电压稳定问题进行了研究,给出了研究静态电压稳定性的模型,对静态电压稳定性的判断指标从交流、直流和交直流混合3个角度进行了分析;对静态电压稳定性的分析方法则从整体上和局部上给予了分析和讨论,并给出了实际工程中静态电压稳定性的判据。通过特征值分解和相应的模式分析来判断出电力系统电压稳定性、计算负荷裕度,并能够根据裕度指标、最小特征值及相对电距离指出系统中的薄弱环节,从而加强薄弱环节、提高整个系统的稳定性。     

电力系统电压稳定性研究现状及其展望

电压失稳表现为母线电压不可逆转的急剧下降,其灾难性后果是系统崩溃。描述了电压不稳定现象并进行了解释,分析和评述了各种基于静态和动态的电压稳定性研究方法,以及电压稳定的指标计算、预想事故选择和控制措施,总结了各阶段的研究成果。综述了尚未解决的问题,指出了电力系统中电压稳定性分析模型、分析方法和控制措施等方面的研究方向。     

用于稳定控制的HVDC换相失败识别判据研究

高压直流(HVDC)换相失败会对交流系统产生巨大的功率冲击,必须对直流输电系统换相失败状态作出准确识别,才能针对性地采取安全稳定控制措施。目前,工程应用的稳定控制装置识别HVDC换相失败完全依赖于直流控保信号,当直流控保系统死机或者与稳控装置通道异常时,稳控装置将无法动作。文中研究了HVDC换相失败工况下的电气量特征及识别原理,介绍了直流控保系统换相失败保护判据及其适用性,提出了适用于安全稳定控制的换相失败、连续换相失败、多直流同时换相失败识别判据。基于实际控保系统的宾金直流实时数字仿真系统(RTDS)试验结果表明:所提判据能够准确识别直流系统发生换相失败,并且能够根据安全稳定控制的需求判断连续换相失败发生的次数和时间间隔。     

一种基于自适应电压限值的换相失败抑制策略

为有效抑制高压直流输电系统在不同故障程度下的换相失败,提出了一种基于自适应电压限值的改进低压限流控制器(voltage dependent current order limiter, VDCOL)设计方案。首先,详细分析了包含传统VDCOL的直流输电系统在换相失败及恢复期间的运行特性,并提出VDCOL曲线在不同时间段下应具备的动态性能。然后,引入直流电流这一反映故障特性的时变电气量优化传统VDCOL的直流电压上下限值,从而在不同时间段自适应改变电流指令启动电压阈值与电压-电流指令变化趋势,以满足输电系统换相失败及恢复期间的有功与无功需求。同时考虑到VDCOL电压上下限值的过度变化会恶化系统运行特性,对其范围的设置进行了解析和合理选取。最后,在PSCAD/EMTDC中对所提方法进行仿真测试。结果表明,所提出的改进控制策略能在一定程度上抑制直流输电系统的连续换相失败,同时有效地改善换相失败各阶段直流输电系统的运行特性。     

基于MATLAB/Simulink的多馈入直流系统仿真研究

随着高压直流输电系统的发展,多馈入直流系统逐步形成。对于多馈入直流系统,不止一个换流器联接到同一个交流母线,或者联接的交流母线非常接近。要准确地对多馈入直流系统的谐波特性进行分析,需要建立一个准确完善的稳态模型。采用Simulink建立了多馈入直流系统的仿真模型,并通过该模型对多馈入直流系统交、直流侧的谐波特性进行了分析。仿真结果表明,该仿真模型能够准确、直观地对多馈入直流系统的谐波特性进行分析。     

多馈入直流交互作用因子在换相失败研究中的应用

换相失败是直流输电的常见故障之一,单馈入直流输电系统换相失败的机理和控制策略已比较明确。但对于多馈入交直流混合输电系统,哪些故障可能引起多个换流站同时或相继换相失败甚至导致直流闭锁,是否会引起暂态失稳,还缺乏有效的研究手段。介绍了CIGRE工作组提出的多馈入直流系统交互作用评价指标——多馈入交互影响因子;探讨了该指标与多馈入直流换相失败的联系:给出了MIIF与换相失败工程判据-最小电压降落法的联系;通过仿真分析了该指标对多馈入直流系统换相失败风险评估的有效性以及与逆变站间电气距离、直流传输功率之间的关系。     

一种多指标综合静态电压稳定薄弱母线辨识方法

探讨了一种多指标综合电压稳定性辨识方法。该方法基于节点电压变化、电压有功灵敏度、母线参与因子三个电压指标,以客观赋值与主观赋值组合方法对上述3个指标分别赋予不同权重求得综合指标以辨识系统各节点薄弱程度。最后以湘西南某实际电网为仿真对象进行分析,以单一指标与综合指标分别辨识系统薄弱母线,验证该综合辨识方法的全面性、有效性与科学性。     

基于改进VDCOL的直流系统后续换相失败抑制策略

针对高压直流系统首次换相失败后在故障恢复期间的后续换相失败问题。以直流系统控制环节的动作逻辑为依据,将恢复过程划分为首次换相失败阶段（阶段1）、系统开始恢复阶段（阶段2）和电流偏差控制阶段（阶段3）,分析发现阶段3期间直流电流恢复量过大会引发后续换相失败。为此提出了一种低压限流控制改进策略,利用瞬时电压实时检测换流母线电压幅值,根据故障后换流母线电压大小动态调整VDCOL的最小电流指令值,减小电流偏差控制期间的直流电流恢复量,达到抑制后续换相失败的目的。最后,基于CIGRE标准模型的仿真测试结果验证了该策略在不同故障条件下对后续换相失败抑制的有效性。