大直流弱送端系统安全稳定控制策略

呼辽直流作为呼盟火电基地直流外送通道,与呼盟交流外送通道并列运行,送端交流系统相对薄弱,属于典型的大直流弱送端系统,并且在特定条件下可能转入直流孤岛运行模式。根据呼辽直流的运行特点,针对呼辽直流在交直流并联运行、联网转孤岛、孤岛运行模式3种情况下分别存在的问题及其要的控制措施展研究,分析并提出了各种运行模式下发生故障后要采取的安全稳定控制策略。     

向家坝—上海特高压直流系统孤岛运行方式

向家坝—上海±800 kV特高压直流在失去与四川主网全部500 kV联络线后,将进入孤岛运行。为此,讨论了向-上直流进入孤岛和孤岛运行两种运行方式下的控制策略,提出了孤岛运行对某些的交换功率限制,以及孤岛运行时的通信系统配置和频率控制器模型及参数。对进入孤岛及孤岛运行时的多种故障的仿真表明,在设计的频率控制器作用下,向-上直流可以保持稳定运行。     

云广直流系统仅带小湾电厂孤岛运行的调试与分析

楚雄侧孤岛运行是云广直流输电系统的正常运行方式之一。介绍了云广直流仅带小湾电厂孤岛运行方式的调试项目,包括联网-孤岛运行方式转换试验、孤岛系统稳态运行以及运行过程中模拟故障或扰动的试验。基于该孤岛运行方式的现场调试,对系统的实际运行特性进行了分析,结果初步验证了云广直流孤岛运行方式的可行性。现场试验及分析为进一步开展后续孤岛运行方式调试打下了基础,并为系统处于这种孤岛方式时的实际运行提供指导。     

云广直流孤岛系统单极闭锁后频率动态过程优化

直流送端孤岛运行方式下发生直流单极闭锁时,孤岛系统频率将显著升高,由于运行极仍参与孤岛系统调节,控制孤岛系统频率在运行极承受范围以内是保证孤岛系统安全稳定运行的关键。从发电机转子运动方程出发,分析发电机的输入机械功率、输出电磁功率和转动惯量三个因素在直流闭锁后频率动态过程中的作用。对于直流单极闭锁后孤岛系统频率爬升阶段,提出通过优化调速器参数、优化直流过负荷控制、连锁切机三者相结合的方法以降低频率峰值。对于频率回降阶段,分析指出机组PSS反调导致的电压大幅下降会导致直流进入逆变器电流控制模式降低功率,减缓频率的恢复速度,并提出了改进措施。仿真结果验证了所提出的频率优化方法的有效性。     

孤岛方式下云广直流自动功率调整功能与小湾电厂AGC配合的仿真

鉴于云广直流输电容量巨大,需要对孤岛运行方式下云广直流自动功率调整功能与送端电厂自动发电控制(AGC)能否相互配合进行验证,以确保南方电网的安全稳定运行。为此,建立了2010年南方电网实时数字仿真(RTDS)模型,构造了由南方电网主网、云广直流孤岛系统和该直流实际控制保护配置组成的、能够很好地模拟云广直流孤岛运行方式的RTDS平台,对孤岛运行方式下云广直流自动功率调整功能与送端小湾电厂AGC的相互配合关系进行了仿真研究。试验结果表明,对于在孤岛运行方式下的直流日负荷功率调整,送端电厂AGC日负荷曲线起着主导作用;利用直流频率限制控制(FLC)功能与电厂AGC协调控制,在稳态和扰动情况下均能基本上保持孤岛系统的稳定运行。     

柔性直流输电系统孤岛运行方式下的故障电流抑制方法

结合实际工程需要,针对柔性直流输电系统运行在孤岛状态下发生交流侧故障后容易引起过流跳闸的问题,提出一种柔性直流输电系统在孤岛运行方式下的故障电流抑制和启动控制方法。该方法满足柔性直流孤岛运行方式下各类故障的电流抑制要求,并且可以做到在柔性直流设备自身能力范围内,向交流系统提供预先设定的故障电流,同时可以实现正常升压启动。结合基于控制保护样机和RTLAB构成的闭环实时仿真系统,对提出的方案进行了验证。结果表明,与常规的幅频开环孤岛控制及电流环控制策略相比,所提方案提高了故障穿越能力,且启动策略实现了孤岛运行模式下的无冲击顺利启动。     

金中直流送端孤岛运行研究与实践

为了保障黄太双线同停检修期间滇西北地区电网的稳定性及减少梨园和阿海电厂的弃水量,开展金中直流送端孤岛运行方式研究与实践：研究金中直流孤岛运行的可行性,校验送端孤岛运行的稳定性,提出孤岛运行原则和要求,分析直流孤岛调试和实际运行情况,并提出孤岛运行异常事故处理建议。实际运行表明：金中直流孤岛运行期间孤岛系统平稳,各种运行工况下频率和电压均满足规程要求,现场一、二次设备未发现损坏和异常现象。金中直流成功实施孤岛运行,提高了滇西北地区电网的稳定性和金中直流的输电能力,孤岛运行15 d共减少送端电厂弃水量约6.9×108 kW·h,社会效益和经济效益显著。     

SVC与STATCOM改善直流孤岛外送特性研究

随着直流输电配套工程的完善及电网安全稳定运行需要,直流输电系统孤岛运行方式成为良好的选择,配套无功补偿设备SVC与静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的选择成为亟待解决的问题。文中以哈密—郑州特高压直流输电系统为背景,仿真分析了哈—郑直流系统孤岛运行方式下分别采用SVC与STATCOM时,直流输电系统出现单极闭锁故障、双极闭锁故障、线路故障、直流配套机组跳闸及滤波器切除等工况时,直流孤岛系统的电压波动情况。仿真结果表明:SVC与STATCOM对直流输电系统孤岛方式故障后的电压恢复有积极作用;通过对比分析得出,在选择相同容量的前提下,SVC在孤岛运行方式下对过电压的抑制效果优于STATCOM。     

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。     

高压直流输电系统孤岛运行调频策略

高压直流输电系统采用送端孤岛运行方式能够显著改善远距离送电系统稳定性和提升送电能力,其中孤岛系统的频率稳定性是决定能否孤岛运行的关键因素之一。结合前期天广、云广直流孤岛调试结果,阐明孤岛方式下优先利用直流系统频率限制器(frequency limitation control,FLC)平衡功率波动、放大机组一次调频死区作为后备措施、优先调整机组功率、利用FLC自动跟随的调频策略。针对孤岛方式下直流双极跳闸后出现的部分机组调相运行的现象,利用电力系统功率扰动的3阶段分配原理解释了产生原因,提出避免机组长时间调相运行的控制策略。现场试验结果验证了所提调频策略的有效性,为未来直流孤岛运行方式安排和控制措施的确定提供了依据。     

推挽DC／DC变换电路中高频变压器的设计

高频变压器的设计是功率变换电路设计的核心技术。详细介绍了1100W／55kHz推挽DC／DC变换电路中高频变压器的设计过程,包括变压器磁芯选取及型号的确定、绕组设计及变压器的绕制。给出了变压器原、副边电压实验波形,实验结果表明所设计的变压器工作稳定可靠,满足电路设计要求。     

异步联网下直流频率调制及其参数对送端系统频率的影响

考虑原动机调速器及直流频率调制的作用,基于直流潮流法以解析形式推导出在直流频率调制影响下送端系统的频率响应以及调频系统的阻尼比,并在此基础上研究了直流频率调制参与调频及其调频参数对送端系统频率动态特性的影响。最后,分析了异步联网条件下直流频率调制在参与含水电机组的送端系统中,对系统频率变化特性的影响。选取实际云南电网楚穗直流输电工程对所提方法进行仿真,仿真结果验证了直流频率调制抑制送端系统扰动频率峰值的有效性,同时证明了其参与水电调频后可以维持送端系统频率的稳定性。     

系统保护中跨区直流频率调制与紧急功率支援的协调控制

为了保障中国特高压交直流混联电网的安全稳定运行,国家电网有限公司积极开展电网系统保护的构建,以提升电网的综合安全防控能力。但随着跨区直流作为灵活控制资源在系统保护中的应用,必须考虑直流功率快速变化会同时对送受端电网造成影响。在梳理中国电网系统保护建设的基础上,系统分析了基于频率响应的直流频率调制对大区电网系统保护的影响,进而从保障电网安全稳定运行和提高跨区控制资源利用效率的角度,提出了综合电网就地和远方信息的直流频率调制与紧急功率支援的协调控制方案,实现大区电网系统保护间的协调动作。最后,基于实际电网仿真算例验证了所提控制方案的有效性。     

变频调速技术在矿用架线式电机车上的应用

变频调速技术已被广泛应用煤矿中,介绍了直流架线式电机车进行变频改造的实际情况.     

基于广域测量信息和直流功率支援的低频振荡抑制方法

利用直流系统输送功率快速可控的特点,可以通过直流功率调制来改变交流联络线的潮流,起到抑制低频振荡的作用。文中分别从直流线路选择、功率支援时机、支援量三方面研究了直流功率支援抑制低频振荡的关键技术。采用广域动态信息识别主导振荡模式,采用广域稳态信息计算主导发电机输出功率转移分布因子、直流功率传输转移分布因子和直流控制敏感因子,根据该敏感因子的大小来选择实施功率支援的直流线路,以南方电网为例验证了该方法的正确性和有效性。通过理论分析和时域仿真,得出功率支援的最佳时机是在功角正向摆动的起始时刻,功率支援量较少时对低频振荡的抑制作用不明显,而支援量较大时则会引起反相振荡。最后提出定功率控制模式和定电流控制模式对于功率提升抑制低频振荡效果影响不大。     

改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援协调控制策略

直流功率紧急支援能够有效改善多直流馈入电网在大功率缺额故障扰动后的系统频率稳定性。文中分析了直流功率紧急支援的原理,提出了一种综合考虑直流过负荷能力、直流运行工况和交流输电能力的单回直流实时可提升功率的估算方法。基于交流电网的安全稳定约束,提出了区域电网最大可支援能力的计算方法和“同送出同馈入”的多回直流实际支援量的协调优化算法。在此基础上,提出了改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援的协调控制方案,并在华东多直流馈入电网中进行了仿真验证。     

谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制

谐振双向DC/DC变换器具有开关损耗低、适合高频化等特点。探讨了谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制方案,以实现串联谐振变换器谐振回路的低环流和开关的零电压开通和低电流关断。分析了频率跟踪控制方法的原理,设计了带频率跟踪控制的谐振双向DC/DC变换器的控制框图,并从提高变换器效率的角度给出了频率跟踪控制角的优化设计思路以及控制角的过零检测实现方法。最后搭建了一台5kW的实验样机,对理论分析和设计进行了初步的实验验证。     

磁集成双频DC/DC变换器

基本双频DC/DC变换器是一种新型的高效变换器拓扑,但是其包含一个高频的小电感和一个低频的大电感,导致变换器的体积和重量较大。本文提出了一种新型的磁集成双频变换器,通过磁集成技术来集成两个工作于不同频率的电感,使磁件的体积和重量得到减小,成本也得到降低。用回转器-电容模型建立了集成电感的等效模型,对集成电感进行了仿真分析,最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

变频器过电压的原因及其对策

过电压现象是变频器运行中最常见的故障之一 ,直流制动与再生制动功能是防止过电压产生的最主要的手段 ,而再生制动功能是解决因外力拖动而使电机处于再生状态所引起的变频器过电压的唯一有效措施     

中频供电高压直流稳压电源

提高倍压整流高压发生器的供电频率 ,是改善高压电源性能的有效途径 ,将相位控制串联谐振逆变器应用到高压电源的中频供电中 ,介绍其工作原理和设计 ,讨论提高频率后的优点和存在的问题 ,并给出了实验结果