同步调相机对直流逆变站运行特性的影响分析

特高压直流换流站配置的无功补偿装置主要用于提供有功功率传输时消耗的无功功率,因此其动态特性对交直流混联电网的电压稳定性、直流运行特性产生显著影响。基于直流逆变站的控制特性,对交流电压大幅波动过程中同步调相机对直流逆变站的运行特性的影响进行深入分析,揭示了同步调相机的无功出力特性以及逆变站电气量的响应特性,并通过仿真算例进行了验证。该工作为多直流馈入电网中大容量同步调相机的接入奠定了理论基础。     

电网谐波电压对同步调相机转子损耗的影响

高压直流输电系统单极大地回线运行会使得附近变压器产生直流偏磁现象,增加变压器副边电压的谐波含量。当变压器与为换流站提供无功支撑的同步调相机连接时,谐波电压会影响同步调相机的转子损耗。本文针对不同谐波电压下,同步调相机转子损耗的变化展开研究。采用时步有限元法计算了同步调相机空载、进相以及迟相运行条件下,谐波电压对转子铁心和槽楔损耗的影响,对比分析了转子各部分损耗大小随电压谐波次数的变化规律。研究结果为同步调相机的安全可靠运行提供了理论基础。     

LCC-HVDC换流站无功电压控制问题综述

特高压直流工程中广泛应用的LCC-HVDC直流输电系统,其稳态电压是电力系统调度运行的重要控制对象,目前换流站无功补偿与电压控制主要通过无功补偿设备投切实现。通过对换流站无功补偿设备和无功电压控制策略分析,指出当前换流站在实际运行中无功控制参数、低压无功补偿设备控制、同步调相机稳态电压支撑上存在的不足,针对性地提出了3项LCC-HVDC换流站无功电压控制优化措施,有效拓展了换流站稳态电压控制手段。     

经同步调相机补偿的HVDC电压稳定控制策略研究

要实现高压直流输电线路的安全稳定运行需要为其提供充足的无功功率。提出将同步调相机配置在高压直流输电线路换流站中,对其进行无功补偿以提升扰动或者故障时高压直流输电线路的逆变侧交流电压。基于PSCAD/EMTDC软件搭建了同步调相机与高压直流输电线路模型,对同步调相机的无功补偿能力进行仿真分析,并针对同步调相机补偿过程中出现的电压波动不能立即平稳的问题,提出一种针对同步调相机的励磁机的优化控制策略,实现了电压的快速稳定。     

同步调相机故障对上海庙——临沂特高压直流输电系统影响的研究

800 kV上海庙—临沂特高压直流输电工程受端（沂南换流站）配置有3台同步调相机,为换流站提供紧急动态无功支撑。近年来,山东省外同步调相机多次故障跳机,限制了同步调相机功能的发挥,须评估同步调相机故障对特高压直流输电的影响。基于PSACD仿真平台及现场设备实际参数,建立上海庙—临沂分层接入特高压直流输电工程的计算模型,评估了同步调相机甩负荷、失磁、出口短路故障及故障时同步调相机投运台数对特高压直流输电的影响,研究发现：甩负荷及失磁故障影响较小;升压变压器高压侧短路一般会导致直流换相失败,低压侧短路会导致直流功率大幅跌落但一般不会导致换相失败;同时投运2台及以上调相机可减少故障严重程度,加快故障恢复。研究结果可为现场有针对性地开展运维检修提供指导。     

含同步调相机的直流换流站稳态无功协调控制策略

网源稳态调压方式会对系统动态无功支撑能力产生直接影响。针对特高压弱受端电网电压稳定性下降的问题,提出了一种直流换流站内滤波电容欠补偿、同步调相机迟相运行的稳态无功协调控制策略。同步调相机自动电压控制(AVC)子站作为控制中枢,与直流控保系统进行运行信息、动作指令信息和动作报文信息通信,以交直流系统无功交换量为控制目标,通过同步调相机与滤波电容无功置换,达到减少滤波电容投入组数、增加同步调相机稳态无功出力的目的,从源头上减少交流电压跌落导致的直流换流站无功补偿缺额。基于雅中—江西特高压直流投运后的江西电网规划数据,在PSASP仿真平台上开展潮流计算与暂态稳定分析。不同工况下的仿真结果表明,所提协调控制策略可以有效降低弱受端电网电压失稳的风险,提升直流功率的消纳能力。     

特高压直流换流变压器励磁涌流及其抑制

对换流变压器空载合闸引起的励磁涌流进行研究是特高压直流工程过电压、滤波器设计以及保护配置的重要依据之一。为研究特高压直流换流变压器励磁涌流产生的原因,结合铁磁性材料的饱和特性曲线,从原理上说明励磁涌流的产生条件。结合单相换流变压器简化数学物理模型分析,建立电磁暂态仿真模型进行验证,仿真模型基于±1 100kV特高压直流用高压端换流变压器,根据系统主回路参数计算结果,将其作为设计输入提供给变压器制造厂商,并推算出换流变压器饱和特性曲线。最后研究了系统短路容量、合闸电阻以及选相合闸对励磁涌流的影响及抑制作用,研究结果对于特高压直流,特别是±1 100kV直流系统换流变压器的励磁涌流及其抑制具有指导意义。     

换流站加装同步调相机的涉网仿真试验及功能验证

随着江西电网的第一条特高压直流输电工程——雅中—江西±800kV特高压直流输电工程及1 000 kV特高压赣江变电站的建成，标志着江西电网特高压时代的进一步推进。同步调相机具有优异的暂态无功补偿性能，能减缓特高压直流线路接入后带来的受端交流系统冲击。因此，必须详细验证特高压直流输电系统加装同步调相机对电网的作用。文章以特高压鄱阳湖换流站为例，通过调相机涉网试验仿真，验证了同步调相机良好的动态无功输出能力。     

特高压受端换流站调相机控制策略及动作行为分析

同步调相机在提高受端交流电网短路比、提升直流输送极限功率、稳定暂态过电压等方面具有独特的优势,在特高压直流输电工程中的应用再次获得了电网企业的高度重视。本文分析了提高同步调相机动态无功输出能力的关键参数,阐述了韶山换流站同步调相机配置及其控制策略,结合韶山换流站调相机现场录波波形和仿真对比研究,对调相机实际动作行为进行了详细分析,分析结果表明电网故障情况下同步调相机可有效提升直流系统抵御换相失败能力。该研究对调相机现场运行及工程应用有一定指导意义。     

大型同步调相机控制策略研究

随着特高压直流输电的发展,“强直弱交”电网的无功补偿问题越来越突出。大型同步调相机无功响应快、故障穿越能力强,是理想的无功补偿设备。介绍了国家电网公司大型调相机项目的应用背景,阐述了大型同步调相机的静止变频器（SFC）启动方式和励磁控制策略;重点分析调相机的SFC启动控制策略、励磁系统无功-电压协调控制、基于电力系统电压调节器（PSVR）的无功控制策略,并通过仿真试验对控制策略进行验证。试验结果表明,所提出的调相机控制策略可很好满足大型同步调相机启动和运行控制需求。     

调相机与特高压直流换流站交流滤波器的协调控制策略

在特高压直流换流站配置同步调相机可以给交流电网提供动态支撑、提高系统稳定性,但当前调相机与换流站交流滤波器均为单独控制,两者之间缺乏合理的协调配合。针对此问题,考虑调相机与换流站交流滤波器现有的控制策略及特性,提出一种稳态无功功率协调控制策略。于两者控制系统之间实现数据交互,在确保不影响调相机对交流电网动态支撑作用的前提下,直流控制系统调用调相机稳态无功容量的一部分,与换流站交流滤波器配合进行无功功率平衡控制,充分发挥了调相机的无功补偿作用。最后,通过仿真验证了该策略的有效性。     

300Mvar空冷隐极同步调相机暂态特性仿真分析

本文建立了300Mvar空冷隐极同步调相机暂态特性的数值仿真模型,模型中考虑了无穷大母线、同步调相机、机械系统及自动励磁调节等.利用该仿真模型对一台300Mvar空冷隐极同步调相机在系统电压突变下的暂态过程进行了仿真分析,获得了调相机主要电气量的响应特性曲线,为调相机暂态性能的优化设计提供理论参考.     

多台同步调相机在特高压换流站中的协调控制策略分析

为更好发挥各类动态无功补偿装置特性,提高装置利用率,减少滤波器投切次数,实现系统电压平滑调节,本文结合换流站无功控制功能和同步调相机无功控制特性,提出多台同步调相机协调控制策略,以更好应对交直流系统不同类型电网故障,提高电网稳定性。     

输电线不同类型短路对同步调相机转子损耗及温升的影响

同步调相机可为特高压直流换流站提供无功功率,以保持系统电压稳定,防止直流换相失败。交流系统发生短路导致系统电压降低时,调相机会向系统提供大量无功功率。然而,高无功大电流会导致调相机转子损耗和发热增加。为了研究调相机承受系统短路故障的能力,该文将调相机的电磁场、温度场模型与电网模型耦合,计算了输电线路发生单相、两相和三相短路故障时,调相机转子槽楔和铁心的损耗分布,揭示了各部分损耗密度随转子径向深度的变化规律;在此基础上计算了三种短路故障下调相机转子的温度分布,获得了转子最大温升出现的位置;在考虑转子最高容许温度的条件下,揭示了调相机短路持续时间与短路故障类型之间的关系。该研究为提高调相机在系统故障情况下的工作能力提供了理论依据。     

构网型储能与调相机的暂态过电压抑制能力对比研究

高压直流输电系统出现闭锁、换相失败等故障时,会引起送端换流站附近新能源电站的瞬时电压波动并易导致其脱网。首先,分析了构网型储能开环控制策略的运行原理、响应特性和关键参数影响。然后,分析了调相机的无功响应特性,并将构网型储能无功控制模型与调相机的励磁调节控制模型进行对比。最后,搭建了包含特高压直流、光伏、调相机、构网型储能的半实物仿真系统,进行了直流换相失败故障下的交流暂态过电压抑制效果对比试验。结果表明,容量相同的构网型储能和分布式调相机在无功瞬时响应速度、抑制交流暂态过电压能力方面可以实现相近的效果。     

含同步调相机的HVDC输电系统电压稳定控制策略

传统高压直流(HVDC)输电系统的半控特性导致系统运行过程中需要大量无功补偿装置,系统运行过程中若出现电压波动,将引起电能质量下降和系统稳定性降低等问题,采用同步调相机提供系统运行中所需的无功得到广泛认可。本文针对含有同步调相机并网的HVDC输电系统电压稳定控制进行研究,对HVDC系统逆变侧接入同步调相机前后发生小扰动、中扰动和大扰动情况下逆变侧母线的电压波动情况进行对比,得到同步调相机接入对母线电压的补偿效果,并于PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了同步调相机并网高压直流输电模型,仿真结果验证了理论分析的有效性。     

直流受端系统同步调相机容量自动优化配置方法

多直流馈入受端电力系统面临严峻的电压稳定性挑战,在关键节点布置同步调相机,可以提供动态无功支撑,降低直流换相失败风险。该文研究提升直流受端系统电压稳定性的同步调相机容量自动优化配置方法。首先,以调相机经济成本及暂态电压跌落水平最小为优化目标,以直流换相失败风险为约束条件,建立同步调相机容量优化模型;其次,提出基于粒子群算法的优化求解方法,快速高效获得优化配置方案;再次,提出基于文件交互的Matlab/DigSilent联合仿真方法,实现优化问题的自动迭代计算;最终,通过仿真验证文中所提出的调相机容量优化配置方法的有效性和计算效率。     

大型调相机励磁与无功电压协调控制策略探讨

特高压直流站装设的大型调相机本质上是一台挂网运行且不带机械负荷的同步电动机,其励磁控制与无功电压综合控制的目的是为换流站交流母线提供快速、大额的动态和暂态无功电压支撑。在此分析了大型调相机与常规发电机励磁主环和辅环控制方面的差异,提出了励磁系统调差和低励限制等的配置方法、参数整定原则。针对调相机定位于快速动态和暂态无功电压支撑而不承担换流站无功基荷的特点,提出了一种基于励磁AVR的调相机综合无功电压控制方法,既可以保证调相机在AVR模式下具有快速响应能力,又能保证其长期稳态运行在设定无功目标。此处提出的励磁控制策略和无功电压综合控制策略可供换流站大型调相机励磁系统设计参考。     

考虑无功控制特性的交直流电网双解耦潮流计算方法

直流换流站的无功控制策略直接影响交直流电网之间的无功功率交换和电压运行情况,而现有潮流计算方法由于忽略交直流电网之间的无功电压作用,导致计算结果的准确性较低。为此,提出一种考虑直流换流站无功控制特性的交直流电网双解耦潮流计算方法。首先对交直流系统进行功率解耦,交流系统潮流计算时将直流等效为恒功率节点,进而根据交流侧母线电压结果计算换流变压器的分接头;然后将交流系统潮流方程进行PQ解耦,建立包含直流无功控制策略、直流侧潮流方程以及交流系统无功功率约束的无功优化模型,采用内点法求解得到电网电压和直流控制变量的准确解;最后以4回直流接入下的江苏电网为例进行仿真计算,结果证明了所提算法的有效性。     

调相机无功调节在弱电网侧应用分析

随着特高压直流远距离输电技术的推广应用,"强直弱交"现象日益明显,交流电网短路容量降低,电网抗无功冲击和电压稳定问题日益突出,对换流站稳定运行产生很大影响,增加了换相失败概率。针对调相机的动态无功补偿、提高系统短路容量等特性,国家电网公司对调相机的应用提出了新的要求。对调相机应用背景、调相机无功调节原理、控制功能策略及在换流站无功传输和电压稳定方面优越性等进行分析,提出目前调相机应用存在的缺陷,以便后期研究不断完善。