基于二分法的高压直流输电系统可靠性最优分解

直流输电系统可靠性最优分解有助于规划、设计人员优化选择元件的可靠性,以满足系统可靠性的要求,是直流输电工程设备招标、规划和设计等的重要辅助决策手段。论文给出直流输电系统可靠性最优分解的非线性规划模型,基于系统可靠性随元件可靠性参数单调递增的变化规律,提出高压直流输电系统可靠性最优分解的二分法求解算法。该方法把给定系统可靠性指标作为约束条件,应用二分法逐渐收敛到最优分解目标值,进而求出满足条件的元件可靠性参数值。用一单12脉接线高压直流输电系统进行了算例分析,在给定系统强迫能量不可用率、单极强迫停运率等指标下,算法均能快速地收敛得到最优分解结果。     

±800 kV直流输电系统可靠性综合分析系统*

高压直流系统可靠性的改善将给整个电力系统的安全、可靠和经济运行带来巨大的效益。介绍了＂±800kV直流输电系统可靠性综合分析系统＂软件,包括软件的功能结构、数据流关系、界面、算例分析等。该软件具有如下功能：超、特高压直流输电系统可靠性评估、灵敏度分析、可靠性跟踪、设备最优选型和可靠性最优分解等。该软件的开发适应了我国高压直流输电系统快速发展的需要。     

高压直流输电系统最优备用分析

为实现兼顾经济性和可靠性的HVDC输电系统的规划设计,讨论了计及经济性和可靠性的HVDC输电系统最优备用方案模型及其应用。在给出HVDC备用设备等年值投资费用、等年值运行费用、停电损失费用等的计算方法后基于综合最小费用提出了HVDC输电系统最优备用分析模型。鉴于实际HVDC输电工程中,设备的备用数量有限,提出了设备最优备用模型求解的枚举解析法。用一单12脉接线HVDC输电系统为例分别对交流滤波器、换流变压器、晶阐管、平波电抗器等备用模式进行决策对比分析并基于成本-效益原则确定了HVDC备用优选方案。算例表明该模型和方法能够应用到实际HVDC输电系统实现设备的最优备用规划和设计。     

基于GA的发输电合成系统最优可靠性计算新方法

将可靠性和经济性相结合,提出了基于总拥有费用法的发输电合成系统最优可靠性算法的总体框架,进而在概率安全性和概率充裕度综合评估基础上,将综合评估风险指标和可靠性经济评估理论相结合,建立了基于遗传算法和蒙特卡罗仿真相结合的最优可靠性计算模型和算法。算法使最终求得的各元件的最优解所对应的规划方案的总成本最小。最后对IEEE—RTS标准测试系统进行了计算,结果表明所提模型和算法是可行的。     

混合法在高压直流输电系统可靠性评估中的应用

在高压直流输电系统可靠性评估中,根据设备功能对高压直流输电系统的设备进行划分的方法虽然简单,但分类过于粗糙,对设备的失效模式进行了过多的简化。根据直流系统设备的功能和失效模式对直流系统子系统进行重新划分,在此基础上,提出了以系统状态转移抽样模拟法为基础并结合解析法,对高压直流输电系统进行可靠性评估的混合法。该方法先用解析法将含有备用相关性的设备简化为等效子系统,然后再对简化后的整个直流系统可靠性模型利用模拟法得到系统的可靠性指标。仿真计算了伊尔河直流系统的可靠性指标,验证了该算法的正确性和有效性。     

基于应力分析的换流阀关键元件的可靠性评估

高压直流输电工程在电力系统中的重要性逐渐显现,而随着工程运行年限的不断增加,其在正常环境与极端环境下的可靠性值得深入研究。晶闸管换流阀作为高压直流输电系统的核心设备,评估其可靠性显得尤为重要。晶闸管的失效率是整个直流输电系统可靠性评估的关键参数,其取值决定于所承受的电应力和热应力。本文提出了一种基于应力分析法计算晶闸管失效率的建模方法。首先,建立了换流器关键部件和杂散电容的宽频模型。其次,仿真分析换流阀内不同区域元件的电应力分布,然后建立晶闸管的热阻抗模型,并分析对应的晶闸管的热应力分布。最后,建立了晶闸管可靠性模型,计算了相应的晶闸管的可靠性参数失效率,为进一步定量分析换流阀可靠性提供依据。     

±800kV特高压直流输电工程共用接地极的可靠性评价

根据向家坝-上海±800 kV特高压直流输电系统采用双换流器串联的主回路结构特点,以及国内已投运的远距离直流输电系统的可靠性、可用率统计数据,建立了向家坝-上海±800 kV直流系统可靠性评价模型,对每极双换流器串联的直流系统的可靠性进行了计算,提出了±800 kV直流系统可靠性指标。利用该模型,对2个直流系统同时发生同极性单极故障的故障率进行了计算,评估了向家坝-上海±800 kV特高压直流输电工程共用接地极的可靠性和影响。     

考虑离散调压设备动作频次的高压直流输电系统控制优化

目前中国在运行直流工程普遍采用传统控制模式,当直流功率和电压波动时可能引起直流离散调压设备的频繁动作,直接影响了直流工程的运行可靠性。针对降低直流系统离散调压设备动作频次的技术需求,首先分析了高压直流输电系统离散调压设备动作的影响因素;基于此,考虑分接开关、交流滤波器和动态无功补偿的协调,分别对直流传统定熄弧角和定直流电压控制模式进行了改进,提出了直流运行电压在选定功率区间内随直流功率变化;然后分析了所提策略的影响,并给出了相应优化建议;最后基于直流主回路计算和电磁暂态仿真,对上述分析进行验证。结果表明,所提策略能够有效降低直流系统离散调压设备的动作频次。     

并联换流器特高压直流输电系统可靠性研究

特高压直流输电工程输送容量大、送电距离远,其安全、可靠运行具有重要的现实意义。该文建立了并联换流器特高压直流输电系统的"故障树"模型,可以有效计算特高压直流输电系统的强迫能量不可用率和单、双极停运次数等可靠性指标;然后,提出了一种新的反映设备影响系统可靠性的灵敏度指标,可以有效发现钳制系统可靠运行的薄弱环节。最后,基于国家电网公司近10年的直流工程可靠性运行统计数据,对3种并联换流器特高压直流输电系统主接线方案,进行了可靠性指标计算和对比分析,并完成了设备影响系统可靠性指标的灵敏度分析,确定了影响系统强迫能量不可用率和单、双极停运次数的关键环节。结果表明,本研究能够确定可靠性高的并联换流器特高压直流输电系统拓扑结构,可以为提高特高压直流工程的可靠性提供重要的参考信息。     

基于状态转移的高压直流输电系统可靠性分析

高压直流输电系统设备较多,连接关系复杂,影响可靠性水平的因素很多。在深入研究了高压直流输电系统各个设备连接关系以及功能基础上,基于网络法建立高压直流输电系统故障逻辑图,探讨了高压直流输电系统单极故障和双极故障的判别方式,分析高压直流输电系统复杂的状态转移关系,得到高压直流输电系统的状态空间转移图。采用混合法将非时序蒙特卡罗法和频率持续时间法结合:通过非时序蒙特卡罗模拟得到高压直流输电系统各个运行状态概率,结合状态空间转移图中的转移关系,应用频率和持续时间法得计算到频率和持续时间指标,避免了高压直流输电系统复杂的状态转移图导致的"维数灾"问题。算例计算验证了该方法的有效性和正确性,进而对算例系统进行了换流器桥臂故障率的灵敏度分析及不同主设备备用措施对可靠性影响的分析。     

高压直流输电系统最优部件数的数学模型研究

从经济最优角度出发建立了确定高压直流输电系统最优各部件数的数学模型，该模型考虑了系统可靠性指标所带来的影响，针对这种特殊的非经性整数规划模型，利用其特有的性质，提出了1种新的有剔除选择的搜索方法。按照所提出的数学模型及求解结果确定高压直流输系统的各部件数，可使系统设计从经济的角度达到最优。     

基于FD法和模型组合的柔性直流输电可靠性评估

建立柔性直流输电系统的可靠性模型,为柔性直流输电系统的可靠性评估提供理论基础和方法。根据Markov过程的基本原理和累积状态间转移频率性质,在对基于电压源型换流器的柔性直流输电系统的构成以及故障方式研究的基础上,通过对系统进行划分,建立各子系统的数学模型。然后使用模型组合的方法,在子系统模型的基础上,组合建立整个柔性直流输电系统的数学模型。该方法有效地降低了采用状态穷举法时计算的复杂度,减小了求解维数并且加快了求解速度。通过一个算例和ABB公司的统计数据比较,说明该方法可以有效地应用于柔性直流输电的可靠性评估中,对柔性直流输电工程有一定的指导意义。     

基于最小二乘法的高压直流输电系统可靠性灵敏度分析

对高压直流(HVDC)输电系统进行可靠性灵敏度分析可以辨识系统的薄弱环节,对改善系统可靠性具有重要意义.文中提出一种分析HVDC输电系统可靠性灵敏度的方法:用最小二乘法拟合HVDC输电系统可靠性指标随元件可靠性参数变化的曲线,并根据拟合曲线即可得到元件对系统可靠性的灵敏度.当HVDC元件的可靠性参数发生变化后,为了快速估算出该参数对应的灵敏度,提出灵敏度曲线的概念,并推导了其解析表达式.对一单12脉接线HVDC输电系统进行灵敏度分析,证实了该方法的可行性和有效性.     

高压直流输电系统可靠性灵敏度分析模型

为从元件层面刻画高压直流输电系统可靠性影响程度,提出了直流系统元件可靠性灵敏度指标,结合故障树法及频率和持续时间法建立了高压直流输电系统元件可靠性灵敏度分析的组合模型,提出了直流系统可靠性评估概率灵敏度和关键重要度的定义。最后通过2个算例,对单/双12脉高压/特高压直流输电系统进行可靠性评估及灵敏度分析,基于计算结果对各元件或子系统对系统可靠性的影响及元件备用的影响进行了全面探讨。该方法对于识别系统的薄弱环节,对系统的增强措施分析及系统运行维修决策具有参考意义。     

直流系统可靠性故障树评估模型及应用

直流系统可靠性评估已变得日益重要。利用故障树分析的相关理论,根据直流输电的基本原理,从引起直流系统故障的原因入手,建立了高压直流输电系统的故障树结构,所建立的故障树结构,考虑了引起系统失效的所有事件和换流站内元件存在备用的情况,是一种有效的可靠性评估算法。     

电流转移型高压直流断路器

混合式高压直流断路器是目前处理直流电网故障较为认可的一种方式,但其存在造价昂贵、使用个数多等问题。为有效解决此类弊端,提出一种电流转移型高压直流断路器,并对其故障隔离控制时序进行了研究。电流转移型高压直流断路器借鉴了混合式高压直流断路器的关键部件和设计理念,将直流母线以及与其相连的混合式直流断路器进行了整合,以整体概念对断路器进行了再设计,优化了设备利用价值。在保证同等直流故障处理能力的前提下,相比混合式高压直流断路器,其投资成本大幅度降低。为验证电流转移型高压直流断路器的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个三端单极直流网络模型。仿真结果验证了电流转移型高压直流断路器在隔离直流线路故障方面的可行性和有效性。     

交直流系统可靠性评估

直流系统传输容量大、元件多、故障率高,对电力系统的可靠性影响较大.随着实际系统中直流输电工程的陆续投运,迫切需要研究如何定量考虑直流系统对系统可靠性的影响.文章根据双极直流系统的结构和特点,采用故障树分析法,将直流故障结果分为单极停运、双极停运和容量降低;然后应用频率和持续时间法计算得出直流系统的多状态模型嵌入发输电系统可靠性评估软件中;并在系统状态分析中考虑了直流控制措施的影响.建立了交直流混合系统可靠性评估的模型、算法及指标体系,并开发了相应软件.对南方电网2005年规划方案的500kV交直流系统的评估结果验证了所提出的算法和软件的可行性和有效性.     

直流接地极与大地中金属管道的防护距离

针对直流输电工程接地极对地下金属构件的腐蚀问题,对电腐蚀的特性进行了分析,确定了大地金属构件腐蚀的限值。因海岸与陆地直流接地极计算模型不同,考虑到海洋面积远大于陆地面积,且海水的电阻率远小于大地土壤电阻率,对附近大地电位的分布影响较大,因此海岸直流接地极应根据周围的地质环境建立计算模型。考虑到海洋对大地电位的影响,对大地土壤电位梯度进行了计算,预估了海岸直流接地极与地下金属构件的防护距离。