云广特高压直流输电工程送端孤岛频率控制分析

直流工程用于远离主干网架的水电站或火电厂的电力送出时,送端交流系统形成相对独立的“孤岛”。利用实时数字仿真器和控制保护系统SIMATIC TDC,对云南-广东特高压直流工程孤岛运行方式下的直流频率控制功能进行了仿真分析。针对在仿真过程中发现的频率控制功能所存在的缺陷进行了分析,提出了改进措施,并通过仿真验证了改进措施的有效性。     

云广直流孤岛动态稳定问题的广域电力系统稳定器解决方案

直流系统送端采用孤岛运行方式,可减少直流系统故障对主网的影响,提高电网安全稳定水平,增加输电通道外送能力。云广直流孤岛系统由于小湾、金安桥电厂远离楚雄换流站,存在动态稳定问题。现有电力系统稳定器(PSS)可有效提高小湾机组对金安桥机组相对振荡模式的阻尼,但对孤岛系统的过电压控制产生了不利影响。文中从PSS的原理上对原因进行了分析,并提出了采用广域信号的PSS解决方案。基于机组转速差的广域PSS在改善孤岛系统动态稳定性的同时,消除了对过电压控制的不利影响,在云广直流孤岛系统中具有良好的实施可行性。仿真结果验证了广域PSS的有效性。     

云广特高压直流输电系统孤岛运行的稳定控制措施

基于实时数字仿真器和特高压直流控制保护样机搭建了云南—广东±800kV特高压直流输电实时闭环仿真系统。在该仿真环境中对云南—广东±800kV特高压直流输电系统孤岛运行方式下的送端交流系统故障进行了仿真研究,分析了系统失稳的原因,提出了提高系统稳定的控制措施,并通过仿真试验验证了控制措施的有效性。研究结果可为今后±800kV云南—广东特高压直流输电系统孤岛运行方式下系统运行提供参考。     

基于柔性直流输电技术的特高压直流送端孤岛系统黑启动方法

特高压直流输电系统具备输电距离远、输送容量大等优势。随着大型能源基地开发的西移和北移,特高压直流输电送端孤岛问题成为今后部分地区能源基地规划设计面临的重要难题。特高压直流输电系统响应较快而火电机组响应较慢,火电机组启动初始负荷和特高压直流输电系统最小启动功率难以匹配,导致直流系统与火电机组配合启动困难。该文提出了一种依托柔性直流输电技术的特高压直流外送孤岛系统黑启动方法,结合常规直流输电现有设备,构建小型柔性直流输电系统,辅助直流系统和送端电源的孤岛启动,柔性直流系统还可为孤岛系统中的机组和直流调试提供可靠供电。通过在PSCAD/EMTDC中搭建特高压直流输电系统、柔性直流输电系统以及火电机组模型,仿真验证了所提出方法的有效性和可行性。     

云广特高压直流输电线路孤岛运行过电压及抑制

云广直流孤岛运行方式下发生直流双极闭锁时将在送端换流站交流系统产生幅值很高的过电压,孤岛运行过电压水平控制是决定能否孤岛运行的关键因素,因此利用EMTDC计算了不同运行方式下楚雄换流站交流侧的过电压水平、避雷器工况、交流滤波器断路器断口暂态恢复电压及容性开断电流,并分析比较了各种不同的过电压抑制措施,提出了利用换流变磁饱和特性短时限制过电压的措施方案和电气设备的技术参数要求,同时还探讨了直流闭锁后换流变和交流滤波器切除时间等对过电压的影响。     

基于实时数字仿真器的云广特高压直流系统孤岛运行仿真

云广特高压直流系统输送功率大,送端换流站远离电站而且靠近云南电网昆明负荷中心,交流系统相对较弱,特高压直流系统在失去与云南主网相连的全部500kV联络线后,系统将进入孤岛运行方式。为此,采用实时数字仿真器和特高压直流保护控制软件搭建了详细的实时闭环仿真系统模型,对云广特高压直流系统进入孤岛运行过程进行仿真分析,研究云广直流系统进入孤岛方式运行交直流系统的暂态稳定性能,并对交流系统和直流系统故障过程进行了仿真,分析系统故障后交流系统电压和频率的暂态特性以及交直流控制系统的动态性能。通过仿真验证了云广特高压直流在孤岛运行方式下,系统仍具有良好的动态性能,对实际的工程具有重要指导意义。     

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。     

±800kV雁淮特高压直流系统送端孤岛运行闭锁策略

特高压直流系统送端系统属于弱系统时,一旦被迫进入孤岛运行方式,面临无法稳定运行风险。目前推荐的解决策略是闭锁直流系统、切除交流滤波器和切除配套发电机等。各策略执行过程必然存在先后动作时序,不同时序可能产生不同的结果。文章以±800 kV雁淮直流工程为研究对象,考虑湖关Ⅰ线检修时最大输送功率为4 300 MW的运行方式,进行电磁暂态仿真分析。结果表明:雁淮直流工程送端进入孤岛方式后,交、直流电压与功率均发生无序波动,频率跌入机组低频保护动作范围。通过分析不同解决策略下各电气量运行情况,得到如下结论:孤岛后若闭锁直流系统早于切除机组,交流系统将产生约2.0 pu过电压;若只切除机组而不闭锁直流系统,则受端电网有2.00 s以上的功率缺额冲击,频率降低0.2 Hz。针对上述策略存在的不足,提出孤岛后极控系统经短延时闭锁直流系统,确保送端发电机组先被切除情况下,受端协控系统能及时启动功率调制措施。     

特高压直流送端孤岛系统频率稳定控制

特高压直流与大型水电机组配套电源采用送端孤岛运行方式,能有效消除由直流闭锁引起的潮流大范围转移、系统暂态功角失稳问题。但是,送端孤岛系统的频率稳定性是决定系统能否运行的关键因素之一。结合南方电网楚穗、普侨特高压直流孤岛的调试情况,研究了水电站与特高压直流送端孤岛系统超低频振荡的机理,提出了频率稳定控制策略;阐述了直流甩负荷导致部分机组调相运行的机理。机网协调控制RTDS试验平台的仿真结果以及特高压直流孤岛系统的现场调试结果表明了所提控制策略的有效性。     

云广特高压直流线路孤岛运行方式过电压保护方案

云广直流孤岛运行方式下发生直流双极闭锁时将在送端换流站交流系统产生幅值很高的过电压,孤岛运行过电压水平控制是决定能否孤岛运动的关键闪素。基于此,利用EMTDC计算了不同运行方式下楚雄换流站交流侧的过电压水平、避雷器工况、交流滤波器断路器断口暂态恢复电压及容性开断电流等,并根据过电压计算结果对A型避雷器、交流滤波器断路器等电气设备和安稳控制保护系统提出了相关要求,设计了过电压保护实施方案。仿真计算结果表明,该实施方案可行、有效,可确保孤岛运行方式下系统和设备安全。     

云广特高压直流系统基本控制方式异常切换分析

控制系统在高压直流输电系统中占有极其重要的地位,保证直流输电系统的基本控制策略得以实现,是高压直流输电系统的核心部分。分析了特高压直流输电系统直流电流参考值改变对基本控制方式的影响,结合云广特高压直流工程现场调试的故障记录数据,对其基本控制方式异常切换导致阀组闭锁进行了详细分析。针对分析出的结果,提出了修改直流控制系统控制逻辑等切实可行的改进措施,这对未来特高压直流输电工程的实施有较大的参考价值。     

电力系统一次调频过程的超低频振荡分析

实际系统中多次发生一次调频过程不稳定导致的超低频频率振荡事件,在机理和表现上与传统的低频振荡存在显著区别。超低频频率振荡属于频率稳定的范畴,单机单负荷系统是研究该问题的最简系统。基于单机单负荷系统研究了超低频频率振荡的振荡频率、阻尼、振荡表现等关键特征。解析推导了简化模型下的振荡频率和阻尼并分析其影响因素。引入伯德图方法分析详细模型下的振荡频率和阻尼,幅值交接频率、相角裕度分别与振荡频率、阻尼比对应。证明了阻尼转矩法在分析原动系统阻尼特性时的适用性。采用相量图方法说明超低频频率振荡中机械功率的振荡幅度大于电磁功率。     

楚穗直流孤岛系统安稳策略研究

对楚穗直流孤岛方式下的各种故障后系统的稳定性进行了计算分析,指出了主要存在的稳定问题。分别针对孤岛方式下线路N-2故障、楚穗直流极或阀组闭锁以及直流保护引起楚穗直流功率突降等情况进行了具体研究分析,提出了相应的安全稳定控制策略。     

云广直流孤岛运行方式控制程序逻辑分析及优化*

通过对云广特高压直流孤岛调试时双极闭锁过程的整流侧的故障录波数据进行分析,判断出整流侧的控制系统程序存在的逻辑缺陷,并对整流侧的控制系统程序提出了优化方案。优化后的直流控制程序已应用至楚雄换流站,可供后续特高压直流输电控制程序设计参考。     

一起云广直流孤岛调试时双极相继闭锁事故分析

2011年6月5日云广直流工程孤岛调试期间,直流线路发生故障造成双极相继闭锁。分析了事故发生经过和原因,认为在极Ⅱ遭受雷击后,极I保护系统内的电流变化量满足滤波器差动保护定值,导致差动保护动作,同时避雷器的动作电流触发了高速中性母线开关保护动作。为此,提出了优化直流滤波器差动保护的保护定值,调整直流线路行波保护相关判据,消除阀组旁路开关合闸放电电流影响等措施。实践证明所提的措施能从根本上避免此类事故发生。     

多机系统超低频振荡分析与等值方法

实际电力系统中多次发生的超低频频率振荡在振荡形式及机理上与低频振荡存在显著区别。在多机系统中对超低频频率振荡问题进行了分析。超低频频率振荡中,所有发电机转速同调变化,系统频率整体振荡。提出一种适用于超低频频率振荡分析的系统等值方法,将多机系统等值为单机单负荷系统进行分析,提高计算效率。各发电机原动系统的阻尼转矩相互解耦,和电磁功率中的阻尼转矩加和后共同影响系统阻尼比。研究结果可为实际系统超低频频率振荡的分析与控制提供指导。     

云广直流孤岛系统机组调相运行分析

孤岛运行作为云广特高压直流输电工程的设计运行方式之一,能够有效提高南方电网的稳定水平,但是存在较严重的机组间相互作用引起的小湾机组调相运行问题。建立了将电厂调速器控制系统、励磁系统、监控系统接入RTDS实时仿真系统形成云广直流孤岛分析的仿真试验平台,该仿真平台具有较高的仿真可信度,从调速器控制逻辑与参数在直流双极闭锁甩负荷后的调节规律的角度分析了小湾电厂机组调相运行的机理。     

发电机高压侧电压控制在抑制云广直流孤岛过电压中的作用

云广直流送端孤岛运行方式下发生直流闭锁时,系统将产生很高的工频过电压,是孤岛运行控制的关键问题。扰动后电压动态过程可分为不同阶段,文中分析了不同阶段影响过电压水平的主要因素。扰动后数百毫秒后的第2阶段电压虽然低于第1阶段,但持续时间较长,电压控制的要求更高,而且受发电机励磁控制的影响显著。短路比和过电压水平密切相关,提出了分阶段短路比的概念。发电机高压侧电压控制通过减小发电机侧恒定电压源和系统之间的电气距离,增大扰动后第2阶段的短路比,抑制过电压,并保证正常运行时合理的电压水平和无功分配。仿真结果验证了高压侧电压控制抑制过电压的效果。