2018年多直流馈入江苏规划电网连锁换相失败分析

针对2018年多直流馈入江苏规划电网,基于电力系统仿真程序PSD-BPA,研究了受端交流系统故障导致直流连锁换相失败及闭锁的问题,总结了多馈入交互作用因子以及节点电压交互作用因子在实际电网中的应用规律。由于江苏电网多回直流之间存在一定的相互耦合作用,当交流系统中主要线路发生故障后,会引起多条直流的连锁换相失败。此外,由于耦合程度的大小,相比于直流换流母线处发生故障,直流逆变站邻近交流母线故障后会造成更多直流的连锁换相失败。由于减轻多直流间交互作用的措施多数投资较大,江苏电网应在实际运行时给予这些交流母线故障更多的关注。     

分层接入特高压直流系统换相失败预测控制策略研究

特高压直流系统分层接入后,受端电压等级不等的两电网存在耦合关系,对换相失败预测提出更高要求,常规直流系统配置的换相失败预测功能难以满足要求。在详细介绍常规特高压直流换相失败预测控制策略的基础上,以昭沂直流受端沂南站为例,提出换相失败预测控制模块改进策略,并通过仿真验证所提换相失败改进控制策略的有效性。     

基于控制保护的高压直流输电系统换相失败抑制方法综述

换相失败是基于电网换相换流器的高压直流输电(line commutated-converter based high voltage direct current,LCCHVDC)常见故障之一,增强高压直流输电系统换相失败的抵御能力是目前我国电网发展的研究重点之一。首先,分析换相失败的机理和影响因素;其次从故障检测判断、首次换相失败抑制、后续换相失败抑制3个方面,对基于控制保护的换相失败抑制方法进行详细的梳理和分析;最后,针对换相失败多种影响因素动态耦合、换相过程高度离散化、后续换相失败产生机理不明,导致抑制换相失败的控制保护策略存在盲目性、滞后性、主观性等问题,指出换相失败多影响因素耦合规律研究、离散化换相过程连续化研究、计及控制行为的后续换相失败抑制研究是未来换相失败抑制方面研究的重点。     

电网换相换流器和电压源换流器串联组成的混合直流换流器控制和保护研究

基于电网换相换流器和电压源换流器串联的混合直流换流器在克服交流故障时的换相失败和直流故障时的重启动具有优势。分析了该混合直流换流器运行方式、控制策略、电压源换流器保护原理、抵御换相失败原理和直流线路重启过程,认为由该混合直流换流器组成的高压直流输电系统,可克服传统直流和柔性直流输电的主要缺点。当逆变侧的交流系统发生故障时,电压源换流器可提供电压支撑来抑制直流电流增加,缓解电网换相换流器换相失败效应。当直流线路发生故障时,逆变侧电网换相换流器可阻断电压源换流器产生的故障电流,具备直流线路故障重启能力。另外,电压源换流器还为电网换相换流器提供无功功率,从而减少换流站无功设备配置。     

直流输电系统换相失败研究综述

分析了直流输电系统换相失败机理,介绍了多馈入直流（MIDC）输电系统中与换相失败相关的多馈入交互作用因子（MIIF）;通过分析逆变系统运行时与关断角密切相关的系统参数和电气量,归纳了影响直流输电系统换相失败的主要影响因素;介绍了用以判断换相失败的主要判别方法,同时给出了耦合阻抗、MIIF及有效短路比判别MIDC输电系统中不同换流站是否同时发生换相失败的方法;总结了换相失败的抑制措施以及换相失败后系统的恢复策略。     

抑制直流后续换相失败的电化学储能有功控制策略

首先,在简要梳理现有换相失败抑制方法优缺点的基础上,阐明了利用电化学储能电站抑制直流后续换相失败的可行性.然后,以中国河南多馈入特高压直流输电系统为例,研究了储能有功出力对交直流混联电网换相条件的作用机理;进而从储能有功出力时间与出力幅值的角度提出了可有效抑制直流后续换相失败的储能有功出力协调控制策略.最后,分别以河南多馈入特高压直流输电模型与CIGRE直流标准测试模型为例,仿真验证了所提储能有功出力协调控制策略对抑制后续换相失败的可行性和有效性.     

基于主动限流的混合直流输电换相失败抑制策略

针对混合直流输电系统换相失败时冲击电流较大的问题,本文推导了冲击电流幅值与电压源型换流器（Voltage Source Converter, VSC）的关系,分析确定了换相失败时VSC投入的子模块数量是决定冲击电流的关键参数。研究了影响电网换相换流器（Line Commutated Converter, LCC）换相能力的主要因素,提出了一种基于主动限流的换相失败抑制策略,通过对VSC调制波交流分量与直流分量附加扰动因数来改变子模块的投切,实现了对换相失败冲击电流的抑制。本文通过在Matlab/Simulink中搭建相应的仿真模型,对提出的抑制策略在逆变交流侧故障下的有效性进行了仿真验证,结果表明,该策略不仅能够限制冲击电流,还可以有效预防连续换相失败的发生。     

混合级联UHVDC系统换相失败抑制分析

换相失败是基于电网换相换流器的特高压直流输电系统中最常见的故障类型之一。近年来新投运的混合级联特高压直流输电系统的逆变侧仍包含电网换相换流器,因此换相失败无法避免。首先,在分析电网换相换流器触发调节过程的基础上,明确了换相失败控制的投入时刻是影响换相失败抑制效果的关键因素;进一步地,结合白鹤滩—江苏混合级联特高压直流输电受端的结构特点和接入交流系统方式,分析了混合级联拓扑下的换相失败抑制新思路;最后,提出可充分利用逆变侧电压观测点增加、模块化多电平变换器所连接母线的电压响应更为灵敏的特点,来加快换相失败控制的投入速度,提升系统的换相失败抑制性能。基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了该分析的正确性。     

基于可控电压源的高压直流输电换相失败抑制技术

为解决传统高压直流输电系统换相失败的问题，文中提出一种在电网换相换流器（LCC）与换流变压器之间串联级联H桥构成柔性化LCC系统的方案。级联H桥作为可控电压源产生容性交流电压，可以实现对换流阀实际换相电压的调节，从而有利于降低换相失败发生的概率。文中根据换流变压器二次侧相位关系建立起柔性化LCC的准稳态模型，进而研究了系统直流母线电压和实际熄弧角的控制关系并证明了柔性化LCC具备可以实现电网功率因数调节的特性。之后，文中提出了针对不同电网状况的可控电压源和LCC协调控制策略，使得系统在故障条件下能够同时满足保障直流功率传输和抗逆变颠覆的要求。最后，利用PSCAD/EMTDC仿真证明了所提出的方案在交流电压跌落时相比传统LCC方案能够更有效的维持系统稳定、抑制换相失败发生。     

电容换相换流器在预防高压直流换相失败上的特性研究

换相失败是高压直流输电最常见的故障之一,严重时会导致极停运给电网带来更大危害。一种人工换相技术—电容换相换流器（CCC）,借助于换相电容上的电压能有效地减少换相失败发生概率。从CCC的数学机理出发,将CCC运用到高压直流,研究其在预防换相失败上的特性。以德宝直流枯小方式为模型,在PSCAD/EMTDC中采用优化仿真的方法通过计算换相失败临界阻抗的大小,反映CCC在预防高压直流换相失败上的特性。仿真结果表明,CCC的应用能够有效预防高压直流的换相失败。     

应对多馈入直流换相失败的综合防御研究

随着多馈入直流格局的形成,系统安全稳定控制难度也随之增大。发生严重交直流故障时,存在多直流同时换相失败使系统失去稳定的风险,因此避免直流换相失败和维持受端电压稳定,是目前多馈入直流受端系统控制措施需要解决的重要问题。研究了多馈入直流换相失败的电网特性和影响因素,从三道防线角度研究提出应对多馈入直流换相失败导致的电压失稳的控制策略。基于实际电网进行仿真验证,所提出的控制策略可降低多馈入直流换相失败风险、提高受端电网电压稳定水平。     

采用多馈入交互作用因子判断高压直流系统换相失败的方法

目前对多馈入交直流受端系统的交流故障是否会导致多回直流同时换相失败的问题主要是借助于仿真工具进行分析,这种方法计算量大,并且耗时长。为此提出了一种利用多馈入交互作用因子快速判断直流系统换相失败的方法。基于节点阻抗矩阵对多馈入交互作用因子进行定义,通过最小熄弧角判断标准推导出临界多馈入交互作用因子的通用表达式,提出了基于临界多馈入交互作用因子的换相失败判断方法:某一回直流逆变侧换流母线发生三相短路故障时,如果另一回直流与该直流间的多馈入交互作用因子大于临界多馈入交互作用因子,则认为另一回直流系统也会同时发生换相失败。小算例系统和实际电网的研究结果证明了该指标和方法的准确性和有效性。     

抑制直流后续换相失败的自适应触发角补偿控制

高压直流输电系统的后续换相失败对交直流混联电网的安稳运行带来严重影响。为降低后续换相失败的发生概率,本文结合首次换相失败后故障恢复过程中直流系统的功率恢复速度,并考虑交流故障严重程度,提出一种抑制直流后续换相失败的自适应动态调节触发角的控制方法。首先,分析了故障恢复过程中各电气量的变化规律以及后续换相失败发生的影响因素;然后根据直流功率恢复速度以及交流电压跌落程度,通过所提控制策略对故障期间逆变侧输出触发角进行动态调整,以增大换相裕度,从而抑制直流后续换相失败。最后,基于CIGRE标准测试模型对控制方法进行仿真验证。结果表明,采用所提自适应触发角补偿控制方法能够在一定程度上抑制后续换相失败的发生,有效改善HVDC系统的故障恢复特性。     

直流输电系统换相失败统计分析及抵御措施建议

随着特高压直流工程不断投运、换流容量不断增加,换相失败对电网产生的有功、无功冲击更加严峻,严重威胁大电网安全稳定运行。文中对国家电网有限公司21个在运直流输电系统换相失败发生情况进行了统计分析,总结归纳换相失败发生概率的主要影响因素。基于统计分析结论,从降低换相失败概率和减小换相失败后能量冲击两方面,提出晶闸管关断特性优化、换流阀换相失败智能监测控制和换相失败后能量吸收等技术措施,为换相失败抵御措施的进一步研究和工程应用提供参考。     

高压直流输电系统换相失败研究综述

换相失败是采用电网换相换流器的高压直流输电系统中常见故障之一,换相失败的发生会导致直流功率波动,甚至直流闭锁,威胁电网安全稳定运行。为聚焦换相失败关键问题,降低换相失败发生概率,文中对高压直流输电系统换相失败的相关研究进行了总结归纳。首先,从器件和系统两方面分析了换相失败的发生机理。然后,根据换相失败发生次序将换相失败分为首次换相失败和后续换相失败2种情况,分别分析了导致不同换相失败情况发生的影响因素以及抑制措施。最后,综合已有研究成果指出了换相失败领域中仍有待解决的问题。     

面向电网规划的多馈入直流换相失败功率冲击模拟方法

多直流馈入受端电网的交直流、多直流耦合交互特性显著,由交流故障引发的多回直流换相失败问题已经成为影响受端电网安全稳定运行的关键约束。但在电网规划阶段,因缺乏直流工程的实际参数,相关部门仍采用CIGRE推荐的准稳态简化模型开展电网安全稳定分析计算,获取的直流换相失败对交流电网的功率冲击特性严重偏离实际情况。在综合考虑直流近区无功支撑能力对换相失败恢复的影响,并计及因多馈入直流间交互作用导致的非换相失败直流功率扰动基础上,提出一种提高多馈入直流换相失败对交流电网功率冲击模拟精度的仿真方法。实际多馈入直流受端系统的仿真算例验证了该方法的有效性。     

高压直流输电系统抑制连续换相失败的策略研究

对于直流馈入受端电网,换相失败是一种最常见的故障.为减少输电系统发生连续换相失败的概率,对换相机理和控制环节的运行逻辑进行分析,然后结合低压限流控制器的特点,提出了一种可以抑制连续换相失败的策略.通过预测模块提前减小逆变触发角,增大换相裕度,同时在整流侧补偿触发角,抑制直流电流上升,并且利用交流母线电压波动小的特点,代...     

计及换相动态的直流换相失败在线预警方法

单一直流换相失败易引发其相邻直流同时换相失败,严重时将造成直流闭锁引发连锁故障,开展多馈入直流换相失败预警研究及预防对保障电力系统安全稳定至关重要。提出了基于预测换相电压-时间面积的多馈入直流换相失败在线预警方法。首先,通过解析直流换相过程中的交流电压、直流电流动态,实现对换相电压-时间积分面积的实时预测。其次,基于前述预测方法从单一直流系统到多馈入直流系统推导了直流输电换相失败预警系数,并对该系数的主要参数进行了整定。然后将该系数引入换相失败预防控制环节为例说明其应用方式。最后,在PSCAD/EMTDC平台中分别基于CIGRE HVDC模型及多馈入模型验证了所提直流换相失败预警系数的正确性及对换相失败预防的指导性。     

多馈入直流输电系统中换相失败问题研究综述

换相失败是直流输电系统最常见的故障之一。对于多馈入直流输电系统而言,交直流系统之间的相互作用更为复杂,单个逆变站的换相失败可能引发几个逆变站相继发生换相失败,甚至导致直流功率传输的中断,影响整个交直流系统的稳定运行。文章详细分析了目前国内外多馈入直流输电系统换相失败问题的研究现状,从换相失败的机理、影响因素和判断依据出发,对近年来针对换相失败提出的预防措施和控制策略及其应用情况进行探讨,并指出准确反映换相过程的交直流系统模型的建立、多馈入直流输电系统换相失败的机理分析及其有效的控制措施和恢复策略的制定、以及换相失败的谐波影响等是今后研究的主要问题。