多端电压源型直流输电系统的控制策略

以提高多端电压源型直流输电系统的运行可靠性为目的,提出了基于直流电压 — 有功功率调节特性的多端直流输电系统控制策略。在系统负荷发生突变或任一换流站故障退出后,所有具备功率调节能力的换流站根据给定的调制方式在一定程度上分担系统功率的缺额,这样既维持了系统内的功率平衡,又避免了单个换流站承担功率过大的情况。最后通过数字仿真验证了所提出的控制策略设计的正确性和可行性。     

多馈入直流输电系统小信号调制器的协调优化整定

分析了多馈入交直流并联输电系统中各直流系统之间可能存在的不良相互作用。提出了对各直流小信号调制器参数进行协调整定的必要性，并将参数的协调整定问题归结为控制器结构已知但有若干未定参数可供优化的数学规划问题，所选的目标函数是与各交流联络线的有功功率和各发电机的功角相关的。基于NETOMAC软件平台，采用程序自带的非线性优化模块，可同时对这些参数进行优化，这种参数整定方法本身已考虑了交直流电力系统固有的非线性特性而不必显式导出整个系统的数学模型，因而不需要进行网络简化或线性化近似，这种方法对大规模交直流电力系统的控制器参数整定具有独到的优势。构造了一个含有两个区域间低频振荡模式的双馈入交直流输电系统，并对该系统的各直流小信号调制器参数进行了协调优化整定，仿真结果表明，经过协调优化后得到的直流小信号调制器能提高整个交直流系统的阻尼性能，并具有良好的鲁棒性。     

多端和多馈入直流输电系统中换相失败的研究

借鉴两端直流系统中换相失败的研究结果和熄弧角公式，运用数学和电路基本理论，推导常规控制方式下多端直流（MTDC）系统和多馈入直流（MIDC）系统的熄弧角模型，分析影响换相失败的各种因素，阐述复杂直流输电系统中发生换相失败的一般规律：MTDC系统中，定电压控制的逆变站的参数会对系统中所有逆变站的换相失败产生影响；受影响的逆变站由于自身运行参数、控制方式的变化，可能形成复杂的换相失败故障及故障恢复过程；MIDC系统中，一个逆变站的换相失败除了受自身参数的影响，还受与之相耦合的其他逆变站参数的影响。     

包含VDCCOL的VSC-HVDC改进控制策略

在交流系统故障或者甩负荷等暂态过程中，由于有功功率不平衡，电压源换流器型高压直流（VSC-HVDC）输电系统直流侧会出现过电压或者欠电压现象，危及换流阀、直流电容器和直流电缆等设备的安全。为了限制暂态过程中直流电压波动幅度，提出了一种改进的控制策略，即在外环有功功率控制器中增加了一个依赖于直流电压的电流指令限制单元（VDCCOL），它通过内环电流控制器有功电流指令的变化来反映直流电压的变化。当直流电压异常时，VDCCOL根据预设的特性迅速修正外环功率控制器输出的有功电流指令值，减缓有功功率的不平衡，从而达到限制直流过电压/欠电压的发展、保护设备安全运行和避免频繁切机等目的。仿真研究表明，文中提出的控制策略能有效地抑制故障条件下直流电压波动幅度，提高系统的运行特性。     

基于电容能量的海上风电柔性直流快速功率控制

经过柔性直流输电并网的海上风电会对电力系统的稳定性产生显著影响,按照GB 38755-2019《电力系统安全稳定导则》要求,海上风电厂需要具备快速调节有功功率的能力。研究并提出了一种利用柔性直流换流器分布式电容存储的能量来实现海上风电并网点有功功率紧急调节的控制方法。通过设计特定的电容电压变化曲线,实现交流功率按照预定的目标曲线变化,而且在调节过程中不会对直流侧有功功率和直流电压产生扰动,可避免影响直流侧系统的运行。在此基础上,通过开展电磁暂态仿真,验证了该控制方法的有效性。研究成果可为经柔性直流输电并网的海上风电提供一种无需加装额外设备、对直流侧无扰动的有功功率快速调节途径,并能有效提高海上风电的并网性能指标。     

华中—华东多回HVDC辅助功率/频率控制

在华中—华东多回高压直流（HVDC）输电系统上加装辅助功率/频率控制器具有显著的经济效益。首先阐述了HVDC功率调制的基本原理，然后给出了常规辅助功率/频率控制方案，并通过大规模数字仿真和动模试验验证了该方案的可行性。研究结果显示，加装了辅助功率/频率控制器的华中—华东多回HVDC系统能在两侧交流系统发生大扰动时，实现两侧系统间功率的相互紧急支援，显著改善两侧交流系统频率，并可在多回直流输电线路中实现功率的平稳转移，明显提高了整个华中、华东交直流系统的安全性和经济性。     

AC/MTDC系统电压稳定极限计算

提出一种交流—多端直流联合电力系统电压稳定极限的计算方 法，该方法首先推导出直流状态量和给定控制量以及换流器交流母线电压间的关系方程组， 在此基础上分解计算直流系统方程和交流系统方程，并简捷地计及交直流网络间耦合关系， 然后用崩溃点方法来计算交流—多端直流联合系统的功率裕度。该方法计算简单，计算速度 快，实例计算结果令人满意。     

一种快速切除HVDC输电系统接地极线路接地故障的方案

兴安直流输电系统逆变侧接地极线路与直流线路同杆并架敷设。在直流线路遭雷击后,接地极线路因感应过电压继发接地故障,在高压直流（HVDC）输电系统单极故障重启不成功的条件下,两回并行的接地极线路不平衡电流保护动作,导致直流输电系统双极闭锁。为了彻底消除接地极线路故障导致的HVDC输电系统闭锁现象,提出在换流站接地极线路出口处装设直流断路器灭弧的方案,并相应调整了接地极线路的控制和保护策略。     

南方电网因直流故障切机后的恢复策略

当贵广直流输电系统发生双极闭锁故障时，南方电网需要切除送端电网的部分机组才能保持系统稳定。为加快系统故障恢复的进程，文中提出通过降低其他运行机组出力的控制策略，使被切机组能在短时间内投入，并保持送端系统的输出功率基本不变，达到在保持系统稳定的前提下使被切机组快速恢复的目标。利用PSS/E的用户自定义计算功能对发电机的出力调节过程进行建模，对南方电网发生贵广直流闭锁故障后被切机组并网后的带负荷过程进行仿真，结果证明了该方法的可行性和有效性。     

直流输电系统的动态模拟

设计了高压直流输电动态模拟系统，该模拟系统的目的是为了校验应用于工程的直流控制保护系统, 并进行理论研究。根据模拟总体设计原则，对主接线、换流变、换流阀、直流场、交直流滤波器、线路-大地回路进行了模拟。模拟系统不仅能模拟正常运行的各种工况，还可以模拟交直流滤波器内部故障、输电线路故障、换流阀故障、换流变压器等各种故障情况，直观地反映了这些设备上的各种电压、电流量，包括它们的谐波和暂态过程，对控制保护的测试达到了预期的效果。     

直流输电系统再启动功能改进措施

在高压直流长距离输电中，直流线路发生故障的概率较高，完善和合理使用再启动功能对提高直流输电系统的可用率意义重大。结合南方电网公司和国家电网公司直流工程的运行情况，分析了目前直流线路故障再启动功能现状，发现存在正常双极运行时负极再启动功能退出、可重启的故障范围小等问题。提出了改进建议:完善直流控制系统软件，加强两极之间再启动功能协调配合，在一极事故闭锁、直流线路故障及再启动期间，暂时闭锁另一极的再启动功能，防止两极同时或相继重启，避免因控制软件限制再启动功能的投入。并提出接地极线路接地故障和金属回线故障时，相应的接地极线路不平衡保护（GR模式）和直流线路横差保护的出口方式应由极闭锁调整为直流再启动。     

南方电网中直流输电系统对交流系统的紧急功率支援

讨论了南方电网中利用直流输电系统对交流系统进行紧急功率支援的必要性和可行性，阐述了紧急功率支援的本质，并分析了紧急功率支援的数量、起始时刻和功率改变速率等因素对改善系统稳定性的影响和机理。     

西电东送与全国联网中的多直流落点问题

直流输电在大功率远距离输电、限制短路电流水平、从网络结构上根除低频振荡并隔断交流故障传递避免连锁反应等方面的具有明显优势。这一技术将在西电东送和全国联网中起主导作用。对于多条直流输电线路落点于同一交流系统，目前国际上并没有充分的经验。因此研究多直流落点网络结构特别是交直流并列输电情况下的多直流落点网络结构可能引起的问题以及解决这些问题的措施，对于我国电网的发展具有十分重要的意义。     

远距离高压输电及其在三峡工程应用的探讨

我国能源和负荷分布不均,远距离高压输电是解决这一矛盾的最优越的方法,远距离输电高压直流和交流两种方式,从经济上分析,二者间有一个“等价距离”超过此距离,直流输电较为经济,三峡电站向华中及川东输电距离在６００ｋｍ以内,采用交流５００ｋｖ输电较为经济,向华东电采用５００ｋｖ直流和１０５０ｋｖ交流混合方式是可行的,采用１０１５ｋｖ线路交流输电能力可代替４～５回５００ｋｖ交流输电线路,减少铁塔用材１／３,     

影响直流100 Hz保护的交流系统故障范围分析

交流系统故障期间，直流保护中的100 Hz保护有可能动作，但目前还没有一种有效的方法来确定导致直流100 Hz保护动作的交流故障范围。提出了一种工程实用算法，将电磁暂态仿真程序和短路计算程序有机结合，以2007年南方电网500 kV网架结构为例，筛选并明确了在各种故障形式下，影响直流100 Hz保护动作特性的交流系统故障范围。云南“6·23”事故分析验证了所述算法的有效性和正确性。     

交、直流输电系统相互影响引起的谐波不稳定问题

对于多馈入交直流输电系统而言,谐波的交互作用不仅会通过换流器产生,也会通过整个交流网络形成,因此这种情况就更显复杂。为了研究发生这种不利交互作用的风险,所有电气距离较近的直流线路都应考虑在内。文中以贵州—广东2条高压直流输电线路为例,应用具有详细换流器模型的电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了全电磁暂态仿真模型,对谐波的交互作用引起的送端谐波不稳定问题进行了分析研究。研究结果表明,在弱交流连接方式下发生直流线路双极闭锁故障时,2条直流系统与交流系统之间的相互影响会引发谐波不稳定,而在其他故障条件下     

新型直流输电系统典型谐波分布特性分析

研究直流输电系统的谐波特性有助于分析谐波在电气设备、系统中的分布特点和谐波对电气设备的作用程度。介绍了一种基于新型换流变压器的直流输电系统及其采用的感应滤波技术,建立了采用新型换流变压器及其感应滤波系统和采用传统换流变压器及其交流无源滤波系统时表征直流输电系统谐波特性的数学模型,并从理论上对比分析了2种滤波技术对直流输电系统谐波特性的影响,表明感应滤波技术能在阀侧绕组有效实现谐波屏蔽,从而避免传统滤波方式在网侧实施谐波抑制给换流变压器带来的不利影响。通过动模试验验证了理论分析的正确性。     

特高压直流输电线路融冰方案

针对输电线路覆冰严重影响特高压直流输电可靠性的问题,研究了特高压直流输电线路融冰的2种方案:预防性融冰方案和紧急融冰方案。预防性融冰方案是使特高压直流工程的2个极功率方向相反,可以在直流双极总功率很小的情况下实现较大的线路电流,防止线路覆冰形成;紧急融冰方案是将特高压直流换流器从串联接线方式转换为每站2个换流器并联运行,产生很大的融冰电流,可迅速融化已经形成的覆冰。文中提出了特高压直流工程紧急融冰方案的控制策略,即整流侧并联的2个换流器均处于定电流控制,逆变侧并联的2个换流器一个为定电流控制、另一个为定电压控制,逆变侧定电流换流器的电流参考值为线路电流测量值的一半,达到平均分配电流的目的,定电压状态的换流器控制整个极的直流电压。上述融冰方案的实施将大大降低覆冰对特高压直流输电系统可靠性的影响。     

天广直流输电系统极Ⅰ电压异常波动原因及其影响分析

针对近期天广直流输电系统极Ⅰ直流线路电压出现的异常波动现象，根据天广直流控制策略、暂态录波图、交直流功率测量值等对导致电压异常波动的原因进行了分析，介绍了检修处理结果，并结合实例讨论了电压异常波动对直流输电系统稳定运行可能造成的影响。     

直流输电系统接地极过电压保护缺陷分析及改进措施

直流输电保护系统中的接地极过电压保护主要用于检测接地极断线故障，天广和高肇直流输电系统采用的接地极线路过电压保护中，检测到中性母线电压高于门槛值并满足延时条件后，便迅速合上高速接地开关———这一动作后果存在严重缺陷，在单极大地回线运行方式下将影响正常极的稳定运行，并很可能对换流站内设备和人身造成危害。文中结合直流输电系统接线方式分析了这一缺陷，并借助实时数字仿真（RTDS）系统和运行实例进行了验证，给出了改进建议，这有利于完善接地极保护功能，确保直流输电系统的安全稳定运行。