特高压直流分层接入方式下稳态特性研究

探讨了特高压直流分层接入方式下交流系统逆变侧换流母线间电压相互作用影响关系的求解方法,并得出相互作用因子数学表达式。通过PSCAD仿真验证了所求的相互作用因子的准确性。分析了分层接入时,2组换流器采用不同控制方式时对相互作用因子的影响。根据所求的相互作用因子,得出分层接入时系统短路比。特高压直流分层接入方式下,在保持直流输电总功率不变的同时,当分层接入不同的受端系统时,可以使总功率在1000 kV与500 kV两级电网重新分配。最后分析了潮流重新分布时,特高压直流分层接入方式对系统换流器换相失败的影响。     

特高压直流输电多端馈入方式稳态特性研究

随着传统高压直流输电容量的不断增大,受端系统电压支撑能力限制特高压直流应用的问题变得越来越突出.在分析特高压单端馈入存在的局限性的基础上,提出多端单层馈入和多端分层馈入2种方式.根据节点阻抗矩阵推导出不同馈入方式下的受端系统短路比,并进行对比分析.以向上和德宝直流工程为算例,比较不同馈入方式下的受端系统短路比及功率传输特性曲线,验证多端馈入的优势.从直流联网、系统扩建等方面给出了各种馈入方式的优缺点.最后对未来的特高压直流输电接入方式给出合理建议.     

特高压直流分层接入方式在多馈入直流电网的应用研究

随着我国特高压交直流技术的广泛应用,多馈入直流集中落入受端负荷中心将是未来我国电网发展所面临的重要问题。为从电网结构上有效解决多馈入直流系统的问题,提出一种特高压直流分层接入交流电网的方式。研究分层接入方式直流多馈入短路比计算方法的适用性,从理论上对比特高压直流不同接入方式下多馈入直流电网的系统特性,证明特高压直流分层接入方式有助于提高多馈入直流系统的电压支撑能力,引导潮流在1000kV与500kV层级间合理分布。结合国家电网规划,仿真验证了特高压直流分层接入方式的优势。     

UHVDC分极分层接入方式及其运行特性

在现有分层接入方式的基础上,提出分极分层接入方式。首先对特高压直流输电接入受端电网的两种分层接入方式,从经济性、多馈入短路比指标方面进行对比分析。继而基于PSCAD/EMTDC仿真平台,对分层接入500kV/1 000kV受端电网的±800kV特高压直流输电系统搭建了两种分层接入方式的仿真系统。最后对两种分层接入方式的特高压直流输电系统的稳态、动态及暂态特性进行比较分析。研究结果表明:分极分层接入方式不仅能有效提高受端电网的多馈入短路比,增强受端电网的电压支撑能力,而且具有良好的稳态及动态响应,更重要的是能够实现两个逆变站换相失败的分层隔离,提高特高压直流输电运行的可靠性。文中针对分极分层接入方式中单极停运或双极功率不平衡时接地极电流过大的不足,提出了抑制接地极电流的措施。     

多直流馈入华东受端电网暂态电压稳定性分析

基于2015年“三华”特高压规划电网的丰大运行方式,利用短路比和多馈入短路比指标分析了华东受端电网的强度,并讨论了受端系统网架调整和直流系统落点位置对短路比／多馈入短路比的影响。采用PSD-BPA暂态稳定程序,分析了华东受端电网在各种故障下的暂态电压稳定性。结果表明：直流系统落点位置对华东受端电网强度的影响较大;交直流...     

特高压直流输电分极接入运行特性分析

为了从电网结构上有效解决传统两端特高压直流输电系统因大容量功率传输对受端交流系统冲击较大的问题,该文提出了采取分极接入交流电网的方式,将直流功率输送至2个不同区域、不同电压等级的电网中。建立了分极接入模式下交直流系统的等效模型,给出了分极接入短路比定义,并分析了分极接入模式下短路比对功率传输能力的影响;基于对特高压直流输电控制系统分层结构的分析,对分极接入控制系统结构配置方案进行优化;以河南电网2020年规划为依据,应用PSCAD/EM TDC仿真验证了控制策略的合理性并对故障响应进行了分析,研究一极发生故障对健全极功率传输的影响,验证了分极接入的优势,为特高压直流输电的电网规划提供设计参考。     

特高压直流分层接入受端系统电压稳定性分析

特高压直流分层接入方式下,受端交流系统相互耦合,其无功电压特性更为复杂。如何评价分层接入方式下受端系统的电压稳定问题亟待研究。首先提出了直流分层接入方式下的电压稳定因子指标,并基于交直流混联系统的等值模型及特性方程,推导了分层接入电压稳定因子的计算方法。最后,针对不同直流控制方式和不同网架结构时的电压稳定因子大小,分析了多种运行方式下受端系统的电压稳定性。结果表明,直流系统采用整流侧定电流或功率,逆变侧均定电压控制方式最有利于受端系统换流母线的电压稳定。     

特高压直流分层接入下混联系统无功电压耦合特性分析

为了从电网结构上解决特高压直流带来的受端电压支撑能力和潮流疏散困难的问题,我国学者率先提出一种特高压直流分层接入交流电网方式,该方式下受端交直流混联系统的电气耦合更为复杂,其无功电压交互影响机理亟待深入研究。为此,文章首先以某实际工程为基础,建立了特高压直流分层接入方式下受端混联系统的等值数学模型;在改进的交流侧分层接入相互作用因子基础上,同时考虑高低端换流器耦合作用,分析了该系统无功电压的交互影响机理;最后,在PSCAD中搭建等值仿真模型,通过稳态和动态时域仿真,验证了分层接入方式下混联系统的无功电压耦合特性与交流侧和直流侧的交互影响均相关,并提出一种可判断高低端换流器同时发生换相失败可能性大小的方法。     

特高压直流输电系统接入受端系统方式对比研究分析

详细阐述了特高压直流受端单层接入、分层接入和分极分层接入方式的拓扑结构及其特点。在单层接入和分层接入方式控制系统结构的基础上提出了分极分层接入方式的控制系统结构。从多馈入短路比、故障特性和受端交流系统的接纳能力等方面对3种不同的结构方式进行了对比研究,得出分层接入和分极分层接入能有效提高多馈入短路比和受端交流系统的接纳能力;相较于单层接入方式、分层接入方式和分极分层接入方式具有更好的故障恢复特性和更强的受端交流系统接纳能力。     

多回特高压直流分层馈入模式下交直流混联系统的稳态特性分析

针对多回特高压直流单层接入特高压交流电网、单层接入超高压交流电网及分层接入特高压和超高压交流电网这3种模式,从多馈入短路比、交流系统稳态电压以及直流极限传输功率3个角度分析交直流混联系统的稳态特性,并提出基于自组织临界慢过程的直流极限传输功率分析方法。通过对两回特高压直流馈入的某区域电网进行仿真计算,验证分析方法的有效性。结果表明在一般情况下,采用分层馈入模式有助于提高系统的多馈入短路比,增强交流系统对特高压直流的电压支撑能力。     

分层直流短路比的定义和应用

随着直流输电技术的迅速发展,未来我国新建的直流输电线路将越来越多以分层接入方式馈入受端交流电网。由于多馈入短路比仅考虑交流受端系统中不同直流落点间的相互作用,无法考虑由于直流侧阀串联后,与受端交流系统间的相互作用。因此亟待提出适用于直流分层接入的交直流系统的短路比定义。通过理论分析推导分层直流短路比。通过提出的分层接入的交直流系统的解耦模型推导分层直流临界短路比的函数表达式,证明分层直流临界短路比与电压灵敏因子的等价关系,提出判断直流分层接入的交直流系统强弱的指标。最后采用电力系统分析软件PSD-BPA对即将投运的分层直流系统进行仿真验证,证明分层短路比能够表征分层直流系统的电压稳定性,当分层直流短路比在临界短路比附近,电压失稳风险较高。该指标对完善短路比理论和应用体系,指导我国电力系统规划、运行具有重大意义。     

±1100kV特高压直流送受端接入系统方案研究

针对我国首个±1100 k V特高压直流工程(准东—皖南),研究了直流送受端接入系统方案。首先,对于直流送端系统,考虑直流再启动、闭锁等故障对电网的影响,采用直流安全稳定计算标准,从频率和电压稳定性角度研究送端换流站孤岛接入和联网接入2种方式的可行性。然后,对于直流受端系统,从提高多馈入短路比、抑制短路电流、平衡潮流分布3个层次,研究受端换流站单层接入500 k V、单层接入1000k V、分层接入1000 k V/500 k V这3种方式的可行性。最后,从受端换流站近区网架结构、接入通道选择等多角度研究并提出了换流站的系统接入网架方案。     

特高压直流分层接入交流电网

<正>特高压直流分层接入交流电网,其逆变站采用分层接入1000 kV及500 kV交流电网的方式,可实现特高压直流功率输送的优化,提高受端交流系统电压支撑能力,引导潮流合理分布。锡盟-泰州±800 kV特高压直流属于多端直流输电模式。该工程的特高压泰州换流站是世界上首座千万千瓦级分层接入1000 kV和500 kV     

网侧分层接入500kV/1000kV交流电网的特高压直流系统控制保护方案

受端分层接入500 kV/1000 kV不同电压等级交流电网的特高压直流接线方式在世界上属于首创,其控制保护没有可借鉴的经验。系统研究了该种接线方式的直流控制保护系统方案。分析了特高压直流受端网侧分层接入500 kV/1000 kV交流系统接线方式对直流控制保护的特殊要求,提出了网侧分层接入特高压直流控制保护系统的分层结构和功能配置方案,分析了功率正送和功率反送运行方式下直流控制策略的差异,提出了适用于正、反送运行方式的直流控制策略。对分层接入控制系统的关键功能,如阀组间电压平衡控制、分接头控制、无功控制、功率转移及分配等功能进行了分析和研究,提出了各功能的原理及实现方法。提出了受端分层接入直流工程直流保护的分区和功能配置,以及与常规特高压直流工程的差异。最后对直流场测点配置进行了分析。研究成果已应用于在建的分层接入特高压直流工程。     

特高压直流分层接入下交直流系统中长期电压稳定协调控制

与传统特高压直流单层接入方式相比,分层接入方式从电网结构上改善了交流系统对多馈入直流系统的接纳能力和电压支撑能力,在潮流分布与控制上更加灵活、合理。为了充分利用分层接入直流系统快速功率调节能力,避免或减少中长期电压失稳过程中切负荷造成的经济损失,文中提出一种特高压直流分层接入下的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,基于直流分层接入系统准稳态模型,推导了不同直流控制方式下换流母线电压对分层接入直流逆变器传输功率的灵敏度解析表达式,并建立交直流系统电压轨迹预测模型。综合考虑直流电流和高、低端逆变器熄弧角的调制,基于预测轨迹构建协调电压控制的滚动优化模型,对直流分层注入功率和交流系统各电压控制手段进行协调控制。对山东电网规划系统的仿真分析表明,所提方法能够有效协调直流传输功率在交流电网中的分配,提高了系统电压稳定性并减少了切负荷损失。     

特高压直流分层接入方式下受端换流母线静态电压稳定性研究

特高压直流分层接入方式交直流系统间、高低换流阀组间以及2层不同电压等级的受端交流系统间均存在着电气耦合关系,系统的无功功率调节和电压稳定问题更加复杂。为解决该问题,在传统单馈入电压稳定指标(VSI)基础上提出了多馈入电压稳定指标(MVSI),并结合特高压直流分层接入数学模型,推导出多馈入电压稳定指标的计算方程。在此基础上研究特高压直流分层接入方式下受端系统参数、直流系统运行状态对换流母线静态电压稳定性的影响。分析结果表明,减小受端交流系统阻抗、2交流系统等值联系阻抗、直流系统输送功率,增大关断角均能有效提高换流母线静态电压稳定性,同时受端交流系统等效阻抗角也会对换流母线静态电压稳定性产生影响。     

特高压直流分层接入方式下受端换流母线电压稳定裕度分析

为了保证新型特高压直流分层接入方式下的电压静态稳定,基于阻抗匹配理论研究了特高压分层接入方式下受端各换流母线的电压稳定裕度。首先,采用电网节点阻抗矩阵和多端口网络等值方法,将分层接入方式下的直流从其落点处等值成两个相对独立单端口网络的形式;进而,利用阻抗匹配定理,推导了分层接入方式下直流在各层换流母线电压稳定裕度的计算表达式;然后,研究了虚拟电压源、虚拟阻抗和虚拟功率的直流等值方案,分析了3种等值方案下所提出电压稳定裕度指标的差异性。最后,以实际锡盟–泰州±800 k V直流输电工程电网数据计算了等值方案下23节点的电压稳定裕度为29.1%,12节点电压稳定裕度为47.5%,算例结果验证了该电压稳定裕度指标在评估换流母线电压稳定性上的可行性。     

锡泰直流工程分层接入500/1000 kV交流电网仿真计算与现场系统试验结果分析

锡盟—泰州(简称锡泰)受端分层接入500 kV/1000 kV不同电压等级交流电网的特高压直流接线方式在世界上属于首创,其控制保护没有可借鉴的经验。为准确分析分层接入方式下特高压直流输电控制系统稳态运行与暂态过程的真实响应,分析了分层接入方式下特高压直流控制系统的分层结构和功能配置方案,对控制系统的关键环节,如分接头控制、阀组间电压平衡控制、无功功率控制和换相失败预测控制策略进行了计算分析,并与工程现场系统调试结果进行了对比,验证了仿真结果与现场系统调试的一致性。仿真模型可为分层接入方式特高压直流输电工程的特性研究提供技术支撑。     

雅中—江西特高压直流接入对江西电网影响分析

基于PSASP仿真平台,在江西电网2016年度运行方式数据基础上,搭建2017-2018年规划电网模型。用平衡机模拟特高压直流送端电源,分析了特高压直流接入对全网短路电流的影响,计算了江西电网对鄂赣联络线与特高压直流的最大受电能力以及直流换流站出线最大输电能力,讨论了不同直流功率注入方式下江西电网对直流功率的消纳与疏散能力。分析结果表明特高压直流规划接入方案满足四川水电送出需求,可为直流接入后江西电网的安全稳定运行提供重要参考。     

两种可适用于分层接入的特高压直流输电控制系统

直流的分层接入方式将特高压直流输电线路接入不同电压等级电网,作为一种新的网络结构,其控制系统需要重新设计。本文结合传统的特高压直流输电控制系统详细分析了分层接入方式下特高压直流系统的控制系统,并介绍了工程中广泛使用的两种技术路线,据此设计了两种不同的特高压直流输电分层接入方式下的控制系统。基于PSCAD\EMTDC的仿真平台,本文针对两种控制系统建立了详细的仿真模型,并分析了控制系统之间的差异。研究发现分层接入方式下逆变侧的控制系统较常规特高压直流输电控制系统有一定差异,本文设计的控制系统均可以满足分层接入的方式下,直流输电控制系统对于控制的要求。