含直流模型的外网静态等值研究

针对含直流输电模型的电力系统的静态等值,在常规Ward法的基础上,提出了两种方法对直流线路进行等效处理。两种方法都是根据直流模型两端交流节点潮流结果进行等效处理,分别将直流线路等效成一条交流支路和一台输出恒定的发电机,并对两种方法的适用情况进行了对比分析。最后使用CEPRI-36测试系统进行仿真验证。仿真结果表明,在直流潮流不发生较大变化的情况下,两种方法均保证了等值前后潮流结果的一致性,证明了等效处理的正确性。     

高压直流输电线路入口端谐波阻抗特性研究

空充变压器时直流线路沿线的50 Hz谐波分量分布与直流线路入口端谐波阻抗有关。针对直流线路入口端谐波阻抗特性展开详细研究。分析了不同直流运行方式下的直流线路入口端谐波阻抗,定性对比其大小关系。研究了直流线路入口端谐波阻抗的解析等值模型,并基于实际直流系统仿真模型,分别通过解析等值法和测试信号法对不同运行方式下的直流线路入口端谐波阻抗进行计算,验证该解析等值模型的准确性。进一步地,根据计算结果分析直流运行方式对直流线路入口端谐波阻抗大小的影响,所得结论与前文定性分析一致。改变换流器模型中换流变套管杂散电容的大小,研究杂散电容对直流线路入口端谐波阻抗的影响,实现了解析等值模型的简化。     

计及综合能源系统交直流特性的换流器等值建模研究

由于综合能源系统中的各能源网络的物理特性不同,以至各系统间的能流交换难以等效建模。首先基于各能源系统能流流动的物理特性,定义综合能源系统运行的本质是交流与直流的混合,进而提出一种基于坐标变换机理的等效机制,使系统中的交流参数与直流参数进行相互等值。其次,依据电力系统的节点等值和支路等值推导综合能源系统能流换流器线路阻抗和支路阻抗计算表达式,构建能流换流器的外特性等值模型。最后,通过改进的IEEE 14节点测试网络验证本文提出模型的正确性和合理性。     

基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法

交流最优潮流因需要处理大量非线性约束,求解效率不高,且在求解含有小阻抗支路和重负荷特征的病态电力系统时,容易出现不收敛的情况;而直流最优潮流计算速度快,可以处理病态电力系统,但是计算精度较低。基于此,文中提出了基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法。该算法首先采用网损等值负荷等效替代线路网损,有效地提高了原有直流模型的计算精度;然后使用简化原—对偶内点法进行求解,提高了算法的计算效率。通过对IEEE 30节点、IEEE 300节点、Polish 2736节点和Polish 3120节点系统的测试,证明了所提算法不仅有着较高的计算精度和效率,而且在不依赖于交流潮流解的基础上对于病态电力系统具有较强的处理能力。     

交直流混合系统外网等值研究

随着直流输电技术的发展,交直流混合系统的相关算法也日益完善.提出了在外网包含直流线路的情况下进行外网等值的方法.将外网中的直流线路用交流线路代替,应用扩展Ward等值法进行外网等值计算.建立交直流混合系统的缓冲网等值模型,用36节点交直流混合系统检验直流输电线用交流输电线代替后外网等值模型的合理性,通过开断实验检验模型的计算误差和精度.实验表明,用交流线路代替直流线路方法可行,所建的外网等值模型能够保证实时网络分析的正确性.     

HVDC换流器的阻抗频率特性

高压直流(HVDC)换流器阻抗频率特性的确定对避免系统发生谐振具有重要意义.文中提出了基于开关函数理论的HVDC换流器直流等值阻抗和交流等值阻抗计算方法.该方法计及了换流器换相过程的影响,计算换流器的直流等值阻抗时考虑了交流系统的影响,计算换流器交流等值阻抗时考虑了直流系统乃至对侧交流系统的影响.CIGRE first benchmark模型被用于验证该方法.PSCAD/EMTDC仿真和该方法计算得到的阻抗频率特性相吻合.仿真结果证明,直流系统对交流系统的谐振频率有着不可忽略的影响,这种谐振有可能导致直流输电系统的不稳定运行,而该方法可以准确、方便地计算出谐振频率.     

考虑网络等值的自适应电流速断保护整定方法

为加强电流速断保护定值整定对系统运行方式改变、网络结构调整以及负荷变化的响应能力,研究并提出一种基于网络等值的自适应电流速断保护整定方法。该方法利用系统正常运行时配电自动化设备采集的系统等效电源、配电线路阻抗以及负荷功率信息,通过网络等值方法计算得到保护背侧的等效相电势以及等效阻抗,继而完成保护的自适应整定。该整定方法能够反应系统运行方式的改变,有效地提高了保护整定的可靠性。     

考虑交流系统负荷模型的直流输电系统特性分析

研究了交流系统负荷对交直流系统运行特性的影响。给出了最大功率曲线法所决定的最大可送功率。同时,讨论了系统临界短路比的求解方法并据此说明了交流系统负荷对系统强度的影响。详细分析了异步电动机等效阻抗与机端电压的关系。通过电压稳定指标分析了交流系统负荷对换流母线电压静态稳定性的影响,并且给出了临界传输功率和临界电压的求解方法。通过一实际算例,说明了交流系统负荷分别为恒定阻抗和异步电动机时,直流功率输送特性和电压稳定性的差异。讨论了直流输电系统功率输送极限的限制因素,据此明确了如何求解直流功率的输送极限。     

VSC-HVDC与平行架设交流线路基频电磁感应边界条件

推导及分析了交流输电线路与VSC-HVDC平行架设系统基频电磁感应边界条件。通过换流器开关函数及调制理论,得出电压源型换流器直流侧基频等值电路阻抗(导纳)矩阵。该等值电路阻抗矩阵可用于与分布式传输线二端口传递函数方程联立求解,从而对直流线路感应电压、电流大小进行频域参数分析。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态软件仿真,得出只计及换流器开关函数基频成分的换流器直流侧基频等值电路,对于分析交直流平行架设系统基频感应电压、电流传递是准确有效的,从而验证了该等值电路的正确性与该方法的可行性。     

利用峰值频率的高压直流输电线路纵联保护方案

根据高压直流输电线路两端直流滤波器和换流器的阻抗频率特性,提出一种基于直流滤波器峰值频率的纵联保护方案。峰值频率下,直流滤波器近似为开路,换流器直流等值阻抗近似表现为感性元件。以此为基础,对直流输电线路进行区内外故障分析发现,区内故障时,整流侧、逆变侧峰值频点阻抗阻抗角均为-90°;区外故障时,故障侧峰值频点阻抗阻抗角为90°,对侧峰值频点阻抗阻抗角仍为-90°。根据此特征构造出区内外故障识别判据。针对利用单端故障信号选极可靠性差的弱点,进一步提出了含权重系数的双端选极判据。仿真结果表明,该方案原理简单、方法可靠、抗过渡电阻能力强且不受分布电容电流的影响。     

高压直流输电线路故障定位研究综述

综述了国内外开展的直流线路故障定位的研究背景和现状。首先分析了现有直流输电线路故障定位技术的不足,指出了目前工程应用中的直流输电线路故障定位装置只采用行波原理,存在原理单一、对采样率要求高、耐过渡电阻能力差等问题。借鉴交流输电线路故障定位原理的划分方法,对直流输电线路故障定位原理进行了归类研究。将直流输电线路故障定位方法分为行波法和故障分析法,并分别分析和研究了行波法和故障分析法的优缺点,指出故障分析法在直流输电线路故障定位中的广阔应用前景。最后给出了直流输电线路故障定位研究的几点建议与设想。     

?1100kV特高压直流输电工程直流系统谐振特性与抑制措施

针对±1 100 k V特高压直流输电系统的直流侧谐波阻抗特性开展了相关研究,在分析直流线路Bergeron模型分布参数特性的基础上,用集总参数的长线路π型链式结构进行了等值与解析,并通过仿真比较,验证了EMTDC程序自带线路模型的准确性;基于线路模型建立包括换流器、平抗、中性点对地电容等直流设备以及交流系统阻抗、交流滤波器在内的直流谐振特性仿真模型,分析了各设备元件的参数取值以及交流侧条件改变对系统谐振点分布的影响;最后基于该阻抗模型,合理选择谐波源的不同位置,研究了加装基频阻波器和二次直流滤波器以后对直流侧50 Hz与100 Hz串联谐振的规避和抑制作用。     

基于等值阻抗相位特征的带并补电抗线路单相自适应重合闸故障识别方法

针对交直流混联系统交流输电线路故障后盲目重合于故障引发直流换相失败的问题,提出一种利用故障相等值阻抗相位特征识别故障性质的单相自适应重合闸方案。瞬时性故障时故障相线路侧等值阻抗主要由对地电容组成,阻抗呈容性且熄弧瞬间阻抗相位变化显著;永久性故障时故障相线路侧的等值阻抗主要由线路自阻抗、对地电容和过渡电阻组成,阻抗呈阻容或阻感特性。因此,以瞬时性故障等效模型为基准模型,采用工频相量快速提取算法计算等值阻抗,利用等值阻抗相位特征差异区分瞬时性故障和永久性故障。大量仿真分析表明,该判别方法适用于带并联电抗器输电线路,可快速识别单相故障性质并确认故障熄弧时刻,减小盲目重合于故障引发换相失败的可能,具有较好的耐过渡电阻能力。     

交流系统故障对直流线路影响的量化分析

提出了将电压增积并作为交流系统故障对直流线路影响的量化分析指标;该指标基于曲线拟合的方法,对故障影响进行量化,克服了以往方法只能定性分析的缺点。对南方电网实际运行数据的仿真结果表明,所提出的电压增积指标能有效量化交流系统故障对直流线路的影响程度,可为交直流系统的连锁故障分析和控制提供量化依据。     

中压应用场景下模块化多电平换流器直流侧谐波等值电路建模研究

本文首先建立了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的时域平均模型.接着,为获取中压应用场景下MMC平均开关函数的谐波特性,建立了平均开关函数的动态相量模型.基于MMC的时域平均模型和平均开关函数动态相量模型,推导得到MMC的直流侧谐波等值电路.等值电路由直流侧等效谐波电流源和等效谐波阻抗组成,其中等效谐波电流源不仅能反映MMC交流侧谐波电流对直流侧谐波电流的传递作用,还能反映直流侧特征谐波电流特性.最后,基于Matlab/Simulink仿真模型验证了MMC直流侧等值电路的正确性.     

计及直流控制特性的混合多馈入直流系统交互作用因子计算方法

为评估混合多馈入直流(hybridmulti-infeedhigh voltagedirectcurrent,HMIDC)系统各换流站间的电压交互作用,提出计及直流控制方式影响的HMIDC系统交互作用因子(multi-infeed interaction factor,MIIF)计算方法。首先,基于电力网络方程,构建小扰动下表征直流系统控制响应特性的直流附加等值运行导纳矩阵;然后,分别推导小扰动条件下VSC-HVDC和LCC-HVDC不同控制方式的直流附加等值运行导纳,提出直流附加等值运行导纳矩阵的计算方法;其次,采用直流附加等值运行导纳矩阵修正原交流系统节点导纳矩阵,获得等值节点阻抗矩阵,进而提出基于等值节点阻抗比的HMIDC系统MIIF指标计算方法;最后,基于PSCAD/EMTDC构建混合双馈入直流系统,验证了计及直流控制特性的HMIDC系统MIIF指标计算方法的有效性,并分析了VSC-HVDC无功出力和交流系统等值阻抗对MIIF指标的影响。     

银东±660 kV直流系统故障的动态特性仿真研究

基于PSCAD仿真软件研究分析银东±660 kV直流系统故障的动态特性。对直流系统详细建模,采用一种基于物理等效的方法对逆变侧交流系统（山东电网）等值建模,提出一种可行的交流网解环方法。通过山东500 kV母线的短路试验验证了等值前后交流系统动态特性的一致性,对银东直流系统在直流线路故障和换相失败故障情况下的动态特性分别进行仿真分析。仿真结果表明,该直流线路故障位置和故障电压、电流波形的升降趋势无关,线路对地闪络故障如能在去游离后自动恢复,在控制系统作用下可很快恢复正常运行;电气距离和故障类型是导致其换相失败的重要因素。该交直流模型还可进行细化,用于进一步研究。     

银东±660kV直流系统故障的动态特性仿真研究

基于PSCAD仿真软件研究分析银东±660kV直流系统故障的动态特性。对直流系统详细建模,采用一种基于物理等效的方法对逆变侧交流系统(山东电网)等值建模,提出一种可行的交流网解环方法。通过山东500kV母线的短路试验验证了等值前后交流系统动态特性的一致性,对银东直流系统在直流线路故障和换相失败故障情况下的动态特性分别进行仿真分析。仿真结果表明,该直流线路故障位置和故障电压、电流波形的升降趋势无关,线路对地闪络故障如能在去游离后自动恢复,在控制系统作用下可很快恢复正常运行;电气距离和故障类型是导致其换相失败的重要因素。该交直流模型还可进行细化,用于进一步研究。     

适用于低电压穿越仿真的风电场内集电线路等值方法

以二机并联模型为基础,提出了一种适用于低电压穿越(LVRT)仿真的风电场内集电线路的等值方法。以电网电压跌落期间风电场并网点的无功输出量一致为原则对线路的电抗进行等效;以风电场内线路的有功损耗相等为原则对线路的电阻进行等效。经过集电线路阻抗变换后,风电场等效为一台经过一等值阻抗直接连接到公共连接点(PCC)的单机等值模型。该方法适用于干线式、放射式和混合式集电线路拓扑的等值,且计算所得线路阻抗参数恒定,便于实际应用。仿真结果表明,在电网故障期间,等值模型具有很高的精度。     

含直流馈入的交流系统故障分析模型

充分考虑非对称状态下直流侧二次谐波的影响,建立了适用于交流系统故障计算的直流系统模型,并与传统的交流系统故障分析模型联立,采用具有超线性收敛的弦截法进行统一迭代求解。直流系统作为所连换流母线的正负序电流注入,只需计算一次交流网络节点导纳阵并求解一次诺顿等值电纳,可以方便地与原交流系统故障计算程序接口。在PSCAD上搭建CigreBenchmark直流标准模型和含三条直流馈入的交流系统模型,设置各种故障,验证了故障分析模型的有效性及弦截法的收敛可靠性。