抑制多馈入直流输电系统相继换相失败的协调恢复控制策略

针对多馈入直流系统容易出现的相继换相失败的问题,提出一种渐进恢复控制策略。为了确定各直流系统的恢复顺序,提出多馈入无功运行有效短路比(QMOESCR)指标,用来衡量直流系统受端电网强度和直流系统之间耦合程度的大小,并以此作为协调安排各直流系统故障后功率恢复速率的依据。然后,从改善交直流互联系统故障恢复特性的角度出发,对多回直流系统进行有序恢复,降低多回直流系统恢复过程中的无功需求,从而避免多回直流系统出现的相继换相失败,保证系统的安全稳定运行。分别对简单三馈入直流系统的电磁暂态仿真和南方电网机电暂态仿真的结果表明所提出的渐进协调恢复策略是有效的、可行的。     

多馈入直流输电系统换相失败边界条件

在多馈入直流输电系统中,交流故障引发多回直流系统同时换相失败甚至闭锁的可能性较高。因此,探究逆变侧交流节点间电压交互作用机理并揭示换相失败的边界条件具有重要意义。首先,阐述直流系统逆变侧功率特性,借助受端交流电网的稳态潮流分析推导出多馈入交互作用因子的解析表达式;然后,分析换流器极限关断角和故障后直流电流的变化情况,推导出同时换相失败交互因子,并用该因子表征同时换相失败的边界条件;最后,通过仿真证明了所提多馈入交互作用因子解析计算方法的准确性以及同时换相失败边界条件的有效性。     

多馈入直流输电系统换相失败机制及特性

随着多直流接入受端交流系统的规模不断增大,运行人员对多回直流换相失败以及闭锁的关注度日益提升.文中建立了多馈入直流输电系统模型,从换相失败发生的本质出发,分析多种因素对换相失败发生概率的影响.从机制上研究换相失败对交流系统和直流系统的影响,并与直流闭锁对系统的影响进行对比分析.通过对多馈入直流输电系统的机电暂态仿真,验证由交流系统引起的多回直流换相失败与直流闭锁的差异.综合理论和仿真研究可知,在交流系统故障及时清除的情况下,多回直流换相失败并不会导致多回直流同时闭锁,不会对系统造成大的影响.而直流闭锁故障,在不采取控制措施的情况下,会造成系统功率不平衡,严重时导致系统失步,影响系统安全稳定运行.     

多馈入直流输电系统继发性换相失败影响因素分析

继发性换相失败给多馈入直流输电(MIDC)系统的安全运行带来严重威胁,针对继发性换相失败影响因素的研究有着非常重要的意义。首先根据换流器工作原理并结合MIDC系统结构特点研究了继发性换相失败的发生机理;然后对继发性换相失败的两个因素:换相失败引起交流电压的变化和多馈入直流输电系统耦合关系进行了详细的分析;最后在PSCAD/EMTDC中建立了MIDC系统模型,仿真分析了典型工况下MIDC系统继发性换相失败的影响因素。根据仿真结果,多馈入系统中交流故障、多馈入系统电压交互影响因子和多馈入短路比共同决定了继发性换相失败的发生。     

多馈入短路比及多馈入交互作用因子与换相失败关系研究

本文将传统的两端直流系统短路比延伸到多馈入直流系统,建立了多馈入短路比(MSCR)表达式。基于CIGRE模型建立了三馈入直流输电模型,分析了与MSCR相关的变量,并将其与当地换相失败的关系进行了探讨。结合换相失败免疫因子（CFII）分析,结果表明：增大多馈入短路比能够降低发生当地换相失败的风险。同时,从多馈入交互作用因子（MIIF）的角度分析了发生同时换相失败的风险规律,并分析了MIIF的影响因素。     

多馈入直流输电系统换相失败影响因素的分析与仿真

多馈入直流输电系统的出现,在增加了运行方式的灵活性、扩大了输送容量的同时,也增加了系统结构的复杂性。换相失败是直流输电系统最常见的故障之一。在多馈入输电系统中,单个逆变站发生换相失败可能导致多个逆变站同时发生换相失败,严重影响整个系统的稳定运行。取电气距离和短路比为主要影响因素,分析其对于换相失败产生的影响;搭建三馈入直流输电系统模型,通过电力系统电磁暂态仿真程序PSCAD进行仿真研究,从而验证结论。     

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.     

多馈入高压直流输电系统换相失败防御技术研究综述

高压直流输电技术具有输送容量大、输电距离远、综合成本低的优势,在解决我国能源中心与负荷中心逆向分布问题上起到关键性作用,是中国实施\"西电东送\"重要战略支撑技术,占\"西电东送\"总容量50％以上.经过20余年的应用和发展,中国逐步建成了多回直流线路接入同一地区的电网结构,形成了多馈入高压直流输电系统.多馈入直流系统虽然提高了系统运行方式的灵活性、扩大了输送容量,但是增加了系统结构的复杂性、导致系统安全稳定问题愈加突出.多馈入直流系统中,单一交流故障就有可能在大范围内引发多回直流换相失败,对系统造成千万千瓦的功率冲击,严重威胁电网安全稳定运行.换相失败造成的危害随着直流馈入数量和容量的增加越来越严重.该文围绕未来高比例新能源场景下多馈入直流换相失败难题,首先论述了多馈入高压直流输电系统的概念,分析了直流输电系统换相失败机理,然后从换流站级、换流器级及系统级3个层面对现有的换相失败防御技术进行综述,最后对未来换相失败防御技术的重点方向进行了展望,并给出相关建议.     

考虑多馈入系统无功电压特性的同时换相失败评估方法

针对目前基于多馈入相互作用因子(multi-infeed interaction factor, MIIF)同时换相失败评估准确度不足的问题,首先阐明了多馈入高压直流系统中交流系统故障后暂态无功功率的作用机理,揭示了无功功率和电压之间复杂的相互作用对MIIF的显著影响。其次,提出了一种考虑到无功功率和电压相互作用的改进MIIF因子,用于衡量多馈入直流系统之间的相互作用,分别计算了交直流系统间无功功率不平衡引起的电压降和直流换流站间无功功率传输引起的电压变化。然后,基于最小关断角定理,综合考虑了暂态无功功率和电压特性的影响,提出了临界同时换相失败因子(critical simultaneous commutation failure factor, CSCFF)及其计算表达式。通过比较MIIF和CSCFF,提出了一种同时换相失败评估方法,在评估同时换相失败时具有更高的准确性。最后,利用PSCAD/ EMTDC平台构建了双馈入和三馈入高压直流仿真模型,验证了所提方法在不同故障类型、耦合阻抗和故障严重程度下的有效性和适用性。     

计及并联电容器补偿的多馈入交直流系统改进有效短路比指标

多馈入有效短路比能够同时反映交流系统强弱和直流系统间相互作用,是进行多馈入交直流系统分析和评估的重要指标,但是在实际工程应用中仍出现了指标计算结果与系统实际电压稳定不相符的情况。在推导并联电容器补偿对短路电流影响的数学关系的基础上,分析得出现有的多馈入有效短路比指标由于未考虑并联电容器补偿时存在不足而具有局限性。针对这个问题,提出一种能够计及并联电容器补偿的改进多馈入有效短路比指标,该指标通过将系统并联电容器容量折算到直流落点处来进一步计及其给系统电压稳定带来的影响,并给出所提改进短路比指标的计算公式。以修改的新英格兰39节点系统为例,研究了并联电容器补偿对系统电压稳定性的影响,分析了现有多馈入短路比和所提改进指标与并联电容器补偿的容量和补偿位置的关系,研究结果表明,所提改进有效短路比指标比现有多馈入有效短路指标更能够准确地反映交流系统的强弱程度。最后通过浙江电网仿真验证了所提改进有效短路比在描述多馈入交直流系统强度的准确性和适用性。     

双馈入直流输电系统中VSC-HVDC的控制策略

针对多馈入直流输电(multi-infeed direct current,MIDC)系统的稳定性问题,提出将基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)引入到MIDC系统中,用以改善MIDC系统公共连接母线的电压特性。建立HVDC和VSC-HVDC双馈入系统的物理模型,导出相应的数学模型。并通过坐标变换得出VSC功率传输方程的直角坐标形式。采用多变量非线性控制的逆系统方法,设计VSC-HVDC系统的非线性控制器。PSCAD/EMTDC环境下的仿真实验表明,所设计的VSC-HVDC非线性控制器不仅能有效改善VSC-HVDC的动态特性,而且在交流系统发生扰动时能有效稳定系统电压,减少HVDC逆变站发生换相失败的几率,提高HVDC系统的运行可靠性。     

定熄弧角控制器对直流输电系统的影响分析

为揭示直流输电系统分层控制中极控制层定熄弧角控制环节对系统运行特性的影响,分析了熄弧角指令值的变化对直流输电系统稳态运行工况、无功特性和换相失败的影响,并基于CIGRE直流输电标准测试系统,运用电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC对理论分析结果进行了仿真验证.结果表明,定熄弧角控制器能改善交直流输电系统运行的稳定性,维持系统无功平衡,保证逆变器关断裕度以阻止换相失败的发生.     

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。     

基于无功反馈控制的后续换相失败抑制方法

基于电网换相换流器的高压直流输电故障后的动态恢复过程与交直流系统间的无功交换强相关,持续的无功交换过程往往伴随着换相电压持续波动,进而可能引发后续换相失败.基于此,提出采用闭环反馈控制的无功控制方法以降低后续换相失败的风险.首先,利用实时仿真分析了采用典型低压限流(VDCOL)控制的直流系统故障恢复过程与无功交换的关系...     

动态无功补偿装置提高多馈入直流恢复的布点方法

交直流混联系统中交流系统短路故障发生后,由于交流系统电压不能恢复或持续降低而引起多回直流输电系统连续发生多次换相失败甚至闭锁,采用动态无功补偿装置提高多馈入直流换相失败过程中电压恢复。分析了不同地点及程度交流故障下不同补偿装置直流恢复速度,从多馈入直流间相互影响的交互作用因子出发,计及不同直流传输功率故障后对系统稳定性的影响,定义了多馈入直流交互影响权重系数,确定动态无功补偿装置补偿区域边界,考虑动态无功—电压灵敏度以确定动态无功最佳补偿地点,制定了工程实用的多馈入直流系统动态无功补偿装置布点方案。大电网仿真结果表明,在同等容量的动态无功补偿装置下,推荐方案能有效减少交流故障引起的多馈入直流同时换相失败。     

改善多直流馈入系统稳定性的VDCOL参数优化

我国华东、华南等电网已形成多直流馈入受端电网格局,由于直流间强关联耦合作用,交流扰动将引发多直流同时换相失败、电压失稳等问题。该文首先分析了双馈入直流系统逆变站动态无功变化轨迹,揭示了通过优化低压限流环节(voltage dependent current order limiter,VDCOL)参数,实现降低总体无功功率需求的机理。根据换流母线抗扰动能力强弱对直流恢复特性的影响,提出了基于多馈入短路比(multi-infeed short circuit ratio,MSCR)的VDCOL参数优化方案,华东多直流馈入系统仿真结果表明,所提出的VDCOL参数优化方案降低了逆变站总体无功功率需求,提高了受端电网电压稳定性。     

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。