多馈入直流交互作用因子在换相失败研究中的应用

换相失败是直流输电的常见故障之一,单馈入直流输电系统换相失败的机理和控制策略已比较明确。但对于多馈入交直流混合输电系统,哪些故障可能引起多个换流站同时或相继换相失败甚至导致直流闭锁,是否会引起暂态失稳,还缺乏有效的研究手段。介绍了CIGRE工作组提出的多馈入直流系统交互作用评价指标——多馈入交互影响因子;探讨了该指标与多馈入直流换相失败的联系:给出了MIIF与换相失败工程判据-最小电压降落法的联系;通过仿真分析了该指标对多馈入直流系统换相失败风险评估的有效性以及与逆变站间电气距离、直流传输功率之间的关系。     

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。     

多馈入直流交互作用因子在换相失败研究中的应用

换相失败是直流输电的常见故障之一,单馈入直流输电系统换相失败的机理和控制策略已比较明确.但对于多馈入交直流混合输电系统,哪些故障可能引起多个换流站同时或相继换相失败甚至导致直流闭锁,是否会引起暂态失稳,还缺乏有效的研究手段.介绍了CIGRE工作组提出的多馈入直流系统交互作用评价指标--多馈入交互影响因子;探讨了该指标与多馈入直流换相失败的联系:给出了MIIF与换相失败工程判据-最小电压降落法的联系;通过仿真分析了该指标对多馈入直流系统换相失败风险评估的有效性以及与逆变站间电气距离、直流传输功率之间的关系.     

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。     

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。     

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。     

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。     

多馈入系统直流间耦合程度量化表征方法

目前多回超/特高压直流馈入华东电网,交直流系统之间交互作用及耦合复杂。为了量化表征多馈入直流间耦合程度,提出了多馈入直流系统的交流电压畸变耦合系数。通过计算一回直流内部故障引起其余直流逆变站换流母线交流电压的畸变程度,得到多直流间耦合系数。该耦合系数包含了直流输送容量对交流系统的影响、不同技术路线直流控制系统内部控制环节响应特性差异以及直流逆变站之间交流电网的阻抗特性等因素的综合评估。利用耦合系数提出耦合区域的概念,可用于评估多回直流同时换相失败的风险。以华东电网多馈入系统为例进行了仿真验证,结果表明所提出的耦合系数以及耦合区域表征形态与实际运行中的情况基本相符,该系数能为直流的规划和运行提供重要的技术参考。     

多馈入直流系统交互作用因子的影响因素分析

多馈入交互作用因子(multi-feed interaction factor,MIIF)是一种能有效衡量多馈入交直流系统中直流系统间相互作用大小的指标.理论分析了直流落点间电气距离、受端交流系统等值阻抗对MIIF的影响,详细研究了MIIF与受端交流系统强弱评估指标一多馈入短路比(multi-infeed short circuit ratio,MISCR)的关系.研究结果表明,MIIF随直流落点间电气距离的减小而增大;其他回直流对某一回直流的MIIF随该回直流逆变侧交流系统等值阻抗的增大而增大;保持直流落点距离不变,MIIF与MISCR成反比关系:保持交流系统等值阻抗不变,直流i、j间的MIIF与第i回直流的MISCR成反比关系,与第j回直流的MISCR成正比关系.两馈入交直流算例系统的分析结果验证了所得结论的正确性.     

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。     

多馈入短路比及多馈入交互作用因子与换相失败的关系

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(multi-infeed short circuit ratio,MSCR)表达式.基于CIGRE模犁建立了三馈入直流输电模型,分析了与MSCR相关的变量,并结合换相失败免疫因子得出结论: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的角度分析了发生同时换相失败的规律:减小交:互作用因子能够降低同时换相失败的风险.     

上海多馈入直流系统的无功控制策略

以上海多馈入直流规划系统为对象,采用常规稳定分析方法对系统存在的电压稳定问题类型进行了区分。利用静止无功补偿器(static var compensator,SVC)和调相机(synchronous condenser,SC)动态无功补偿装置以及直流换流站内无功控制、直流无功调制等方法提高了该系统抵御上海受端交流系统故障和直流闭锁的能力,改善了该系统的阻尼特性,形成了一套较完整的多馈入直流系统无功控制方法。仿真计算结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

山东多馈入直流输电系统换相失败分析

本文基于山东电网某年冬季大运行方式规划数据,首先在机电暂态软件PSASP中对山东电网进行了等值;基于等值结果和呼盟、银东直流输电工程实际,利用电磁暂态软件PSCAD搭建了交直流混联系统模型。在所建模型基础上,对山东交流电网故障时两直流系统的换相失败问题进行了分析,对加装静止无功补偿设备来抑制换相失败进行了研究。结果表明:山东电网绝大多数500k V线路故障时会引起至少一回直流输电系统换相失败,部分500k V线路会引起两回直流输电系统换相失败;在逆变侧换流母线加装一定量的静止无功补偿装置可以有效抑制换相失败故障的发生。     

多馈入交直流系统电压稳定性研究

将交直流输电系统的电压稳定分析分为静态电压稳定和动态电压稳定两类,并对现有的电压稳定研究方法进行了总结,分析了各方法的优缺点。探讨了多馈入交直流系统在电压稳定方面尚待解决的问题以及未来的研究方向,认为制定适用于多馈入交直流系统的短路比指标,以及建立适合大扰动分析的系统动态模型将是下一步的研究重点。     

多馈入直流输电系统受端电网动态特性

以2010年夏季大方式下的南方电网为对象,详细研究了其受端广东电网内部严重故障和直流输电线路故障对南方互联电网其他直流输电系统的影响,以及对整个南方电网系统的影响。首先用机电暂态仿真软件PSD-BPA进行仿真计算,筛选出对系统有严重危害的故障;然后对原始广东电网进行等值,建立包含详细直流模型的适当规模的网络结构;最后用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对等值网络进行仿真模拟。研究结果表明,广东电网结构坚强,能够满足安全稳定导则中一级、二级安全稳定标准要求。     

多馈入交直流系统关联测量分散协调控制

介绍了关联测量分散控制基本原理,针对多馈入交直流系统,采用关联测量的分散协调控制原理推导直流线路的附加控制策略,提出基于关联测量矢量直流系统附加控制的分散协调控制策略.该方法只需要当地信号,控制结构简单,易于实现.算例结果表明,该方法能够充分利用HVDC的快速响应能力,实现多条直流线路的分散协调控制、功率支援和电压保持,具有很好的鲁棒性并能提高系统的稳定性.