考虑交流滤波器扰动的换相失败预测控制策略改进

换相失败是高压直流输电系统中最常见的故障之一,而换相失败预测控制则是预防换相失败的重要手段。文中从断路器离散动作特性和控制原理等方面,详细分析了交流滤波器投入对换相失败预测控制造成扰动的机理,并从检测定值环节分析控制策略改进的可行性。另外,为彻底解决交流滤波器投入等轻微交流系统扰动对换相失败预测控制以及高压直流输电系统的影响,分析了直流电流在交流系统扰动以及交流系统故障期间的变化特征,引入新的电气参数作为辅助判据,完善换相失败预测控制原理。仿真测试结果表明,优化后的换相失败预测控制抵御交流系统扰动的能力更强,在高压直流工程中的适用性更高,更有利于高压直流系统的稳定运行。     

交流滤波器频繁投入引发直流换相失败预测动作问题分析

换相失败预测控制是一种防止超特高压直流输电系统逆变侧发生换相失败的有效手段。在工程应用中,交流滤波器组的投入和退出造成交流系统异常扰动,并进一步引发直流换相失败预测动作。通过对交流滤波器组断路器机械特性的研究,分析了其在现场实际中发生偏移从而与选相合闸装置参数整定值不匹配所造成的后果,并提出了针对性的意见和建议。     

考虑双桥共同换相影响的换相失败预测控制参数优化策略

换相失败预测控制(commutation failure prevention control,CFPREV)是高压直流输电系统预防换相失败的主要手段.由于实际输出时刻不受控,以及控制参数不合理,导致触发角调整值与实际工况难以匹配,将加剧双桥共同换相对预测控制效果的影响.为此,研究了双桥共同换相影响直流换相的机理,分析...     

分层接入特高压直流系统换相失败预测控制策略研究

特高压直流系统分层接入后,受端电压等级不等的两电网存在耦合关系,对换相失败预测提出更高要求,常规直流系统配置的换相失败预测功能难以满足要求。在详细介绍常规特高压直流换相失败预测控制策略的基础上,以昭沂直流受端沂南站为例,提出换相失败预测控制模块改进策略,并通过仿真验证所提换相失败改进控制策略的有效性。     

考虑换相失败影响的交流线路单相故障性质判据

逆变侧交流线路电流幅值受直流换相失败影响在单相跳闸后出现短时波动,该波动范围会随着直流换相失败次数增加而增大,造成基于恢复电压幅值的传统单相故障性质判据发生误判。针对这一问题,首先搭建输电线路故障相等值模型,评估直流换相失败对健全相电压的影响,推导出不同故障性质下恢复电压阶段断开相电压时域表达式;其次根据断开相时域电压波形的差异性进行积分计算,提出基于时域电压积分的单相故障性质识别判据;最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型对所提判据进行验证。结果表明,文中所提方法的耐过渡电阻能力良好,具有一定的抗直流干扰能力,所提判据在直流换相失败条件下依然能够可靠判别故障性质。     

主动抵御换相失败的增强型电网换相换流器控制策略

为了进一步提高增强型电网换相换流器对换相失败的防御能力,结合换相回路的阻抗分流特性和晶闸管的关断特性,提出了一种应用于基于增强型电网换相换流器的高压直流(ELCC-HVDC)系统的新型协调控制策略.该策略分为辅助换相控制和主动可靠关断控制,前者加速了换相过程,提高了系统换相裕度;后者可靠关断退出导通的阀臂,保障了阀内晶...     

降低直流输电换相失败概率的改进拓扑及其控制策略

为了降低电网换相高压直流输电(line-commutatedconverter high voltage direct current,LCC-HVDC)的换相失败概率,提出一种LCC-HVDC改进拓扑。该拓扑从增大换流阀换相电压的角度出发,在原阀臂中串联接入新型可控子模块,以辅助换相。首先介绍该拓扑中子模块的3种工作状态,并分析子模块开关管的电压和电流。然后设计改进拓扑的控制策略,提出"最优充电初始电压"这一概念,并对其进行优化计算。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该拓扑能灵活切换子模块的工作状态,提高了LCC-HVDC防御换相失败的能力;所提出"最优充电初始电压"的优化计算方法效果良好,对该拓扑的换相失败防御能力有进一步的提升作用。     

广州换流站交流滤波器投切对天广直流换相失败的影响

采用RTDS仿真工具对500 kV天广直流2012年“10·04”换相失败事件进行仿真分析,并就交流滤波器投切对直流系统暂态特性和换相失败的影响进行详细仿真分析,得出主要结论如下：天广直流“10·04”换相失败事件是由小组交流滤波器在交流电压过零点后延迟90°合闸引起交流电压畸变所致;广州换流站有效短路比小,若交流滤波器投入延迟角度过大,交流电压将发生畸变并引起换相失败,但由于电压畸变持续时间很短,不会引起连续换相失败,也不会引起直流闭锁;直流功率越大,交流滤波器投切不当引起的直流电压跌落越严重,直流电流升高越明显,换流变阀侧电流降低越严重,直流系统越容易发生换相失败现象;减小交流滤波器开关机构动作的离散性,确保交流滤波器在理想相位合闸,能有效防止因交流滤波器大角度合闸引起的换相失败。     

应对直流连续换相失败的紧急控制策略

直流输电系统连续换相失败故障可能导致送端电网暂态失稳。连续换相失败造成系统失稳的主要原因是直流输送功率连续性骤降导致发电机累积加速面积大于减速面积。提出了通过安全稳定控制装置紧急控制的应对方案。采用换相失败时间的累加量作为失稳判据和切机方案的匹配依据。如不再发生后续的换相失败,则仅仅采用切机措施保证系统的安全稳定,对于不能恢复的连续换相失败,则需要闭锁相关直流后切机。通过互联交直流电网算例仿真验证了该方案的有效性。     

抑制换相失败的变斜率VDCOL控制策略

在高压直流输电系统控制环节中,低压限流控制器的静态恢复特性和获取补偿电压的方法会导致连续换相失败.为减小连续换相失败发生的概率,本文在引入直流电流变化率改变低压限流控制器获取补偿电压的基础上,通过改变低压限流控制器的数学模型,提出了基于直流电流变化率控制的变斜率低压限流控制器控制策略.最后使用电磁暂态仿真软件中的国际大电网会议高压直流标准模型进行仿真,仿真结果表明,本文提出的控制策略在发生接地故障时能有效地抑制连续换相失败,从而优化了故障恢复特性.     

考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法

换相失败预测控制在减小换相失败风险的同时将增大直流系统的无功消耗,但当前研究均未考虑其在多回直流系统与受端电网之间无功交互的影响,因此提出了考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法。首先,分析了换相失败预测控制作用下交直流混联电网的态势演化规律。然后,综合考虑功率冲击和无功功率来评估各回直流系统对受端电网的影响程度,并据此对换相失败预测控制参数进行优化设置。最后,基于实际电网对所提协调优化方法进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法能在有效降低整体换相失败功率冲击的同时,避免直流系统吸收过多无功功率而威胁交直流混联电网的无功电压稳定,有利于故障后的无功电压态势向恢复稳定的方向演化。     

考虑直流电流上升及交流电压下降速度的换相失败分析

针对目前换相失败研究仅考虑电压降低以及考虑直流电流变化理论研究的不足,在经典关断角表达式的基础上,考虑整流侧、逆变侧以及直流线路运行参数,建立了完整的换相失败分析数学模型。该模型计及了交流电压下降对直流电流上升的影响,将交流电压和直流电流解耦,得到关断角与换流母线电压的单一关系表达式,并在此基础上推导了导致换相失败的临界换相电压值和临界电压下降速度。同时,对故障后电压下降速度与故障严重程度和无功补偿容量之间的关系进行了理论推导,电压下降速度随故障严重程度呈非线性加速下降趋势,在前几个换相过程中电压下降幅值越大,换相失败发生的可能性越高。PSCAD/EMTDC算例仿真结果验证了所提方法的准确性。     

基于交流母线电压扰动量的高压直流系统换相失败抑制策略

高压直流输电系统的换相失败是换流站常发生的故障,影响着直流输电工程的安全稳定运行,而交流系统的扰动是直流换相失败的主要原因之一。该文研制宽频带电磁暂态电压在线监测装置,根据该装置的测录数据进行聚类及相关性分析,发现交流系统故障引起的交流电压暂态扰动量与高压直流工程是否发生换相失败具有较强相关性。据此提出基于交流母线电压扰动量的高压直流系统换相失败抑制策略。根据CIGRE标准控保系统和国内常用控保系统建立直流工程仿真模型,应用故障扫描仿真以及基于近年来的林枫直流和复奉直流输电工程的换相失败故障录波数据的事件仿真,对比验证可知抑制策略对高压直流输电工程的换相失败事件具有良好的抑制效果。为达到更好的应用效果,建议根据不同的直流工程和交流电网实际情况开展实时仿真,选择最优参量值。     

换相失败交流系统临界电压计算

讨论了交流系统电压对直流换相面积的影响,推导出直流换相失败对应交流系统临界电压,并计算得到三相故障典型工程换相失败交流系统临界电压。以实际工程为算例,建立含大型调相机及实际直流模型的特高压交直流混联电网计算平台,以1 ms时间间隔计算交流系统故障,得到直流系统换相失败对应交流临界电压。将理论推导结果与仿真计算平台得到的临界电压进行对比,理论与实际工程结果得到相互验证,对将来电网规划、调度运行、结构优化、新增动态无功补偿设备防止换相失败具有较强理论指导意义。     

考虑换相失败相互影响的多馈入高压直流系统换相失败判断方法

在多馈入高压直流系统(MIDC)中,逆变站换相失败的相互影响是引发换相失败传递的重要因素。该文详细分析逆变站换相失败期间的暂态特性,并根据开关函数模型及动态相量理论推导直流系统向交流系统注入的换相失败分量;进而研究在交流系统故障及换相失败双重影响下各逆变站换相电压的解析计算方法;在此基础上,通过对比各换流阀的最大换相面积与其关断所需的最小换相面积,提出针对多馈入高压直流系统的换相失败判断分析方法;最后,通过所建多馈入高压直流系统模型的仿真结果,验证了该文方法的有效性。     

计及换相失败预测控制和故障合闸角的HVDC换相失败分析

考虑实际直流输电系统中换流变压器的接法,从换相电压—时间积分面积角度分析了换相失败预测控制和故障合闸角对换相失败的影响机理,分析了不同交流系统故障严重程度情况下影响换相失败的主要因素,提出了计及换相失败预测控制时引发换相失败的故障合闸角范围的计算方法及换相失败概率计算步骤,并指出换相失败预测控制加大了故障合闸角对换相失败的影响。以典型的单极直流输电系统为例,通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证了理论分析的正确性和所提计算方法的有效性。     

用于减少换相失败持续时间的直流附加控制策略

在高压直流输电工程中,当逆变站的交流母线连接到弱交流电网时,在运行过程中更容易发生换相失败故障,严重影响电网安全运行。改进高压直流输电控制,从而减少换相失败发生的可能性并提高系统故障恢复能力成为目前这类高压直流输电工程的迫切要求。本文提出了一种用于减少换相失败持续时间的直流附加控制策略,将直流电流变化量与熄弧角变化量的关系设计成PI控制器,通过增大故障期间直流电流的变化率,增大熄弧角,从而减少换相失败的持续时间,同时提高直流系统故障后的恢复速度。结合实际工程使用PSCAD进行了建模仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

逆变侧控制策略对换相失败影响的研究

高压直流输电实际工程中稳态运行时逆变侧控制策略主要有2种:定关断角控制策略和定电压控制策略,目前针对2种控制策略对换相失败影响的对比研究较少。基于实际工程参数,分别建立了定关断角和定电压控制策略的高压直流输电PSCAD/EMTDC模型,模型控制系统均按照实际工程控制系统搭建。分析了2种控制策略的控制方式,对比研究了2种控制策略对换相失败的抵御能力以及换相失败后的恢复特性。研究表明,总体来说2种控制策略对换相失败的抵御能力无明显差异,单相故障下定关断角控制策略略优于定电压控制策略;相同故障条件下,定关断角控制策略换相失败持续时间小于定电压控制策略,而定电压控制策略在换相失败恢复时间方面优于定关断角控制策略。研究为以后直流工程控制策略的选择和优化具有一定指导意义。