Computer aided evaluation of pipeline current near toroidal HVDCground electrodes

The effect of the return current of an HVDC toroidal electrode on underground metallic installations such as pipelines and cables is evaluated. In order to quantify the effect of HVDC electrodes on the buried conductor, an equivalent model is first presented that takes into account the electrical properties of the pipeline and its surrounding. In particular, infinitely long pipelines with different coatings are considered. The pipelines are assumed to be continuously buried in homogeneous soil and are located in the vicinity of the HVDC electrode. It is found that the voltage gradient in the vicinity of the electrode results in return currents in grounded conductors, the effects of which can extend several kilometers. Protective coatings reduce stray current from local voltage disturbances but have limited effect against distant electrodes     

直流接地极电流对输电线路接地构件的腐蚀影响研究

研究直流接地极电流对输电线路接地构件的腐蚀影响,并对三峡－华东直流线路的接地极电流对周边电力线路的塔基、拉线锚桩可能靠民的腐蚀进行分析计算,提出减小地电流的防护措施。     

高压直流输电系统接地极不平衡保护改进措施研究

接地极是高压直流输电系统中最重要的组成部分之一。为了提高接地极保护可靠性,根据接地极线路参数及运行特性,提出了一种基于纵联差动保护原理的接地极不平衡保护方法。该方法将互感器装设在接地极引线的近站端和极址端,给出了纵差保护方案和保护判据,优化了保护动作策略,分析了保护动作特性。仿真结果表明,提出的接地极不平衡保护能准确辨识故障类型,准确动作隔离故障,有效降低直流系统停运概率。     

西门子接地极母线差动保护原理及误启动原因

为了解西门子接地极母差保护误动原因,基于贵广直流输电系统接地极母线差动保护(EDP)的配置方式,结合接地极母线差动保护的原理,深入分析了接地极母线差动保护在直流系统不同运行状态下的差流算法和动作判据。根据贵广直流输电系统中接地极母线差动保护与直流站控系统、极控系统之间的相互配合关系及该保护的实际运行情况,认为直流系统运行状态丢失导致该保护的误启动进而提出了直流保护系统对直流系统运行状态识别的改进方法,为日后直流输电系统的安全运行提供借鉴作用。     

复合土壤模型下HVDC系统单极大地运行时的电流分布

土壤结构模型决定了HVDC接地极极址选择、布置形式和地表电位的分布，对分析HVDC单极运行对变压器产生的影响有重要作用。该文利用土壤水平分层和垂直分层后的格林函数，通过镜像法，根据其物理意义推导出在复合分层土壤结构中地表电位的解析公式。海洋在面积上远大于陆地，电阻率很小，对地表电位有影响，会降低靠近海洋附近土壤的电位。根据复合土壤模型和交流电网模型计算得到变压器中性点流过的直流电流，和实测值相符合。靠近海洋层的地表电位受到海洋的影响将下降至接近零电位，导致更多的直流电流从靠近海洋的变压器中性点流出，影响了变压器的正常运行。     

并联型多端直流输电金属回线运行方式*

并联型多端直流输电系统换流器故障后,采用金属回线运行可减小接地极引线电流。与两端直流输电不同的是,并联型多端直流输电系统的金属回线运行方式非常多。以四端并联型多端直流为例,按1～3个换流器故障分类,分别介绍各金属回线运行方式。分析金属回线运行时电流流向。提出在并入开关站的换流站之间采用3根输电线路设计,使得任一换流器故障后均有金属回线运行方式。分析多端系统中换流站共用接地极线的金属回线电流情况,对金属回线电流测点的配置进行建议。     

直流输电地中回流对高速铁路系统影响的仿真研究

随着我国直流输电工程与高速铁路的迅速增加,直流接地极与高速铁路相接近的情况时有发生。为了研究直流输电地中回流对高速铁路系统的影响,通过分析高速铁路系统的构成及直流通路,建立了其电路模型,并通过电磁场方法求解出了该模型的电气参数和直流输电地中电流在其上产生的地电位,将两者相结合构成了直流输电地中回流对高速铁路系统影响的计算模型。基于该模型,计算了高速铁路沿线地电位分布和流经牵引供电系统变压器的直流电流,分析了土壤电阻率、直流接地极距离等因素的影响。研究表明,直流输电地中电流对高铁动车组牵引变压器基本无影响,但对牵引变电所、AT所内和分区所变压器有一定偏磁影响,设计时应重点校验。     

多回直流输电系统地下电流场对长三角地区电网的影响

直流输电线路在系统调试或发生故障情况下,会处于单极大地回路运行方式.从而可能造成部分交流输电系统中的变压器处于直流偏磁状态.针对长三角地区电网随后将有多条特高压直流落点的情况,提出了分析直流单极大地运行时流过交流系统的直流电流分布的数值计算方法,运用该计算方法分析了本区域直流线路以大地为回路运行时,对接地极周围500 kV及220 kV电网可能造成的影响,并提出了缓解直流偏磁的措施.     

计及风电高频保护的送端电网多直流协同频率控制

为解决中国能源与负荷逆向分布问题,大量高压直流输电工程正在建设或已经投运。针对送端电网中可能发生的直流闭锁导致的高频事件,计及风电机组的高频保护约束,研究了进行多回直流协同控制从而抑制电网频率偏移的方法,提出了以各健全直流总功率调制量最小为目标的多直流协同频率控制模型,通过一阶差分近似求解系统最大频率偏移相对于各受控直流功率的灵敏度,优化求解多直流协同频率控制策略。并进一步以某含高比例风电的送端电网为例,验证该方法在送端电网频率控制策略整定中的有效性。     

Optimal power flow solution of two-terminal HVDC systems using genetic algorithm

The usage extensively of high voltage direct current (HVDC) transmission links in recent years makes it necessary further work in this area. Therefore, two-terminal HVDC transmission link is one of most important elements in electrical power systems. HVDC link representation is mostly ignored and simplified for optimal power flow (OPF) studies in power systems. OPF problem of purely alternating current (AC) power systems is defined as minimization of the fuel cost to subjected equality and inequality constraints. Hence, OPF software of purely AC power systems is extended by taking into consideration power transfer control characteristics of HVDC links. In this paper, OPF problem of integrated AC–DC power systems is first solved by genetic algorithm that is a heuristic algorithm based on evolutionary. The proposed method is tested on two test systems which are the modified 5-node test system and the modified WSCC 9-bus test system. In order to show effectiveness and efficiency of the proposed method, the obtained results are compared to that reported in the literature.     

高压直流无接地极运行实现方法

接地极为直流输电系统大地回线运行方式提供电流回路,随着直流输电通道的密集增加,由接地极入地电流引起的油气管网腐蚀、变压器偏磁等问题逐渐增多,严重时将影响电网正常运行方式。文中提出了使用站内接地网代替接地极,直流系统以无接地极方式运行的方案,主要通过直流的控制和保护逻辑来实现。以南方电网±800kV普侨特高压直流工程的实际应用为例,分析了高压直流无接地极运行方案的关键技术难点,设计了通过控制保护核心逻辑修改来实现无接地极运行的方法,并利用实时数字仿真(RTDS)系统对方案进行了仿真验证。改进后的控制保护逻辑已在实际工程实施,效果良好。     

基于反向晶闸管并联保护的变压器中性点直流电流抑制装置

针对直流输电单极大地回路运行方式下造成的接地变压器直流偏磁的问题,提出并研制了一种基于并联晶闸管保护的变压器中性点电容器隔直装置,分析了其拓扑结构和工作原理,由于不需要额外的整流回路和晶闸管关断回路,主回路的拓扑结构得以大量简化,降低了装置的成本,同时该装置采用了纯硬件的集成电路保护和微机保护的完全双重化冗余结构,提高了系统的可靠性和智能性。仿真结果、大电流试验情况和初步现场运行表明,该装置能有效解决由直流输电单极大地回路运行方式下造成的接地变压器直流偏磁的问题,具有很好的工程应用效果。     

基于CSC和VSC的混合多端直流输电系统及其仿真

研究了一种新型混合多端直流输电系统,其换流器可以分男由电压源换流器(VSC)和电流源换流器(CSC)构成,各个换流器之间以并联方式连接.为验证该直流输电模式的有效性和可行性,建立了一个混合三端直流输电系统仿真模型,包含1个电流源整流器、1个电流源逆变器和1个电压源双向换流器,并分别设计了2种控制策略.当采用第1种控制策略,即电流源整流器采用定电流控制,电流源逆变器采用定电流控制,电压源双向换流器采用定直流电压控制和定交流电压控制时,混合多端直流输电系统在启动、稳态运行、直流和交流故障等情况下具有良好的运行特性,不失为一种有效的直流输电模式,能够综合利用常规直流输电和轻型直流输电各自的优点,有效扩展常规直流输电系统的适用范围.     

广域接地极方案初步研究

针对直流落点增多与接地极选址越来越困难的矛盾问题,设计一种新型接地极设计方案——广域接地极。据此,首先建立了广域接地极的等效数学模型,该模型辅以场路耦合算法可以对分流情况和运行工况进行计算。随后根据广东电网直流工程现状和后续直流建设情况构建了广东电网广域接地极,并进行了可行性分析。结果表明,广域接地极辅以合适的均流措施可以满足多回直流共用的需要,且具备长期解决后续直流工程接地极问题的理论可行性,值得进一步研究。     

华中—华东多回HVDC辅助功率/频率控制

在华中-华东多回高压直流(HVDC)输电系统上加装辅助功率/频率控制器具有显著的经济效益。首先阐述了HVDC功率调制的基本原理,然后给出了常规辅助功率/频率控制方案,并通过大规模数字仿真和动模试验验证了该方案的可行性。研究结果显示,加装了辅助功率/频率控制器的华中-华东多回HVDC系统能在两侧交流系统发生大扰动时,实现两侧系统间功率的相互紧急支援,显著改善两侧交流系统频率,并可在多回直流输电线路中实现功率的平稳转移,明显提高了整个华中、华东交直流系统的安全性和经济性。     

地中直流对交流变压器的影响与防范

直流输电系统采用单极大地回路方式运行时,部分入地电流可能会通过毗邻的中性点接地的变压器,形成直流偏磁,从而影响变压器本身乃至整个系统的安全运行。分析了对造成直流偏磁的原理及其对变压器所造成的影响,提出了相关的防范措施,其中一些措施已在工程实际中应用,并取得了良好的效果。     

直流输电系统变压器中性点电流分布的影响因素

直流输电系统单极大地回路运行时,直流电流流过变压器中性点,影响了变压器的运行。该电流的分布受到入地电流、土壤电阻率、变电站接地电阻、变压器等效直流电阻、AC系统网络拓扑和直流电阻参数等因素的影响。为研究这些因素的影响,将土壤模型和交流电网模型结合起来,建立了一个求解变压器中性点直流电流的模型来仿真比较500 kV电网实际数据。计算表明考虑海洋影响后,由于海水的低电阻率,造成处于距离接地极较远而靠近海边的厂站变压器中性点会流过较大的直流电流,而交流电网的拓扑结构造成处于相同地理位置的两变电站主变中性点流过的直流电流不相同。仿真结果解释了部分厂站变压器中性点流过较大直流电流的现象。     

广东电网广域接地极方案研究

针对直流落点增多致使接地极选址越来越困难的矛盾问题,提出广域接地极这一新型接地极设计方案。首先建立了广域接地极的等效数学模型,该模型辅以场路耦合算法可以对电流分配情况和运行工况进行计算。根据广东电网直流工程现状和后续直流建设情况构建了广东电网广域接地极,并进行了可行性分析,结果表明广域接地极辅以合适的均流措施可以满足多回直流共用的需要。广域接地极作为长期解决后续直流工程接地极问题的理论可行性,值得进一步研究。     

直流接地极与大地中金属管道的防护距离

针对直流输电工程接地极对地下金属构件的腐蚀问题,对电腐蚀的特性进行了分析,确定了大地金属构件腐蚀的限值。因海岸与陆地直流接地极计算模型不同,考虑到海洋面积远大于陆地面积,且海水的电阻率远小于大地土壤电阻率,对附近大地电位的分布影响较大,因此海岸直流接地极应根据周围的地质环境建立计算模型。考虑到海洋对大地电位的影响,对大地土壤电位梯度进行了计算,预估了海岸直流接地极与地下金属构件的防护距离。     

南方电网高压直流输电系统调度运行操作分析

南方电网于2008年已经形成“八交四直”的主干网架,是一个典型的交直流并联电力系统。分析了南方电网在正常方式下、事故条件下和特殊情况下高压直流输电系统的运行操作。在正常方式下,直流系统功率调整越须考虑如下几个方面：交流断面限制要求;与交直流功率优化分配有关的安全和经济优化因素;接地极不平衡电流对中性点直接接地主变压器的影响;直流系统的电流限制和降压限制;直流系统的解闭锁操作。特殊情况是指纯直流方式和直流孤岛方式。在直流孤岛方式下系统调控过程中要考虑直流系统运行工况、发生次同步振荡的可能性和直流稳定控制功能的投退等因素;此外,还要应遵从一定的调控要点。