换相失败引起的送端电网暂态过电压抑制措施研究

针对高压直流输电及特高压直流输电过程中暴露出来的直流换相失败引起的送端、弱送端电网暂态过电压问题,提出了3种暂态过电压抑制方案。首先基于灵州-绍兴±800 kV特高压直流工程在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建模型,然后将换流母线电压波动过程分3个阶段分析换相失败引起送端电网暂态过电压机理,最后提出3类抑制暂态过电压方案并对其有效性进行仿真验证,推荐出最具实用价值的方案。     

链式STATCOM对HVDC换相失败的影响分析

目前,考虑多种影响因素并采用详细直流输电控制系统模型,针对STATCOM对换相失败的影响进行定性和定量分析的研究较少。基于实际工程控制逻辑和参数,搭建逆变侧含链式STATCOM的高压直流输电PSCAD/EMTDC模型,考虑STATCOM和高压直流输电功能模块的相互作用以及其他影响因素,以换相失败免疫因子、换相失败持续时间和恢复时间为性能分析指标,对STATCOM影响进行分析评估。研究表明：STATCOM容量不仅直接影响交流系统强度,还影响HVDC系统换相失败预测和低压限流模块的输出大小,从直接和间接两方面影响系统连续换相失败期间和恢复时的运行特性;在一个周期内不同时刻,STATCOM均能有效增强系统抵御换相失败的能力,缩短换相失败持续时间和恢复时间的平均时长分别为0-3ms和7-11ms;相较于单次换相失败,STATCOM对连续换相失败的改善效果更大,而对更为严重的金属性接地故障,由于其容量限制,改善效果不明显。研究对以后直流工程中STATCOM的选择和优化具有一定借鉴作用。     

改善直流换相失败的储能STATCOM技术仿真研究

针对常规STATCOM在交流系统故障时,交流电压跌落导致电容电压大幅下跌,引起STATCOM保护动作,导致其退出运行,抑制LCC-HVDC换相失败效果不理想的问题,结合储能技术与无功补偿技术,提出基于储能的STATCOM技术来避免直流换相失败.首先,分析了储能STATCOM工作原理和数学模型;其次,在模型基础上提出了控制方法;最后,基于实际工程建立了储能STATCOM电磁暂态模型,并进行了仿真分析.仿真结果验证了储能STATCOM对受端母线电压提供了有效的支撑作用,能避免高压直流输电系统换相失败,提高交直流系统运行的稳定性.     

STATCOM改善风电场暂态电压稳定性的研究

提出了恒速异步风电机组和静止同步补偿器的数学模型,使用Matlab中的动态仿真工具Simulink建立了静止同步补偿器的控制模型,以包含风电场的单机无穷大电力系统为例进行了仿真计算,验证了静止同步补偿器对风电场暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明：风电场发生三相短路的大扰动故障时,静止同步补偿器能够有效帮助恒速异步风电机组在故障后恢复机端电压,从而改善风电场的暂态电压稳定性,确保风电机组连续运行。     

一种抑制多馈入直流系统后续换相失败的低压限流单元参数优化策略

多馈入直流输电系统受端换流站电气距离近,直流系统与交流系统之间、直流系统与直流系统之间相互作用也更为复杂.当交流系统较弱时,故障恢复期间提供的无功支撑不足,容易引起多回直流系统发生后续换相失败.配置无功补偿装置,优化控制环节参数等措施均有利于改善直流系统的故障恢复特性.基于此,提出一种抑制多馈入直流系统后续换相失败的低...     

一种抑制HVDC换相失败的STATCOM补偿方案

针对高压直流输电(High Voltage Direct Current, HVDC)系统中的换相失败问题,提出一种STATCOM补偿方案。该方案将星型级联H桥STATCOM中性点直接接地,并入HVDC系统逆变端,从而具备三点优势:保留星型级联H桥STATCOM经济性高的优点;三相独立,可视为三个单相STATCOM,各相换流链独立控制,克服了传统星型级联H桥STATCOM在电网电压不平衡情况下的控制问题;利用HVDC所接入的交流电网的中性点接地的特点构成零序电流通道,不仅可以补偿谐波、正序、负序无功电流,也可以补偿零序无功电流,补偿性能较传统拓扑更为优良。详细分析了该补偿方案在HVDC中的可行性,并推导了电网电压不平衡情况下,换流链电流指令中的零序电流分量。给出了控制策略并通过PSCAD/EMTDC对所提补偿方案用于抑制HVDC换相失败的性能进行验证。     

STATCOM与HVDC综合协调控制策略

目前,针对STATCOM与HVDC协调控制进行详细研究的文献较少。提出了一种兼顾系统暂、稳态特性的STATCOM和HVDC综合协调控制策略,该协调控制策略共包括稳态调压控制、稳态恒无功控制、暂态控制和闭锁控制4种模式,并为进一步抑制换相失败的发生提出暂态控制模式下的附加控制。基于实际工程控制逻辑和参数,搭建逆变侧含链式STATCOM的高压直流输电PSCAD/EMTDC模型,在多种工况下对所提协调控制策略进行仿真验证。研究表明:稳态工况下,该协调控制策略能减少电压波动,提高系统对电压控制的精确度;暂态工况下,该协调控制策略能抑制换相失败的发生,改善系统恢复特性,附加控制的加入能进一步改善系统暂态特性。     

基于虚拟电阻的高压直流换相失败期间送端电网暂态过电压抑制方法

针对高压直流输电系统换相失败易引发送端电网暂态过电压的问题,提出了一种基于虚拟电阻控制的送端电网暂态过电压抑制方法。分析了高压直流系统发生换相失败期间整流站交流侧的无功动态特性及其引发送端电网暂态过压的机理。根据影响暂态过电压水平的关键直流控制变量分析并结合换相裕度边界条件,设计了基于虚拟电阻的送端暂态过压控制器。控制器可根据送端电网暂态过压水平动态调整整流站触发角,实现送端电网的暂态过电压抑制目标。仿真算例表明,所提控制方法通过虚拟电阻环节与常规定电流控制协调配合,能有效抑制换相失败期间送端电网暂态过电压水平。     

接地故障下的SVC优化设计及其对后续换相失败控制策略

针对高压直流输电建设过程中存在的运行风险与故障影响,以交流侧常见的接地故障为问题导向,探索静止无功补偿器(SVC)的优化设计方法及其新型控制策略,以提高直流输电系统抵御后续换相失败的能力,保证接地故障条件下输电系统的运行稳定性。以故障发生时的换流母线电压跌落为判别依据,理论分析与结果对比表明通过合理配置固定电容器组(FC)和晶闸管控制电抗(TCR)中电感的容量,并对无功补偿过程中的FC切换与TCR触发角进行逻辑优化控制,不仅可以有效抵御后续换相失败的风险,还能解决SVC补偿过程中的电压“反调”。     

抑制HVDC换相失败送端过电压的参数优化

为抑制高压直流输电系统换相失败引起的送端暂态过电压,提出一种基于蜻蜓算法的直流控制环节参数优化。首先分析换相失败后系统主要参数变化,整流站与系统交换无功和送端母线电压密切相关;其次结合时域仿真模型,以整流站与系统交换无功功率最小为目标,基于加入飞行表达式的蜻蜓算法对整流侧电流控制（CCA）和低压限流控制（VDCOL）环节的控制参数进行智能优化;然后将蜻蜓算法与灰狼算法、多元宇宙优化算法对比;最后在MATLAB/Simulink仿真环境中进行验证,仿真结果表明,蜻蜓算法优化后的控制参数能更好地抑制暂态压升,且降低幅值优于灰狼算法和多元宇宙优化算法。     

HVDC换相失败时受端电网的电压与频率联合控制策略

文中研究了直流换相失败时,HVDC受端电网的电压与频率联合控制策略。直流换相失败会引发直流功率的短暂中断,导致受端电网交流电压与频率的大幅波动。因此,亟需快速的有功与无功支撑。本文提出了一种调相机-储能联合系统的控制策略,通过设置合理的控制参数来实现协调性。该策略能快速提供大量的有功无功,减小电压与频率的跌落,加速直流输电系统发生换相失败故障后的恢复过程。仿真结果表明该策略能实现有功无功输出目标在储能和调相机之间的合理分配,减小直流换相失败对受端电网的冲击。     

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。     

基于暂态直流电流预测的换相失败临界电压瞬时值判据

目前高压直流输电换相失败临界电压普遍采用稳态或准稳态判据,缺乏计及故障后直流电流响应特性的暂态判据.研究了直流线路平波电抗和对地电容等储能元件充放电效应对于直流电流的影响,建立了拉式空间下直流线路的等值模型,提出了交流系统对称故障下的直流电流暂态预测算法,并采用Stehfest算法进行拉式逆变换,得到故障过程中直流电流...     

HVDC输电系统换相失败的故障合闸角影响机理

在交直流混合系统中,交流系统故障是引起直流系统发生换相失败故障的主要原因.从换相电压时间面积的角度,揭示了故障合闸角对换相失败影响的机理,指出了换相电压时间面积可作为评价直流系统抵御换相失败能力强弱的指标;在不同的交直流系统结构、参数、运行条件和故障情况下,故障合闸角对换相失败影响程度不同.应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,基于CIGRE高压直流(HVDC)输电系统标准模型,进行了大量仿真验证,证明了理论分析和判据的正确性,为交直流系统相互作用的分析、提高直流系统抵御换相失败能力的研究、直流控制系统参数的整定以及受端交流电网继电保护运行特性的研究提供了理论研究的参考.     

换流阀设备换相失败故障的暂态分析

换相失败故障发生后引起的的故障电流会对直流输电系统带来严重影响.目前,对换相失败故障发生后暂态机制的研究主要针对的是作为理想开关的换流器,文章利用叠加原理和等效分析的方法考虑了实际阀参数对故障电流的影响,并通过建立考虑实际换流阀的12脉动换流器的PSCAD仿真模型,将仿真波形与理论分析结果进行对比,验证了理论分析方法的正确性.     

高压直流输电系统换相失败的仿真研究

换相失败是直流输电系统逆变器最常见的故障,当逆变器联接于弱交流系统时换相失败更容易发生,而以往的研究重点是换相失败的机理及数学推导,缺乏相应的仿真验证。为此,通过电磁暂态仿真研究了广泛使用的换相失败解析表达式及其不同短路情况下的误差。结果表明:三相短路时最小电压降的计算公式与仿真结果相吻合,而单相接地故障时最小电压降的计算结果与仿真有一定误差;理论计算结果稍偏保守,但是仍然能够作为反映换相失败的一个指标。在此基础上分析研究直流控制系统对连续换相失败影响的结果表明:增大逆变站控制器增益和减小其时间常数均可以抑制换相失败的发生,有利于逆变侧交流电压的恢复与维持。     

STATCOM对双馈入直流系统运行特性的影响

静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)具有对无功功率进行独立快速控制和提高电压稳定性的特点。将STATCOM接入双馈入直流系统某一逆变站交流母线,建立含STATCOM的双馈入直流系统模型,推导了整个系统稳态功率传输的数学模型。通过理论分析和PSCAD/EMTDC仿真,详细研究短路比、直流落点间的电气距离等因素对双馈入直流系统运行指标的影响。并提出利用最大传输有功功率增加量来分析STATCOM对不同短路比时最大传输有功功率的影响。研究表明:STATCOM的接入可以等效的增大直流子系统所馈入交流系统的强度,增大直流子系统的稳定运行区域,改善其换相失败免疫能力,抑制暂态过电压,从而有效改善双馈入直流系统的稳态和暂态运行特性。     

换相失败预测控制对电压稳定性影响及优化措施

对于直流馈入受端电网,避免换相失败与维持电压稳定是两个重要问题。为降低换相失败发生风险,实际直流控制系统通常配置有换相失败预测控制功能模块。扰动过程中,预测控制通过减小逆变器触发角α,增大换相裕度。这一控制将改变逆变站无功特性,甚至影响受端电网电压稳定性。文中基于实际工程的直流控制系统,建立了特高压直流仿真模型;揭示了换相失败预测控制及预测参数对逆变站非线性无功轨迹和电压稳定性的影响;在此基础上,提出了改善逆变站大扰动无功需求特性的预测参数优化措施。特高压直流受端电网大扰动时域仿真结果,验证了优化预测控制参数提升受端电网电压稳定性的有效性。     

交流系统故障对德宝HVDC换相失败的影响分析

针对交流系统故障可能导致换流站换相失败的问题,在德阳换流站及四川电网实际设备情况的基础上建立仿真模型,通过对西北电网进行等值处理,利用关断角判断法,分析了四川500 kV电网在发生线路对称故障、不对称故障及严重故障情况下德阳换流站换相失败的可能性。仿真结果表明,由于四川电网系统足够坚强,在正常情况下,四川电网交流侧故障不会引起德阳换流站发生换相失败。