三沪直流工程无功补偿和控制方案

换流站无功补偿与控制研究是高压直流输电系统设计的重要组成部分。无功控制方案和无功功率控制策略的研究目的旨在制定换流站无功设备配置的具体方案, 以保证在各种运行条件下维持换流站无功功率的平衡, 实现规范书提出的换流站无功功率补偿和平衡的要求。无功控制方案研究采用BPA、MainC、Nimscan、RPC 等程序作为计算工具, 研究确定换流站两端交流系统提供和吸收无功功率的能力以及无功补偿和无功平衡的原则, 并用于对无功补偿和无功平衡研究中必须考虑的补偿、平衡方案的设计和校核。在三峡-上海±500 kV 直流工程提出了具体的无功配置与控制策略, 为控制保护系统及交流滤波器设计提供依据.     

基于LCC的高压直流输电换流站无功功率控制策略研究

针对高压直流输电换流站采用投切无功设备控制无功功率导致交流系统与换流站之间存在无功功率交换量的问题,在此基础上提出了以直流电流为主控制量,无功功率交换量和无功设备提供的无功偏差量为反馈量的控制策略.通过计算额定功率下换流站的无功功率消耗量,投切无功设备补偿换流站所需的无功功率,加入提出的控制策略,使其无论是欠补偿还是过补偿,均可实现交流系统与换流站间无功功率零交换.通过电磁暂态仿真软件(PSCAD/EMTDC)仿真研究分析,验证了该控制策略的有效性和合理性.     

高压直流换流站无功消耗及站内补偿装置配置综述

换流站无功补偿、无功平衡对交直流系统正常运行有重要影响,是高压直流输电系统设计的重要内容。论述了换流站站内的无功功率平衡,分析了换流站无功功率消耗的计算方法,讨论了交直流系统的运行参数和运行工况对换流站无功消耗的影响,介绍了交流系统强度及其无功支持能力对高压直流输电无功平衡的作用,结合交流系统无功补偿能力,根据系统强度分析了换流站无功补偿应合理选择的无功补偿装置,并讨论了各种无功补偿装置的类型及其优缺点,最后,总结了无功补偿容量和无功分组的确定原则和方法。     

±500kV换流站无功补偿运行特性与优化策略研究

换流站无功补偿是保证交直流系统正常运行的重要手段。文中研究了宝鸡换流站的无功功率平衡以及换流阀无功功率消耗的机理与计算方法,分析了该换流站在目前的“750 kV固定高抗与66 kV并联电容、电抗和±500 kV换流站交流滤波器补偿”配置模式下的无功功率补偿和系统电压调节过程。对66 kV侧投入并联电抗后,330 kV和750 kV母线电压的变化情况进行了仿真分析。同时,指出了±500 kV直流系统中交流滤波器的投切过程中存在的问题,对存在的问题提出了优化方案,并通过仿真对优化方案进行了验证。     

青藏直流输电无功功率控制PSASP用户自定义建模

基于电力系统分析软件包PSASP,使用其用户自定义功能,建立了详细的无功功率控制模型。该模型为用户自定义高压直流输电模型的一部分,其参照青藏直流系统,并经适当简化而得。主要包括无功功率发生计算模块、无功功率消耗计算模块、无功功率控制模块及换流站无功功率调节控制模块,给出了每个模块的建模方法及建模原则。最后通过在WEPRI-7 七节点系统,仿真验证了无功功率控制用户自定义模型对于交直流系统相互作用及稳定性分析的正确性及必要性。     

HVDC受端换流站动态无功功率恢复特性及控制措施仿真

研究了受端交流系统发生大扰动的情形下,直流换流站动态无功功率的恢复特性及其调控措施。基于准稳态模型分析了换流器无功功率的影响因素,采用某实际直流的EMTDC模型展开仿真研究,阐述恢复期间换流器动态无功功率的共性特征并从控制系统和换流变压器的角度进行机理分析。指出通过优化VDCL控制参数和定熄弧角控制两种途径改善换流站动态无功功率恢复特性的特点和利弊。某实际交直流大电网中的EMTDC仿真结果校验了换流站动态无功功率的共性特征和控制策略的有效性。     

胶东站大组滤波器停用对直流功率影响分析

通过对直流系统无功控制逻辑分析和无功功率需求的计算,结合胶东换流站交流滤波器组的类型,提出在停用某一大组交流滤波器的前提下,胶东换流站相应的最优直流功率运行方案。该方案在实际操作中得到验证,可为其他直流工程提供参考。     

政平换流站无功功率补偿及控制分析

直流输电系统在运行过程中要消耗大量的无功功率,无功功率的补偿是直流输电系统中非常重要的组成部分。文中对三峡-常州±500kV超高压直流输电工程政平换流站无功功率控制软件的功能和控制原理进行了介绍和分析,希望参考政平换流站的运行经验,能够使无功功率控制更广泛的使用到交流输电系统中。     

交流滤波器无功功率有效性监视电路设计

针对换流站交流滤波器测量回路故障导致的无功功率计算失误的情况,设计了一种交流滤波器无功功率监视电路。电路由母线PT、小组交流滤波器CT、测控装置、减法器、绝对值运放电路、窗口比较器以及或门组成。通过将同类型相邻交流滤波器无功功率进行相互比较,并首尾相连形成一个"比较环",实现了各个交流滤波器无功功率之间的相互监视,若出现单个或多个交流滤波器无功功率计算值与其它交流滤波器不同,即启动报警功能。便于监控人员及时发现、及时处置,消除无功过剩或不足对电网的持续影响。     

交直流混合电力系统直流部分的运行优化

本文通过分析交直流混合电力系统中直流部分的运行特点,建立了藉以进行直流部分运行优化的数学模型,并提出了用非线性规划的直接解法进行优化计算的算法。优化计算以换流站吸取的无功功率总和最小为目标函数。     

考虑无功控制特性的交直流电网双解耦潮流计算方法

直流换流站的无功控制策略直接影响交直流电网之间的无功功率交换和电压运行情况,而现有潮流计算方法由于忽略交直流电网之间的无功电压作用,导致计算结果的准确性较低。为此,提出一种考虑直流换流站无功控制特性的交直流电网双解耦潮流计算方法。首先对交直流系统进行功率解耦,交流系统潮流计算时将直流等效为恒功率节点,进而根据交流侧母线电压结果计算换流变压器的分接头;然后将交流系统潮流方程进行PQ解耦,建立包含直流无功控制策略、直流侧潮流方程以及交流系统无功功率约束的无功优化模型,采用内点法求解得到电网电压和直流控制变量的准确解;最后以4回直流接入下的江苏电网为例进行仿真计算,结果证明了所提算法的有效性。     

辽宁绥中电厂改接高岭背靠背换流站华北侧无功控制策略研究

针对高岭换流站绥中电厂由东北侧交流电网改接到华北侧交流电网的情况,通过无功功率平衡分析和潮流计算,从理论上校核了东北侧的无功配置情况,并发现原交流滤波器设计已无法满足换流站的运行要求。对其新增的两组SC电容器共用一个断路器控制的特殊设计,提出了新的无功控制策略。后通过现场试验验证了新的无功控制策略可行有效,新增滤波器能满足高岭换流站大负荷运行的无功消耗。     

高压直流系统低功率运行时的无功控制策略

直流系统低功率运行时受端无功严重过剩,电网稳态电压偏高问题十分严重。对直流系统低功率运行时无功控制策略进行探讨,推导了无功消耗、关断角、换相角、直流电流等变量之间相互关系,计算受端换流站关断角和换流变分接头调节措施对直流无功功率消耗的影响,提出利用直流系统无功消耗的非线性,提高最小关断角可以吸收多余无功,有效解决直流系统低功率运行时的交流电网电压升高问题。     

高压直流输电换流站无功控制系统分析

阐述了无功控制在直流输电换流站中的重要性,介绍了换流站无功控制系统和无功控制的定无功及定电压控制功能。结合南方电网“西电东送”主网架已经建成的3条直流工程换流站中无功控制的应用情况,分析了换流站无功控制与电压控制方式、交流滤波器的配置以及投切控制,通过典型案例分析说明在换流站运行维护工作中无功功率控制应该注意的问题,如在正常情况下,无功控制为自动控制模式,小组交流滤波器为热备用和自动控制模式,此时直流系统运行时严禁将无功控制改为手动模式等。总结了无功功率控制在换流站的运行情况,并针对运行维护中值得注意的问题提出建议,对换流站的建设、运行和维护具有参考价值。     

柔性直流输电系统的振荡模式分析

针对柔性直流(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)输电系统的稳定性问题,分别在电压源型换流站(voltage source converter,VSC)采用不同控制策略时建立了两端VSC-HVDC详细的状态空间模型,全面分析了VSC-HVDC的振荡模式。在不考虑锁相环的情况下采用特征值法计算系统23阶状态矩阵的特征值和阻尼比,基于模态频率和参与因子分析,甄别出VSC-HVDC的主要振荡模式。结果表明,该系统主要包含直流侧的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)模式、q轴电流的SSO模式和定有功功率换流站交流侧d轴电流的超同步振荡模式。当换流站有功功率类控制为定有功功率时,考虑到VSC-HVDC的振荡模式最少、阻尼比最大,定交流电压控制要优于定无功功率控制;当换流站定直流电压控制时,定交流电压控制与定无功功率控制对振荡模式的影响基本相同;VSC-HVDC大部分振荡模式主要与定直流电压控制环节和定有功功率控制换流站的状态变量相关,主要受该侧换流站控制环节的影响。     

基于MMC-HVDC并网风电系统的无功功率支撑研究

为研究柔性直流输电方式对并网双馈风力发电系统的无功功率支撑作用,在分析双馈风力发电并网系统、模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)高压直流输电系统工作原理的基础上,在实时数字仿真(real time digital simulator,RTDS)平台上进行系统建模研究,其中MMC-HVDC系统的整流侧换流站采取定有功和无功功率控制,逆变侧采用定直流电压控制。基于MMC-HVDC的并网双馈风力发电系统模型,研究交流电网处发生故障时,由风电系统内部"背靠背"换流器与MMC-HVDC系统两端换流器的协调交互控制维持直流电压的稳定,满足风电系统无功功率的需求。结果表明换流站间的协调控制策略较好地补偿风电系统的无功功率,同时验证了双端换流站所采取控制策略的有效性。     

海上风力发电MMC-HVDC控制策略研究

对于海上风电场模块化多电平换流器型柔性直流输电(MMC-HVDC)的并网系统,首先介绍了MMCHVDC的基本原理,并分析了MMC的拓扑结构、数学模型及简化等效模型。然后,基于等效模型设计了MMCHVDC换流站的双闭环控制策略,送端换流站MMC1外环采用定直流电压和定无功功率控制,受端换流站MMC2采用定有功功率和定无功功率控制;内环均采用有功、无功功率解耦控制。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真实验模型,仿真结果表明:所设计的MMC-HVDC控制策略实现了有功与无功的完全解耦,MMC1与MMC2的控制策略相互独立,影响较小,并且具有很好的动态响应特性。     

调相机与特高压直流换流站交流滤波器的协调控制策略

在特高压直流换流站配置同步调相机可以给交流电网提供动态支撑、提高系统稳定性,但当前调相机与换流站交流滤波器均为单独控制,两者之间缺乏合理的协调配合。针对此问题,考虑调相机与换流站交流滤波器现有的控制策略及特性,提出一种稳态无功功率协调控制策略。于两者控制系统之间实现数据交互,在确保不影响调相机对交流电网动态支撑作用的前提下,直流控制系统调用调相机稳态无功容量的一部分,与换流站交流滤波器配合进行无功功率平衡控制,充分发挥了调相机的无功补偿作用。最后,通过仿真验证了该策略的有效性。     

云广±800kV直流低负荷无功优化功能运行分析

直流输电系统的低负荷无功优化功能是换流站进行无功补偿和电压控制的一种重要手段。分析了云广±800kV直流低负荷无功优化功能的运行情况,计算直流系统对楚雄换流站附近厂站注入的无功功率及分析其所致的电压灵敏度。结果显示,直流低功率时低负荷无功优化功能可以有效地减少直流向交流系统注入无功功率,改善系统电压水平,丰富电压调控手段。进而对云广±800kV直流低功率解锁时的相关调度调控提出了建议,并对南方电网其他一些高压直流系统开放低负荷无功优化功能的必要性进行了探讨。     

德宝直流德阳换流站无功平衡与站内配置分析

换流站无功平衡对交直流系统的正常运行有着非常重要的影响。德宝直流输电工程是四川和陕西"水火互济"的直流联网工程,优化了两地能源资源配置。根据高压直流输电稳定运行要满足的无功平衡条件,结合交流系统的无功补偿能力,重点分析在不同运行方式下的无功功率消耗和无功补偿装置配置方式,研究德阳换流站分别作为整流站和逆变站运行时的无功平衡,通过计算和数字仿真,验证了德阳换流站的无功补偿容量的正确性和装置配置方案的有效性。