基于频率相关网络等值的电磁–机电暂态解耦混合仿真

机电暂态稳定分析程序和电磁暂态程序均不能单独用于大规模交直流系统的仿真研究。开发一套基于频率相关网络等值的电磁–机电暂态解耦混合仿真系统。首先,介绍该系统的功能框架和软件模块构成。其次,给出电磁暂态侧和机电暂态侧等值电路的求取方法。然后,讨论传统诺顿等值电路与频率相关网络等值的区别,并介绍系统仿真交互时序与仿真流程。最后,采用一个纯交流系统和一个交直流混合系统的算例检验基于频率相关网络等值的混合仿真系统的仿真精度。     

HVDC馈入及其换相失败对交流电网选相元件的影响分析

在交直流互联电网中,交、直流系统之间的相互作用以及直流换相失败将导致逆变侧交流电流呈现新的故障特征,进而对交流电网保护造成不利影响。从开关函数调制理论的角度出发,研究了交流系统故障时刻对于发生换相失败的换流阀组所属相别的影响,计算了故障暂态及稳态阶段逆变器三相开关函数工频量,进而分析了注入逆变侧交流系统等值工频电流的暂态及稳态故障特征。基于上述内容,分析指出当现有突变量选相元件以及稳态序分量选相元件应用于交直流互联电网时,由于交流系统故障时刻以及直流系统换相失败程度的影响,选相元件将出现误判故障类型甚至误选相的情况。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性。     

HVDC馈入及其换相失败对交流电网选相元件的影响分析EI北大核心CSCD

在交直流互联电网中,交、直流系统之间的相互作用以及直流换相失败将导致逆变侧交流电流呈现新的故障特征,进而对交流电网保护造成不利影响。从开关函数调制理论的角度出发,研究了交流系统故障时刻对于发生换相失败的换流阀组所属相别的影响,计算了故障暂态及稳态阶段逆变器三相开关函数工频量,进而分析了注入逆变侧交流系统等值工频电流的暂态及稳态故障特征。基于上述内容,分析指出当现有突变量选相元件以及稳态序分量选相元件应用于交直流互联电网时,由于交流系统故障时刻以及直流系统换相失败程度的影响,选相元件将出现误判故障类型甚至误选相的情况。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性。     

交直流互联系统对距离保护动作特性的影响分析及对策

交直流互联系统换相失败时引起的电磁暂态过程与纯交流环境时不同,从而对交流工频量的距离保护的动作行为产生影响。通过引入象限的概念,分析了换相失败期间逆变器交流侧等值工频电流的暂态特性,然后详细研究了考虑零序补偿电流下换相失败对距离保护的具体影响,分析结果表明,换相失败对距离保护的影响主要与故障位置以及过渡电阻的大小有关;并提出了基于零序方向元件及基于测量电抗变化的"纵续"动作的解决措施。大量的PSCAD/EMTDC仿真结果验证了结论的正确性。     

HVDC系统换相失败对交流电网继电保护影响的机理分析

在交直流互联系统中,交流电网故障引发的直流换相失败可导致交流电网保护不正确动作。分析建立了换相失败情况下逆变器的开关函数模型和直流电流暂态变化模型;根据调制理论及卷积定理,推导出了换相失败情况下直流系统注入交流电网的等值工频及工频变化量电流的动态相量模型;通过分析表明该等值工频及工频变化量电流的变化特性有别于纯交流系统,可能造成交流电网故障引发换相失败时交流电网保护的不正确动作;最后,结合两种具体的交流电网保护,分析了直流换相失败导致交流电网保护不正确动作的机理,为交直流系统继电保护策略研究提供了理论基础。     

特高压交直流输电系统暂态混合仿真研究

随着电力系统发展,纯机电暂态和电磁暂态仿真在分析大规模特高压交直流混合电网时已呈现明显不足。为了准确分析特高压交直流输电系统的动态特性,文中基于电力系统全数字实时仿真平台(ADPSS)搭建了特高压交直流输电系统的机电—电磁暂态混合仿真模型,并对整流侧和逆变侧交流母线故障进行了仿真分析。结果表明通过机电—电磁暂态混合模型仿真结果输出,能够有效体现直流系统整体以及局部的各个元器件的详细动态过程,为特高压交直流系统的稳定控制提供技术理论支撑。     

基于动态相量理论的高压直流系统换相失败暂态特性

在交直流互联电网中,受端交流电网故障很有可能会引发直流系统换相失败。基于动态相量理论和开关函数方法,建立换相失败下直流系统注入交流电网的等值工频电流的模型。结合直流系统换相过程的机理,分别分析了临界换相失败、轻微换相失败、较严重换相失败和严重换相失败这4种典型换相失败场景下的换流桥电流开关函数表达式,以及相应的故障等值工频电流的暂态特性,通过分析表明该等值工频电流的暂态特性有别于纯交流系统。最后,利用国际大电网会议的高压直流输电标准化测试系统,验证了理论分析的正确性。     

适用于混合仿真的戴维南等值阻抗改进求取算法

由于基于机电暂态数据获得的机电侧系统戴维南等值阻抗参数难以体现接口发生故障后机电侧系统的电磁暂态特性,文中提出了一种基于电磁暂态短路仿真的机电-电磁暂态混合仿真机电侧戴维南等值阻抗改进求取算法。该算法是基于一种不受各次谐波影响的系统时间常数求取方法,通过全电磁暂态模型的接口位置设置2次不同接地电阻的三相短路故障,联立时间常数方程计算得到机电侧系统的等值阻抗信息。与传统的基于机电暂态模型通过单位电流注入法计算出的等值阻抗相比,文中方法计算出的等值阻抗能够更准确地体现接口发生接地故障后机电侧系统的电磁暂态特性,从而提升了机电-电磁暂态混合仿真故障期间和故障后的仿真精度。     

HVDC引起次同步振荡暂态扰动风险的机理分析

该文揭示一种由高压直流输电系统(high voltage DC,HVDC)引起的次同步振荡暂态扰动风险的产生机理。首先分析逆变侧交流系统扰动时,HVDC逆变站换流阀组的电流更替规律,从而得到交流系统故障造成逆变侧换相失败时,HVDC交、直流系统的等值回路。等值回路分析表明,换相失败发生时,直流线路等效短路,同时逆变侧交流系统部分或全部等效开路,并且直流短路电流全部由整流侧交流系统经三相整流桥提供。因此,流入整流桥的交流电流远大于正常值,会造成整流站附近发电机功率和转矩的暂态冲击,激发初值较高的轴系扭振,形成次同步振荡暂态扰动风险。采用时域仿真方法验证了HVDC电流更替规律和等值回路的分析结论,并仿真再现了实际系统中发生的由HVDC引起的次同步振荡暂态扰动现象。文中的研究成果为交直流互联系统次同步振荡风险预测和分析提供了新的理论依据。     

交直流互联电网暂态功率倒向及对继电保护的影响

由于交直流系统的相互作用，在交流输电系统中出现暂态功率倒向并导致纵联方向保护误动事件的实例已经出现。基于国际大电网会议（CIGRE）直流输电标准测试系统，研究当逆变侧交流系统故障时，直流输电系统的响应特性及交流输电系统的故障电气特征。分析了交直流互联电网环境下，在交流系统故障的暂态过程中暂态功率倒向的机理、交流故障特征量的变化及对继电保护的影响，并提出了可采取的技术措施。     

提高暂态稳定性的VSC-HVDC功率附加滑模控制方法

利用直流功率快速可控的特点提高交流系统的暂态稳定性已成为交直流系统的重要研究方向.以多机交直流系统为研究对象,提出了一种提高暂态稳定性的柔性直流输电(VSC-HVDC)有功控制方法.借助VSC-HVDC接地导纳模型和对节点导纳矩阵的收缩,推导包含其整流站功率特性和拓扑信息的系统等值机械功率变化量的表达式,建立了分析整流...     

兴安直流工程交直流系统谐振影响因素分析及其抑制措施

针对兴安直流工程出现的谐振放大问题,研究了谐振抑制机理。基于同时考虑送、受端交流系统和直流系统的阻抗等值网络,通过频率扫描法研究等值网络的阻抗特性和谐振抑制稳定性,结果证实兴安直流工程交直流系统在特定频率附近存在谐振风险,与暂态仿真结果和现场振荡现象一致。对直流振荡特性的影响因素进行了仿真分析,提出改造直流侧网络阻抗的谐振抑制方法。仿真结果验证了所提策略对谐振抑制的有效性。最后,将所提策略应用于兴安直流工程,典型运行方式下未再出现谐振现象。     

兴安直流工程交直流系统谐振影响因素分析及其抑制措施

针对兴安直流工程出现的谐振放大问题，研究了谐振抑制机理。基于同时考虑送、受端交流系统和直流系统的阻抗等值网络，通过频率扫描法研究等值网络的阻抗特性和谐振抑制稳定性，结果证实兴安直流工程交直流系统在特定频率附近存在谐振风险，与暂态仿真结果和现场振荡现象一致。对直流振荡特性的影响因素进行了仿真分析，提出改造直流侧网络阻抗的谐振抑制方法。仿真结果验证了所提策略对谐振抑制的有效性。最后，将所提策略应用于兴安直流工程，典型运行方式下未再出现谐振现象。     

单相重合时序对特高压交直流并联系统暂稳影响的机理分析

重合闸时序对特高压交直流并联系统暂态稳定性有较大的影响,为探讨其内在机理,构造了单机特高压交直流并联输电无穷大系统,采用开关函数法推导出直流系统的等值交流阻抗,得到了系统电磁功率的解析表达式.通过分析一回交流线路发生单相永久接地故障、故障相跳闸、故障相重合于永久故障、三相跳闸的整个过程中发电机的功角变化特性,利用等面积法则从机理上阐述了重合时序对系统功角稳定性的影响.提出了单相重合时序设置判据,即使系统等值阻抗较小的一侧首先重合,以期减小系统的加速面积,提高并联系统的暂态功角稳定性.在单机特高压交直流并联无穷大系统和2010年南方电网中,对该判据的正确性和有效性进行了仿真验证.     

适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法及其在华东电网的应用

电磁暂态仿真能准确模拟交直流系统在不对称故障下的动态特性，为减小仿真计算量，提高仿真效率，需对大规模系统进行等值简化。提出了一种适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法，该方法基于物理等效的动态等值技术，改进了低压网络标准等值结构，考虑了不对称短路故障时的负序和零序电流，采用了一种工程实用的等值发电机参数聚合和控制器模型选取方法，实现了等值前后主网各序网络阻抗相等，提高了等值系统在不对称故障下的仿真精度。该等值方法在网络简化过程中不会产生负电阻支路，同时避免了等值变压器负电阻和负电抗的出现，等值后的系统可直接用于电磁暂态仿真。最后开发了相应的等值软件，并将其应用于华东电网，等值结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

实用柔性直流输电系统建模与仿真算法

针对两端VSC-HVDC系统结构和控制量特征,提出了一种实用的交直流混合系统潮流求解算法,算法效率高且不会影响原系统收敛特性;建立了以VSC与交流系统接口、直流侧输电系统以及控制系统为主要模块的机电暂态仿真模型,并提出基于小步长积分的动态特性精确模拟算法,与电磁暂态仿真结果对比,验证了模型与算法的有效性。交直流混联系统仿真表明,配置附加控制器后,利用VSC-HVDC快速功率可控性,可提高混联电网稳定特性。     

大规模交直流系统电磁暂态仿真关键技术

为了准确模拟交直流系统的交互影响特性,有必要采用电磁暂态仿真分析方法。提出了一种将机电暂态仿真模型数据快速转换成对应的电磁暂态模型数据的方法。先在PSS/E中对大规模交直流系统进行等值简化,再将PSS/E中简化后的系统通过编程方法快速转换为PSCAD/EMTDC中电磁暂态仿真模型,最终在PSCAD/EMTDC中搭建出详细的交直流系统电磁暂态模型。运用所提方法对一个实际电网进行稳态验证和三相对称交流故障下的暂态仿真计算,验证结果表明,通过所提方法转换得到的PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果与PSS/E机电暂态仿真结果一致,证明利用所提方法搭建的电磁暂态仿真模型是有效的。     

VSC-HVDC与平行架设交流线路基频电磁感应边界条件

推导及分析了交流输电线路与VSC-HVDC平行架设系统基频电磁感应边界条件。通过换流器开关函数及调制理论,得出电压源型换流器直流侧基频等值电路阻抗(导纳)矩阵。该等值电路阻抗矩阵可用于与分布式传输线二端口传递函数方程联立求解,从而对直流线路感应电压、电流大小进行频域参数分析。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态软件仿真,得出只计及换流器开关函数基频成分的换流器直流侧基频等值电路,对于分析交直流平行架设系统基频感应电压、电流传递是准确有效的,从而验证了该等值电路的正确性与该方法的可行性。     

大规模交直流混联电网暂态特性仿真分析

为了详细研究大规模交直流混联电网中交流线路故障后对继电保护的影响,需要首先对其电气暂态特性进行深入研究。基于实测参数,在ADPSS上建立了HD地区交直流混联电网机电-电磁暂态混合仿真模型,在故障仿真的基础上研究了交流故障引起的多条直流系统换相失败期间交流系统的暂态电气特性。仿真研究结果表明,对于交直流集中落点的负荷中心,交流系统故障期间会引起局部电网电压跌落,造成相关的多条直流线路换相失败,进而引起换相失败期间交流暂态特征以及系统等效序阻抗变化,为下一步研究换相失败对交流保护的影响奠定了基础。