两种可适用于分层接入的特高压直流输电控制系统

直流的分层接入方式将特高压直流输电线路接入不同电压等级电网,作为一种新的网络结构,其控制系统需要重新设计。本文结合传统的特高压直流输电控制系统详细分析了分层接入方式下特高压直流系统的控制系统,并介绍了工程中广泛使用的两种技术路线,据此设计了两种不同的特高压直流输电分层接入方式下的控制系统。基于PSCAD\EMTDC的仿真平台,本文针对两种控制系统建立了详细的仿真模型,并分析了控制系统之间的差异。研究发现分层接入方式下逆变侧的控制系统较常规特高压直流输电控制系统有一定差异,本文设计的控制系统均可以满足分层接入的方式下,直流输电控制系统对于控制的要求。     

网侧分层接入500kV/1000kV交流电网的特高压直流系统控制保护方案

受端分层接入500 kV/1000 kV不同电压等级交流电网的特高压直流接线方式在世界上属于首创,其控制保护没有可借鉴的经验。系统研究了该种接线方式的直流控制保护系统方案。分析了特高压直流受端网侧分层接入500 kV/1000 kV交流系统接线方式对直流控制保护的特殊要求,提出了网侧分层接入特高压直流控制保护系统的分层结构和功能配置方案,分析了功率正送和功率反送运行方式下直流控制策略的差异,提出了适用于正、反送运行方式的直流控制策略。对分层接入控制系统的关键功能,如阀组间电压平衡控制、分接头控制、无功控制、功率转移及分配等功能进行了分析和研究,提出了各功能的原理及实现方法。提出了受端分层接入直流工程直流保护的分区和功能配置,以及与常规特高压直流工程的差异。最后对直流场测点配置进行了分析。研究成果已应用于在建的分层接入特高压直流工程。     

特高压直流输电工程系统调试方案研究

向家坝-上海特高压直流输电工程系统具有输送容量大、电压等级高和设备较±500 kV直流输电工程多、现场系统调试运行方式多等特点。对特高压±800kV直流输电工程一次设备和二次设备的特性进行分析,重点分析了控制保护设备性能的特点。借鉴±500kV直流工程系统调试运行方式的经验,结合特高压直流输电工程的特点,对特高压直流输电工程系统调试方案进行了分析研究,提出了系统调试方案编制建议;并对系统调试试验项目优化组合进行了分析,提出了优化组合原则。     

受端分层接入的特高压直流系统无功控制策略分析

特高压鲁固直流是世界上首批受端分层接入的输电工程,受端广固换流站高、低压换流器分层接入500 kV/1 000 kV两个不同交流系统,直流控制应对两个交流系统实现独立的无功控制,分别配置500 kV和1 000 kV系统无功控制系统,两个系统的无功控制可在同一硬件装置中实现。500 kV和1 000 kV系统无功控制以各自交流母线的无功交换或电压作为控制目标。分析分层接入系统无功控制配置与控制策略,为今后分层接入特高压直流系统研究设计提供参考。     

含分层接入特高压直流的交直流混联电网机电— 电磁暂态混合仿真研究

特高压直流分层接入系统在提升受端电网电压支撑的同时也带来了不同层间系统耦合关系复杂等问题。为准确研究特高压分层接入后交直流混联系统运行特性,结合±800 kV雅中—江西分层接入特高压直流输电工程,基于ADPSS搭建含特高压分层直流输电系统的交直流电网混合仿真模型。首先通过仿真对比验证了纯电磁暂态模型的正确性。然后对比分析关断角独立控制指令阶跃响应下混合仿真模型和纯电磁暂态模型的仿真结果,验证了混合仿真模型的准确性和优越性。最后与机电暂态模型进行故障仿真对比。仿真分析表明,混合仿真能够准确反映特高压直流分层接入后混联系统动态特性,提供很好的仿真模型基础。     

特高压直流分层接入方式下稳态特性研究

探讨了特高压直流分层接入方式下交流系统逆变侧换流母线间电压相互作用影响关系的求解方法,并得出相互作用因子数学表达式。通过PSCAD仿真验证了所求的相互作用因子的准确性。分析了分层接入时,2组换流器采用不同控制方式时对相互作用因子的影响。根据所求的相互作用因子,得出分层接入时系统短路比。特高压直流分层接入方式下,在保持直流输电总功率不变的同时,当分层接入不同的受端系统时,可以使总功率在1000 kV与500 kV两级电网重新分配。最后分析了潮流重新分布时,特高压直流分层接入方式对系统换流器换相失败的影响。     

分层接入方式下锡泰特高压直流输电系统阀组电压平衡控制

锡盟—泰州±800kV特高压直流输电工程,采用分层接入的方式,在泰州换流站分别接入1 000kV和500kV交流电网。在这种新型电路结构下,如何保证单极中接入不同电压等级交流电网的两个串联阀组的直流电压均衡,对于直流输电系统的安全稳定运行是非常重要的。结合锡盟—泰州直流工程,在分析直流输电系统控制策略的基础上,对分层接入的阀组电压平衡控制进行研究,提出了电压平衡控制策略和中点分压器容错处理方法。通过RTDS建模试验验证了控制策略的正确性,并在锡盟—泰州特高压直流工程获得应用。     

UHVDC分极分层接入方式及其运行特性

在现有分层接入方式的基础上,提出分极分层接入方式。首先对特高压直流输电接入受端电网的两种分层接入方式,从经济性、多馈入短路比指标方面进行对比分析。继而基于PSCAD/EMTDC仿真平台,对分层接入500kV/1 000kV受端电网的±800kV特高压直流输电系统搭建了两种分层接入方式的仿真系统。最后对两种分层接入方式的特高压直流输电系统的稳态、动态及暂态特性进行比较分析。研究结果表明:分极分层接入方式不仅能有效提高受端电网的多馈入短路比,增强受端电网的电压支撑能力,而且具有良好的稳态及动态响应,更重要的是能够实现两个逆变站换相失败的分层隔离,提高特高压直流输电运行的可靠性。文中针对分极分层接入方式中单极停运或双极功率不平衡时接地极电流过大的不足,提出了抑制接地极电流的措施。     

特高压直流分层接入交流电网

<正>特高压直流分层接入交流电网,其逆变站采用分层接入1000 kV及500 kV交流电网的方式,可实现特高压直流功率输送的优化,提高受端交流系统电压支撑能力,引导潮流合理分布。锡盟-泰州±800 kV特高压直流属于多端直流输电模式。该工程的特高压泰州换流站是世界上首座千万千瓦级分层接入1000 kV和500 kV     

云广特高压直流系统基本控制方式异常切换分析

控制系统在高压直流输电系统中占有极其重要的地位,保证直流输电系统的基本控制策略得以实现,是高压直流输电系统的核心部分。分析了特高压直流输电系统直流电流参考值改变对基本控制方式的影响,结合云广特高压直流工程现场调试的故障记录数据,对其基本控制方式异常切换导致阀组闭锁进行了详细分析。针对分析出的结果,提出了修改直流控制系统控制逻辑等切实可行的改进措施,这对未来特高压直流输电工程的实施有较大的参考价值。     

特高压直流工程的换流器并联融冰方式与试验研究

输电线路覆冰灾害严重影响特高压直流输电系统的正常运行。介绍目前特高压直流输电工程所使用的线路防冰的运行方式。对换流器并联融冰运行方式的效果进行分析计算,提出了融冰运行方式下的控制保护策略,并通过基于实时数字仿真器（real time digital simulator,RTDS）高压直流输电系统仿真平台对融冰运行方式进行试验验证。在锦苏特高压直流输电工程系统调试阶段对换流器并联融冰运行方式进行了现场试验。仿真试验与现场试验的结果均证明换流器并联融冰运行方式可行、有效。     

分层接入特高压直流输电系统协调控制策略研究

分层接入方式的特高压直流输电系统能够提高多馈入直流输电系统的电压支撑能力,并缓解多馈入直流同时或级联换相失败问题,在工程中得到了应用。建立分层接入方式的特高压直流输电系统模型,研究了高低端逆变器同时换相失败发生的耦合机理。然后,提出基于逆变侧关断角的分层接入特高压直流输电系统高低端逆变器间的协调控制策略。基于PSCAD/EMTDC仿真研究了所提协调控制策略的作用效果,结果表明,所提出的基于逆变侧关断角的协调控制策略能够有效降低分层接入方式的特高压直流输电系统中高低端逆变器同时发生换相失败的概率。     

特高压直流输电控制系统结构配置分析

为了提高特高压直流输电系统可靠性,对特高压直流控制系统结构配置进行了分析。在常规直流输电控制系统的基础上提出3种特高压直流控制系统的结构配置方案,并在主机数、负载率、可靠性、信息交换量和系统复杂度方面进行了对比,得到双极/极控制与高低压12脉动阀组控制独立设置的直流控制系统优化配置方案。通过对控制系统进行分层设置及软件合理分布,降低了控制系统各部分之间的耦合,提高了系统可靠性。该优化配置方案在±800 kV特高压仿真系统控制样机上得到了验证,研究成果将运用于实际工程,以满足特高压直流系统高可靠性的要求。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证

特高压电网的快速发展对直流输电工程动态特性的仿真提出了更高需求。文中提出了接入多直流控制保护的大规模交直流电网数模混合仿真平台建设技术方案,并从直流输电工程控制保护装置简化原则、数模混合仿真接口技术、直流输电系统一次建模要求等方面提出了适用于接入大规模仿真电网的直流输电工程数模混合仿真建模方法。选择宾金特高压直流工程现场调试的典型故障,将直流输电工程数模混合仿真结果与现场波形进行了详细对比,对比结果表明直流输电数模混合仿真模型的动态响应特性与实际工程的动作特性高度吻合,能够真实再现实际系统情况,可以较为准确地仿真交直流相互影响的现象,为交直流电网安全稳定运行提供强有力的技术支撑,同时可以作为其他数字仿真模型的校准工具。     

同步调相机对特高压直流输电系统最大传输功率的影响

为了研究同步调相机对特高压直流输电系统最大传输功率的影响,建立了含同步调相机的分层接入特高压直流输电系统模型,得到了系统稳态功率传输数学模型,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了数学模型的正确性。采用最大传输有功功率增加量指标,研究了系统短路比和同步调相机容量对分层接入特高压直流输电系统最大传输有功功率的影响。最大传输功率与分层接入特高压直流输电系统静态稳定裕度相关,为了研究同步调相机对分层接入特高压直流输电系统静态稳定裕度的影响,提出了直流输电系统的静态稳定储备系数,在500 kV侧系统短路比为3条件下,投入300MVA同步调相机比不投入时分层接入特高压直流输电系统静态稳定储备系数提高了2.14%,结果表明,接入同步调相机可以有效提高分层接入特高压直流输电系统的最大传输功率和静态稳定裕度。     

特高压直流分层接入方式在多馈入直流电网的应用研究

随着我国特高压交直流技术的广泛应用,多馈入直流集中落入受端负荷中心将是未来我国电网发展所面临的重要问题。为从电网结构上有效解决多馈入直流系统的问题,提出一种特高压直流分层接入交流电网的方式。研究分层接入方式直流多馈入短路比计算方法的适用性,从理论上对比特高压直流不同接入方式下多馈入直流电网的系统特性,证明特高压直流分层接入方式有助于提高多馈入直流系统的电压支撑能力,引导潮流在1000kV与500kV层级间合理分布。结合国家电网规划,仿真验证了特高压直流分层接入方式的优势。     

基于PSCAD／EMTDC仿真平台的特高压直流输电控制系统研究

以云广±800kV特高压直流输电系统为研究对象,利用PSCAD／EMTDC仿真软件建立交流系统、换流器、换流变压器、交直流滤波器、直流平波电抗器、直流输电线路的仿真模型,研究直流控制分层控制原理及其在PSCAD／EMTDC中的等效实现方法,利用该仿真平台进行云广±800kV特高压直流输电系统的控制系统建模。将基于本平台搭建的电磁暂态模型与实际工程系统调试时的波形进行了对比,证明该平台与工程实际控制保护系统功能等效。基于该平台进行直流工程控制系统仿真的结果可信,有利于更深入的研究高压直流输电的控制与保护系统并对分析结果进行仿真验证,具有工程实际指导意义。     

特高压直流输电分极接入运行特性分析

为了从电网结构上有效解决传统两端特高压直流输电系统因大容量功率传输对受端交流系统冲击较大的问题,该文提出了采取分极接入交流电网的方式,将直流功率输送至2个不同区域、不同电压等级的电网中。建立了分极接入模式下交直流系统的等效模型,给出了分极接入短路比定义,并分析了分极接入模式下短路比对功率传输能力的影响;基于对特高压直流输电控制系统分层结构的分析,对分极接入控制系统结构配置方案进行优化;以河南电网2020年规划为依据,应用PSCAD/EM TDC仿真验证了控制策略的合理性并对故障响应进行了分析,研究一极发生故障对健全极功率传输的影响,验证了分极接入的优势,为特高压直流输电的电网规划提供设计参考。     

基于RTDS和实际控制系统的±800 kV直流输电系统仿真

电力系统仿真是研究电力系统特征和电力控制技术的主要手段。为深入研究特高压直流输电技术和特高压交直流混联系统的特性,基于实时数字仿真器RTDS和南瑞继保自主研发制造的世界上首台±800kV直流控制保护样机搭建了±800kV直流输电系统的闭环仿真系统模型。由于能够在任何工况下准确模拟直流输电系统行为的仿真方法只有电磁暂态仿真,所建基于RTDS的仿真模型较之机电暂态仿真模型能够提供更深刻和准确的仿真结果;由于考虑了实际UHVDC控制与保护设备的控制作用,仿真将更能反映实际交直流系统的动态特性和更具备实际工程的参考价值。基于南方电网云广特高压直流输电系统的"孤岛运行"方式参数的仿真分析进行了必要的说明,阐明了所搭建的闭环特高压直流仿真系统可用于研究特高压直流控制保护技术和全面分析特高压直流输电系统的特征。     

向家坝—上海±800kV特高压直流输电工程系统调试技术分析

对世界上输送容量最大、输电距离最长的±800 kV特高压直流输电工程"向家坝—上海特高压直流输电工程"的系统调试进行了介绍,包括系统计算分析、系统调试方案和现场调试实施计划编写以及现场系统调试情况等;对现场系统调试分阶段完成的试验项目进行了分类,对每一类试验项目的结果进行了分析,并给出了结论。对系统调试过程中的主要技术问题,特别是大负荷试验过程中发现的问题进行了详细探讨。这些问题的解决保证了特高压直流输电工程系统调试的顺利进行和工程的按期投入运行。