考虑电压无功耦合特性的多馈入系统换相失败预防控制方法

基于晶闸管的高压直流输电(LCC-HVDC)以其在大容量远距离输电的优势得到了广泛应用,直流密集接入交流电网形成了复杂的多馈入直流输电系统.在多馈入直流输电系统中,不同LCC-HVDC间的无功电压耦合关系密切,单回LCC-HVDC换相失败后控制器响应会对相邻LCC-HVDC产生交互影响,可能造成继发性的换相失败.目前,...     

多馈入系统直流间耦合程度量化表征方法

目前多回超/特高压直流馈入华东电网,交直流系统之间交互作用及耦合复杂。为了量化表征多馈入直流间耦合程度,提出了多馈入直流系统的交流电压畸变耦合系数。通过计算一回直流内部故障引起其余直流逆变站换流母线交流电压的畸变程度,得到多直流间耦合系数。该耦合系数包含了直流输送容量对交流系统的影响、不同技术路线直流控制系统内部控制环节响应特性差异以及直流逆变站之间交流电网的阻抗特性等因素的综合评估。利用耦合系数提出耦合区域的概念,可用于评估多回直流同时换相失败的风险。以华东电网多馈入系统为例进行了仿真验证,结果表明所提出的耦合系数以及耦合区域表征形态与实际运行中的情况基本相符,该系数能为直流的规划和运行提供重要的技术参考。     

2018年多直流馈入江苏规划电网连锁换相失败分析

针对2018年多直流馈入江苏规划电网,基于电力系统仿真程序PSD-BPA,研究了受端交流系统故障导致直流连锁换相失败及闭锁的问题,总结了多馈入交互作用因子以及节点电压交互作用因子在实际电网中的应用规律。由于江苏电网多回直流之间存在一定的相互耦合作用,当交流系统中主要线路发生故障后,会引起多条直流的连锁换相失败。此外,由于耦合程度的大小,相比于直流换流母线处发生故障,直流逆变站邻近交流母线故障后会造成更多直流的连锁换相失败。由于减轻多直流间交互作用的措施多数投资较大,江苏电网应在实际运行时给予这些交流母线故障更多的关注。     

多馈入直流交互作用因子在换相失败研究中的应用

换相失败是直流输电的常见故障之一,单馈入直流输电系统换相失败的机理和控制策略已比较明确。但对于多馈入交直流混合输电系统,哪些故障可能引起多个换流站同时或相继换相失败甚至导致直流闭锁,是否会引起暂态失稳,还缺乏有效的研究手段。介绍了CIGRE工作组提出的多馈入直流系统交互作用评价指标——多馈入交互影响因子;探讨了该指标与多馈入直流换相失败的联系:给出了MIIF与换相失败工程判据-最小电压降落法的联系;通过仿真分析了该指标对多馈入直流系统换相失败风险评估的有效性以及与逆变站间电气距离、直流传输功率之间的关系。     

多端和多馈入直流输电系统中换相失败的研究

借鉴两端直流系统中换相失败的研究结果和熄弧角公式,运用数学和电路基本理论,推导常规控制方式下多端直流(MTDC)系统和多馈入直流(MIDC)系统的熄弧角模型,分析影响换相失败的各种因素,阐述复杂直流输电系统中发生换相失败的一般规律:MTDC系统中,定电压控制的逆变站的参数会对系统中所有逆变站的换相失败产生影响;受影响的逆变站由于自身运行参数、控制方式的变化,可能形成复杂的换相失败故障及故障恢复过程;MIDC系统中,一个逆变站的换相失败除了受自身参数的影响,还受与之相耦合的其他逆变站参数的影响.     

改善多直流馈入系统稳定性的VDCOL参数优化

我国华东、华南等电网已形成多直流馈入受端电网格局,由于直流间强关联耦合作用,交流扰动将引发多直流同时换相失败、电压失稳等问题。该文首先分析了双馈入直流系统逆变站动态无功变化轨迹,揭示了通过优化低压限流环节(voltage dependent current order limiter,VDCOL)参数,实现降低总体无功功率需求的机理。根据换流母线抗扰动能力强弱对直流恢复特性的影响,提出了基于多馈入短路比(multi-infeed short circuit ratio,MSCR)的VDCOL参数优化方案,华东多直流馈入系统仿真结果表明,所提出的VDCOL参数优化方案降低了逆变站总体无功功率需求,提高了受端电网电压稳定性。     

考虑多直流协调恢复的换相失败预测控制启动值优化方法

换相失败预测控制环节在降低换相失败概率和连续换相失败风险的同时,往往需要交流系统提供更强的无功支撑,进而对直流自身及其他直流的换相失败特性和恢复特性产生影响。首先分析了直流恢复能力及其恢复过程中多馈入直流的无功支撑耦合影响,综合考虑直流近区动态无功补偿设备的支撑能力,提出一种考虑多馈入直流交互作用的直流换相失败预测环节启动门槛值优化方法,以实现多回直流的协调恢复,降低直流发生连续换相失败风险和直流换相失败对电网的功率冲击。基于实际多馈入直流电网的仿真算例验证了所提方法的有效性。     

动态无功补偿装置提高多馈入直流恢复的布点方法

交直流混联系统中交流系统短路故障发生后,由于交流系统电压不能恢复或持续降低而引起多回直流输电系统连续发生多次换相失败甚至闭锁,采用动态无功补偿装置提高多馈入直流换相失败过程中电压恢复。分析了不同地点及程度交流故障下不同补偿装置直流恢复速度,从多馈入直流间相互影响的交互作用因子出发,计及不同直流传输功率故障后对系统稳定性的影响,定义了多馈入直流交互影响权重系数,确定动态无功补偿装置补偿区域边界,考虑动态无功—电压灵敏度以确定动态无功最佳补偿地点,制定了工程实用的多馈入直流系统动态无功补偿装置布点方案。大电网仿真结果表明,在同等容量的动态无功补偿装置下,推荐方案能有效减少交流故障引起的多馈入直流同时换相失败。     

面向电网规划的多馈入直流换相失败功率冲击模拟方法

多直流馈入受端电网的交直流、多直流耦合交互特性显著,由交流故障引发的多回直流换相失败问题已经成为影响受端电网安全稳定运行的关键约束。但在电网规划阶段,因缺乏直流工程的实际参数,相关部门仍采用CIGRE推荐的准稳态简化模型开展电网安全稳定分析计算,获取的直流换相失败对交流电网的功率冲击特性严重偏离实际情况。在综合考虑直流近区无功支撑能力对换相失败恢复的影响,并计及因多馈入直流间交互作用导致的非换相失败直流功率扰动基础上,提出一种提高多馈入直流换相失败对交流电网功率冲击模拟精度的仿真方法。实际多馈入直流受端系统的仿真算例验证了该方法的有效性。     

多馈入交互因子在多馈入交直流电网中的应用

以江苏电网实际多馈入交直流受端系统为例,对多馈入交互因子(MIIF)在实际电网规划和运行中的分析方法进行了推广应用研究。通过计算各直流逆变站间、直流与交流枢纽站之间的MIIF指标,分析各逆变站发生同时或相继换相失败的几率大小及可能存在的组合,对发现直流站换相失败的潜在风险及制定相应的预防措施具有一定的指导作用。     

混合MIDC馈入下的工频变化量阻抗方向保护 动作特性分析

交流电网故障引发线路换相换流器高压直流(Line Commutated Converter High Voltage Direct Current, LCC-HVDC)换相失败,改变了原有交流电网工频变化量方向保护动作特性。针对这一问题,建立了由电压源换流器高压直流(Voltage Source Converter HVDC, VSC-HVDC)系统与LCC-HVDC系统组成的混合多馈入直流(bybrid multi-infeed HVDC,HMIDC)输电系统模型,并与馈入同一交流电网的单条LCC-HV     

采用多馈入交互作用因子判断高压直流系统换相失败的方法

目前对多馈入交直流受端系统的交流故障是否会导致多回直流同时换相失败的问题主要是借助于仿真工具进行分析,这种方法计算量大,并且耗时长。为此提出了一种利用多馈入交互作用因子快速判断直流系统换相失败的方法。基于节点阻抗矩阵对多馈入交互作用因子进行定义,通过最小熄弧角判断标准推导出临界多馈入交互作用因子的通用表达式,提出了基于临界多馈入交互作用因子的换相失败判断方法:某一回直流逆变侧换流母线发生三相短路故障时,如果另一回直流与该直流间的多馈入交互作用因子大于临界多馈入交互作用因子,则认为另一回直流系统也会同时发生换相失败。小算例系统和实际电网的研究结果证明了该指标和方法的准确性和有效性。     

多馈入高压直流输电系统中功率倒向问题

高压直流输电系统逆变侧电力系统发生故障时,可能导致换流站出现线路的功率倒向。介绍了传统功率倒向的发生原因及解决方法,针对多馈入直流系统,建立了交直流互联系统EMTDC仿真模型。对于逆变站交流侧各种故障以及直流输电线路故障进行了分析。研究表明,在电气距离较近的多馈入直流系统交流侧发生严重故障时,可能导致两换流站同时发生换相失败,并导致换流站邻近多条交流线路发生功率倒向,纵联方向保护可能误动;直流线路故障一般不易引起功率倒向。对换相失败导致的功率倒向发生机理进行了阐述,故障恢复时无功需求急剧增加是倒向的主要原因。针对纵联方向保护易误动提出了实用的解决方案。     

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压限流单元参数优化策略,利用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)输出的无功大小来衡量直流系统恢复程度,并将STATCOM输出的无功功率和直流电压相结合作为输入信号,随故障发展过程自适应调整低压限流单元输入输出特性,降低系统发生后续换相失败的概率。在PSCAD/EMTDC中搭建含STATCOM的双馈入直流输电系统模型,仿真结果验证了所提策略的有效性。     

多馈入直流输电系统中换相失败问题研究综述

换相失败是直流输电系统最常见的故障之一。对于多馈入直流输电系统而言,交直流系统之间的相互作用更为复杂,单个逆变站的换相失败可能引发几个逆变站相继发生换相失败,甚至导致直流功率传输的中断,影响整个交直流系统的稳定运行。文章详细分析了目前国内外多馈入直流输电系统换相失败问题的研究现状,从换相失败的机理、影响因素和判断依据出发,对近年来针对换相失败提出的预防措施和控制策略及其应用情况进行探讨,并指出准确反映换相过程的交直流系统模型的建立、多馈入直流输电系统换相失败的机理分析及其有效的控制措施和恢复策略的制定、以及换相失败的谐波影响等是今后研究的主要问题。     

应对多馈入直流换相失败的同步调相机布点方法

特高压直流输电网受端交流故障诱发的直流换相失败会造成系统短时大量功率短缺,对系统安全稳定性带来巨大威胁。同步调相机因其强大的动态无功支撑能力,在应对多馈入直流换相失败及加快系统暂态恢复过程方面受到了越来越多的关注。从多馈入直流间相互作用角度出发,分析了调相机应对多馈入直流换相失败的优势,结合多馈入交互作用因子、多馈入有效短路比及相对暂态电压跌落面积指标,逐层确定最佳的动态无功补偿站点,提出一种可运用于工程实际的调相机应对多馈入直流换相失败的布点方法,并在华东电网数据典型运行方式的基础上进行了仿真验证。     

多直流馈入系统不同电网分区方式比较

电网分区是提高多直流馈入系统稳定性能的有效途径,为研究不同电网分区方式对实际电网性能的提升效果,以广东电网2030年规划方案为例,将传统直流分区、柔性直流分区和动态分区三种方式应用于实际电网,分别针对单通道和双通道互联方案,从多直流落点有效短路比、交流故障对直流的影响和短路电流控制水平三方面对不同电网分区方式下的电网性能进行了计算和比较。结果表明：不同分区方式对实际电网性能影响不同。柔性直流分区方式在多直流落点有效短路比、交流故障对直流的影响和短路电流控制水平3方面表现更好;动态分区在控制短路电流水平方面具有一定的作用;传统直流分区方案能够有效减小短路电流水平,同时也能够限制交流故障下发生换相失败直流的最大数量。对于广东电网的规划方案,双通道互联方案下的柔性直流分区方式对系统性能提升效果最为明显。