HVDC恒功率与准稳态模型在低频振荡分析中的比较

对大规模交直流输电系统进行低频振荡（LFO）分析时，直流系统通常采用恒定功率模型或准稳态模型来表示，对这2种不同的直流模型，需要考虑采用简化的恒定功率模型会对计算结果带来何种程度的影响。文中采用基于增广系统状态方程的模态分析法，研究了直流准稳态模型与恒定功率模型之间的差别，并对这2种模型用于LFO计算的结果进行了分析和比较。理论分析和仿真结果表明，直流定功率运行时，两端换流母线处注入或吸取的有功功率基本保持恒定，而换流站消耗的无功功率变化。对于区间振荡模态，恒定功率模型得到的稳定性结论较准稳态模型偏保守。对于大规模交直流输电系统，直流系统采用恒定功率模型来简化表示可以接受。     

交流不对称情况下交直流系统谐波分析计算方法

分析了交流系统发生不对称故障时考虑换流阀非等间隔导通、三相换相角不相等和换相电流非线性等因素的换流器动态过程,建立了基于基本分量、修正分量和换相分量的三相电压电流开关函数以及换流器序分量开关函数模型,实现了在交流不对称情况下对交直流系统的精确分析计算。提出了考虑交直流系统间谐波相互作用及换流器不对称运行状态的交直流系统谐波分析计算方法,以代数解析表达方式揭示了交直流系统间谐波相互作用的机理。将所提出的方法应用于国际大电网组织（CIGRE）高压直流（HVDC）标准系统和南方电网贵广Ⅱ回HVDC系统的谐波分析计算,并与PSCAD/EMTDC软件所得数字仿真结果相比较,表明所提出的方法准确、有效,为交直流混联系统的谐波抑制、滤波装置的配置和继电保护的整定配合等提供了定量分析依据。     

含特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真

以研究2010年南方电网动态特性为目的，提出了含±800 kV特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真研究重点，解决了大规模多馈入交直流系统电磁暂态仿真时系统等值、模型处理以及仿真步骤等问题。依此运用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件，建立了包含±800 kV云广特高压直流等5条直流输电线路的电磁暂态仿真模型，研究中换流器模型采用详细模型。在此基础上研究了交直流系统各种故障下的动态特性，研究结果为南方电网规划及安全稳定措施的制定提供了理论依据。提出建立电磁暂态仿真模型，为研究大规模含特高压直流的多馈入交直流系统的动态特性提供了一套可行的方法。     

交直流混合电网中直流50 Hz和100 Hz保护研究

对于远距离、大容量、交直流并联运行电网，交直流控制保护的配合对电网的安全稳定有着重要的影响。直流基频和2次谐波保护是交直流系统间相互配合的基本保护功能。利用EMTDC仿真软件和实时数字仿真（RTDS）对交直流混合运行电网中直流系统50 Hz和100 Hz保护整定原则进行了深入研究，提出了与交流系统故障清除时间和直流主设备承受能力相配合的100 Hz保护整定原则，并给出了基于EMTDC仿真的定量计算方法。该整定原则已应用于南方电网的天广、高肇和兴安直流输电系统，解决了南方电网中存在的交直流保护不配合的关键问题。     

多馈入直流输电系统小信号调制器的协调优化整定

分析了多馈入交直流并联输电系统中各直流系统之间可能存在的不良相互作用。提出了对各直流小信号调制器参数进行协调整定的必要性，并将参数的协调整定问题归结为控制器结构已知但有若干未定参数可供优化的数学规划问题，所选的目标函数是与各交流联络线的有功功率和各发电机的功角相关的。基于NETOMAC软件平台，采用程序自带的非线性优化模块，可同时对这些参数进行优化，这种参数整定方法本身已考虑了交直流电力系统固有的非线性特性而不必显式导出整个系统的数学模型，因而不需要进行网络简化或线性化近似，这种方法对大规模交直流电力系统的控制器参数整定具有独到的优势。构造了一个含有两个区域间低频振荡模式的双馈入交直流输电系统，并对该系统的各直流小信号调制器参数进行了协调优化整定，仿真结果表明，经过协调优化后得到的直流小信号调制器能提高整个交直流系统的阻尼性能，并具有良好的鲁棒性。     

减少HVDC换相失败的探讨

由于高压直流输电系统（HVDC）中换流变所联交流系统发生单相接地而引起换流器出现换相失败的几率最大，文章针对此情况提出了一种避免换相失败的方法，并对该方法作了理论和技术分析。     

基于PSASP的直流系统用户自定义建模

针对大规模交直流电力系统机电暂态仿真时采用程序缺省的直流输电模型不能有效描述实际直流输电特性的问题，以实际直流系统为参考，利用PSASP用户自定义建模环境，采用注入功率法建立高压直流用户自定义模型。此自定义直流模型由潮流模型和稳定模型2部分组成，稳定模型涵盖实际直流控制器的主要控制功能模型以及变压器分接头控制、无功控制等辅助功能模型。以EPRI-7节点系统为例，研究在不同工作状态下自定义直流模型系统的特性，仿真结果证明了模型的合理性。     

交流系统故障对直流输电系统的影响及改进建议

远距离、大容量、交直流混合运行电网中,交直流系统间的相互影响非常复杂。文中以南方电网交直流混联系统运行实例为基础,讨论了直流系统控制功能在交流系统故障期间的作用,分析了交流系统故障时可能误动的相关直流保护监视功能及换流变和站用变保护等,并给出了相应的改进建议。这不仅有助于提高直流输电系统的运行维护水平,确保交直流系统的安全稳定运行,还为未来直流输电系统的设计、交直流输电系统控制保护功能的合理配合等提供了有益的参考。     

交、直流输电系统相互影响引起的谐波不稳定问题

对于多馈入交直流输电系统而言,谐波的交互作用不仅会通过换流器产生,也会通过整个交流网络形成,因此这种情况就更显复杂。为了研究发生这种不利交互作用的风险,所有电气距离较近的直流线路都应考虑在内。文中以贵州—广东2条高压直流输电线路为例,应用具有详细换流器模型的电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了全电磁暂态仿真模型,对谐波的交互作用引起的送端谐波不稳定问题进行了分析研究。研究结果表明,在弱交流连接方式下发生直流线路双极闭锁故障时,2条直流系统与交流系统之间的相互影响会引发谐波不稳定,而在其他故障条件下     

AC/MTDC系统电压稳定极限计算

提出一种交流—多端直流联合电力系统电压稳定极限的计算方 法，该方法首先推导出直流状态量和给定控制量以及换流器交流母线电压间的关系方程组， 在此基础上分解计算直流系统方程和交流系统方程，并简捷地计及交直流网络间耦合关系， 然后用崩溃点方法来计算交流—多端直流联合系统的功率裕度。该方法计算简单，计算速度 快，实例计算结果令人满意。     

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。     

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析（一）直流系统等值工频变化量阻抗模型

直流馈入将造成交流电网工频变化量方向保护动作特性发生变化。结合交直流互联电网相 互作用机理,针对工频变化量方向保护原理的分析特点,建立了适用于工频变化量方向保护动作特 性分析的直流系统等值工频变化量阻抗模型,并在不同短路容量及故障条件下,对其特性进行了理 论分析。基于PSCAD/EMTDC对各种直流换相失败进行仿真,验证了所建模型的有效性和准确 性。该模型为进一步分析直流馈入下的工频变化量方向保护动作特性提供了依据。     

特高压交直流大电网的数模混合实时仿真系统建模

为对金沙江一期和锦屏电力外送的系统接入和受端交流扰动后的交直流响应性能及恢复情况进行专题研究，中国电力科学研究院仿真中心按照网络物理特性相符并适应仿真中心现有仿真设备规模的等值网，建立了迄今国内外规模最大的数模混合实时仿真系统。文中阐述了数模混合实时仿真系统建模的关键技术，包括:交直流系统模拟比的选择，发电机和动态负荷模型的建立和校核，采用不同策略和技术的7回高压和特高压直流系统的建立;无源元件模型的建立和连接;系统数据库的建立;系统的全面校核等。     

具有直流输电的电力系统次同步谐振的研究

建立了直流输电系统的复频域模型，导出了任意网络结构下多机交直流电力系统的复 频域网络方程，从而将复数力矩系数法应用到具有直流输电的电力系统次同步谐振的研究。 对一个3机系统的计算结果证实了所提出方法的正确性和有效性。     

高压直流输电典型控制系统的研究

高压直流输电系统的可靠运行依赖于其控制系统的正确应用,对此在阐述高压直流输电的基本原理及其控制的基本原则以及基于CIGRE直流输电标准测试系统的基础上,详细研究HVDC典型控制系统的结构,探讨采用软件PSCAD /EMTDC 研究交流系统故障时HVDC控制器的响应特性及控制系统的动态过程.     

交直流系统的动态无功优化

考虑直流输电系统对功率与电压的调节能力,建立了交直流系统的动态无功优化模型。模型的目标函数为交直流电网的全天网损最小,约束包括交直流系统的潮流约束、所有直流变量的控制约束、离散控制变量动态调节次数约束及节点电压的安全约束。模型求解是一个多时段非线性混合整数规划问题。以混合算法为基础,提出了交直流系统的动态无功优化混合智能算法。以PSASP 36节点系统为例,通过仿真计算验证了所建模型和算法的有效性,说明了动态无功优化在交直流输电网络中具有更大的降损潜力。     

高压直流输电系统换相失败的概率分析

换相失败是直流逆变系统最常见的动态故障，其概率分析是对传统确定性分析的一种重要补充。提出了换相失败的概率分析方法，给出了一组不同故障在不同时刻发生时熄弧角的计算公式。充分利用影响换相失败的因素之间的概率关系，考虑控制装置的快速调节作用，用Monte-Carlo模拟法统计计算换相失败的概率指标。所得结论对避免换相失败、保证直流系统稳定运行具有一定的指导意义。     

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析（二）故障线路的方向保护

基于不同换相失败情况下的直流系统等值工频变化量阻抗特性,结合工频变化量方向保护原理,分析了不同输电线路故障时,直流换相失败对故障线路工频变化量方向元件产生影响的机理,并对各种情况下导致故障线路工频变化量方向纵联保护拒动的条件进行了深入分析。基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性。     

基于自适应模型的变压器暂态全过程数值计算

为实现变压器的暂态全过程计算，建立了适合不同暂态阶段仿真的电磁暂态、跃变量和准稳态的abc坐标系统模型。在此基础上，根据不同暂态阶段的动态特性将上述模型相结合，应用面向对象技术建立了适合暂态全过程仿真的变压器自适应模型。仿真结果表明：该模型完整地描述了变压器的暂态过程，具有精度高、计算量小和转换判据可靠等特点，可用于电力系统过电压、故障分析和保护校验、交直流系统相互作用以及暂态稳定等问题的研究。     

基于电压源换流器的高压直流输电系统混合调制方式

提出了一种适用于基于电压源换流器的直流输电系统的混合调制方式，可满足输电系统的暂态响应和稳态特性的需求。控制系统配置正弦脉宽调制（SPWM）和最小开关损耗2种调制方式:系统受到扰动或处于暂态时，采用响应速度快的SPWM，提高系统的暂态控制能力，改善暂态响应特性;系统处于稳态运行时，则采用最小开关损耗控制，提高系统运行的稳态特性和经济性。使用状态监测器监视系统状态，据此动态地选择合适的调制方式。描述了混合调制方式的基本原理，并基于PSCAD/EMTDC数字仿真软件，对该调制方式的控制效果进行了仿真验证。结果表明，所提出的混合调制方式具有良好的控制性能和稳态损耗特性，适于工程应用。