SVC在高压直流输电换流站的应用研究

介绍了高压直流输电换流站无功控制(RPC)的原理,并针对弱交流系统条件下换流站安装的静止无功补偿器(SVC)控制策略进行了研究,提出了直流控制系统和SVC控制系统协调的控制策略.直流系统运行时,SVC采用开环+闭环的无功控制策略,并引入辅助电压控制.同时,采用暂态控制策略抑制换流站内交流滤波器组投切引起的暂态电压波动.直流系统未运行时,SVC采用电压控制,提高弱交流系统的电压稳定性.最后进行的实时数字仿真(RTDS)试验验证了控制策略的正确性.     

SVC在普洱换流站无功配置中应用的可行性

直流换流站的无功分组容量受无功分组投切引起的电压波动限制较大,当换流站近区交流系统较弱时,无功分组投切将引起较大的电压波动,从而限制了无功分组容量。为节省占地和工程投资,结合糯扎渡电站送电广东特高压直流输电工程对SVC在送端换流站无功配置中的应用可行性进行了研究。通过对SVC在提高换流站无功分组容量、减少占地及投资、提高总体经济性等方面的综合技术经济比较,建议实际应用中应结合SVC设备的造价进行综合技术经济评估,以确定换流站内加装SVC装置的技术可行性和经济性。     

基于最优变目标的HVDC与SVC非线性综合协调控制

直流功率调制能有效地提高交直流系统的稳定性,但同时直流换流站也要消耗大量的无功,影响交流系统的电压稳定。为此,提出了基于最优变目标的HVDC与SVC综合控制策略,通过直流功率调制改善系统稳定性的同时,利用SVC来对直流逆变侧进行无功补偿,使逆变侧电压更具稳定性。首先建立了交直流混合系统中HVDC与SVC的综合控制模型,在此基础上,推导出基于最优变目标的控制理论的HVDC与SVC非线性综合控制策略。仿真结果表明,以该控制策略设计的控制器能有效地提高系统阻尼,改善逆变侧交流母线电压特性。     

基于最优变目标的HVDC与SVC非线性综合协调控制

直流功率调制能有效地提高交直流系统的稳定性,但同时直流换流站也要消耗大量的无功,影响交流系统的电压稳定.为此,提出了基于最优变目标的HVDC与SVC综合控制策略,通过直流功率调制改善系统稳定性的同时,利用SVC来对直流逆变侧进行无功补偿, 使逆变侧电压更具稳定性.首先建立了交直流混合系统中HVDC与SVC的综合控制模型,在此基础上,推导出基于最优变目标的控制理论的HVDC与SVC非线性综合控制策略.仿真结果表明,以该控制策略设计的控制器能有效地提高系统阻尼,改善逆变侧交流母线电压特性.     

±800kV酒泉—湖南特高压直流工程无功补偿优化配置方案

±800 kV酒泉—湖南特高压直流工程将大规模的风电功率送到具有典型输入电源特征的湖南电网,因此,无功补偿配置不仅需要考虑直流系统的无功需求,还应针对该工程送受端接入的交流电网无功电压支撑能力较弱的问题通过合理加装动态无功补偿设备优化无功配置。结合酒泉换流站接入的交流电网有大规模风电的特性,提出了在换流站站用变低压侧加装静止无功补偿器(static var compensator,SVC)无功补偿方案,并确定加装SVC后换流站的小组滤波器容量。针对湖南换流站接入的交流系统面临的低电压风险,在湖南换流站站用变低压侧配置静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM),并优化配置相应的小组滤波器容量。经分析和校核,在换流站配置动态无功补偿设备,能够提高换流站近区交流电网的电压稳定性,减小滤波器投切带来的换流母线电压波动,并降低设备投资。     

高压直流输电系统单极闭锁故障下同步调相机与STATCOM的对比研究

当高压直流输电系统送端换流站发生单极闭锁故障时,换流站交流侧将出现无功功率过剩,导致换流站交流侧电压骤升,进一步会引起送端电网各发电设备端电压的骤升。因此,需要在送端交流侧附近加装适当的暂态无功补偿装置以提高系统的稳定性。为此该文先从运行原理、响应特性等多个角度对同步调相机和静止同步补偿器两类暂态无功补偿装置进行分析。然后再对比分析单极闭锁故障下两者在高压直流输电送端系统的应用效果。最后结合单极闭锁故障下切除部分无功补偿装置的措施,得出同步调相机具有更强的暂态无功支撑能力和暂态电压调节能力的结论。     

大容量直流融冰兼静止无功补偿装置的研制与应用

研制了新型大容量直流融冰兼静止无功补偿器(SVC)装置。与小容量直流融冰装置相比,大容量直流融冰兼SVC装置具有以下特点:设备容量较大且具有SVC功能,一次结构上采用2台三绕组换流变压器,高压侧从高压电网直接受电,中压侧连接交流滤波器组,低压侧连接晶闸管阀组;通过14组三相电动隔离开关的位置变换和控制保护系统的功能切换,实现了融冰和SVC运行模式之间的自动切换,可尽量避免人工参与;由于设备应用场合重要性更高且需要长期运行,控制保护系统采用了双系统冗余配置,提高了设备的可靠性。现场应用表明,大容量直流融冰兼SVC装置在融冰模式运行时可有效解决大线径、长距离超高压线路的覆冰问题;在SVC模式运行时可有效提高电网电压的支撑能力。     

拉萨±400kV换流站站用电系统安全评估分析

拉萨换流站是青藏±400 kV直流联网工程的受端,为解决受端藏中220 kV电网弱系统问题,在拉萨换流站的35 kV侧装设了静止无功补偿装置SVC。由于2号站用变压器也装设在35 kV侧,SVC装置在投切时会产生较大暂态电压波动,对站用电系统的安全稳定产生影响,严重时会引起换流站内的辅助系统停运,导致直流闭锁。针对以上情况,笔者提出35 kV侧的控制策略,消除SVC投切暂态电压波动对站用电的影响,对站用电系统的重要负荷进行全面梳理,保证站用电系统运行的安全可靠,供今后工程参考借鉴。     

换相失败下直流送端SVC无功反调机理分析及控制策略研究

直流送端系统配置的动态无功补偿设备存在无功反调特性,换相失败情况下该特性会助增直流送端的交流系统出现暂态过电压。文中首先对直流送端系统暂态电压进行频谱分析,得到其谐波主导频率,并对SVC控制系统进行相频特性分析,揭示了SVC发生无功反调的内在机理,即SVC滞后特性是其在换相失败时发生无功反调的根本原因。在此基础上提出了SVC电容器投切控制策略。通过在电压恢复阶段切除部分电容器,有效抑制了SVC无功反调现象,仿真验证了SVC控制策略的有效性。     

混合型SVC在藏中电网中的应用

针对青藏直流投产初期输电容量较低和藏中电网存在电压和频率失稳风险的现状,提出在藏中电网装设静止无功补偿器SVC来提高青藏直流输电能力和抑制系统故障时电压和频率的波动。对SVC的配置容量、电压等级进行了论证,提出适合工程且较省费用的SVC配置方案。通过系统仿真,对SVC在拉萨燃机电厂开机和停运时的运行特性进行了分析。结果表明,提出的SVC配置方案可增强系统故障时的稳定性,能明显提高青藏直流的输送容量。     

CCC在直流输电系统中的运行特性分析

在串联电容换流装置中CCC与传统的换相换流器相比,有一些优点.当运用高压直流输电技术连接两个大型非同步电力系统时,所连接电网的短路容量与额定直流功率相比可能降低,尤其当系统运行在逆变侧系统为弱交流故障的情况下,这可能导致高压直流系统发生严重的次同步振荡.本文采用暂态仿真软件PSCAD对CCC的运行特性进行了评估.     

交流不对称故障下的LCC-MMC混合直流系统输送功率提升策略研究

将常规两端直流输电系统逆变站的电网换相换流器(LCC) 替换为模块化多电平换流器(MMC)所构成的混合直流输电系统,可结合两种换流器的优点而具有广阔的应用前景。在研究其基本稳态控制特性的基础上,重点分析了交流电网不对称故障引起的直流输送功率下降及中断问题。通过分析混合直流系统的交流故障特征,发现交流不对称故障发生在整流侧时易引起直流电压下降甚至输送功率的中断,发生在逆变侧时易引起直流系统电压异常。鉴于此,提出了基于MMC典型控制的附加直流电压控制策略,在其调制范围内通过降低故障时逆变侧的参考直流电压以提高直流系统的输送能力。若检测到本站直流电压的交流分量大小超过限定值,则附加控制策略自动投入,无需依靠换流站间的通信。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提控制策略的可行性。     

直流闭锁暂态过电压对风电外送影响及其抑制措施

高压直流输电系统直流闭锁引起的送端交流母线暂态过电压可能影响送端风火打捆交流系统风电机组的稳定运行。针对该问题,首先分析了直流闭锁引起暂态过电压的主要原因及其对风电机组造成的影响,然后阐述了直流闭锁动态过电压及保护动作过程,并利用由PSCAD中自带示例Cigre_Benchmark改进的双极高压直流输电系统模型仿真分析了直流闭锁的触发方式及其引起暂态过电压的过程机理。通过改进触发直流闭锁的紧急停机策略,减缓直流闭锁的触发过程,改变保护措施的触发顺序,并与安全控制系统配合来抑制送端并网母线的暂态过电压,以此来保证风电机组的稳定运行。基于PSCAD/EMTDC搭建了风火打捆高压直流模型,最后通过算例仿真证明了所提方法的有效性。该方法对于风火打捆高压直流输电系统的电压稳定性研究具有一定的参考价值。     

基于调相机与SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略

在大规模风电接入的高压直流送端电网中,针对发生直流故障后送端交流电压大幅波动导致的风机连锁脱网问题,探讨了直流故障导致风机连锁脱网的内在机理,分析了调相机和静止无功补偿器(SVC)在换相失败和闭锁过程中的动态无功响应特性;在此基础上,提出一种基于换流站侧调相机与风电场侧SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略:在换相失败和直流闭锁的不同时期,根据送端电压变化特点,分时发挥调相机自发无功响应能力、励磁控制能力和SVC无功调节能力,以抑制暂态压降或暂态压升的幅度超过风机脱网的保护阈值.最后,通过对测试系统和实际电网的仿真,验证了所提控制策略可有效抑制直流故障后送端暂态电压变化,降低风机连锁脱网的风险.     

昆柳龙多端直流稳定控制策略设计及系统构建

±800 kV昆柳龙多端直流工程共由昆北、柳州、龙门三座换流站组成,昆北站为LCC型直流送端换流站,柳州、龙门站为MMC-VSC型直流换流站,通常作为受端运行。昆柳龙直流工程中采用的8000 MW大容量输电设计,工程投产后对送受端电网的稳定特性影响显著。同时,三端直流故障后灵活的极间、站间功率转带功能也将增加稳定控制策略的复杂性。梳理了多端直流线路故障再启动、在线退站以及稳定控制措施的动作时序,分析了直流故障及恢复期间不平衡功率下系统稳定性的变化,提出了各端换流站在不同交直流故障下的稳定控制措施。最后,以南方电网年方式数据为基础,设置了不同类型故障算例进行仿真分析,提出并验证了昆柳龙多端直流稳定控制策略正确性和有效性,为多端直流稳定控制系统构建提供了技术依据和设计参考。     

高压直流输电系统逆变站最后断路器跳闸装置配置原则

高压直流输电系统逆变站最后断路器跳闸装置是非常重要的换流站直流系统控制设备,主要防止直流系统运行时逆变站交流负荷突然全部断开造成换流站交流侧及其它部分过电压,导致交、直流设备绝缘损坏。文章结合我国第一个全面国产化高压直流工程——灵宝背靠背直流联网工程,分析了最后断路器跳闸装置配置原则,结合工程系统调试实际对该控制功能进行了优化和完善,并总结了最后断路器跳闸装置设计原则和调试经验,这些经验同样适用于其它高压直流输电系统,有助于提高我国高压直流输电工程的设计、调试和运行水平。     

定电压与预测型定关断角控制对HVDC小干扰稳定性的影响

定电压控制和预测型定关断角控制是高压直流（HVDC）逆变站常规的控制方法,合理整定控制器参数可提高交直流系统的小干扰稳定性。文中首先基于开关函数法建立了基于电网换相换流器的高压直流（LCC-HVDC）系统的小干扰动态模型,将其动态响应与电磁暂态模型的动态响应进行对比,验证了小干扰动态模型的正确性。接着,采用特征值及其灵敏度方法分析了LCC-HVDC系统的振荡模式和阻尼特性,对比分析了逆变侧采用定电压控制和预测型定关断角控制时,换流站控制器参数以及交流系统短路比对系统稳定性影响的异同。最后,整定了能维持系统稳定运行的控制器参数稳定域,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了稳定域的正确性。     

柔性直流输电系统运行机理分析及主回路相关参数设计

分别从交流侧和直流侧分析柔性直流输电系统中电压源换流器的运行特性，并从稳态和瞬态角度分析直流电流和直流电压的数学表达。在此基础上，从3个方面对柔性直流输电系统主回路中的换流电抗器参数进行设计；考虑到交流系统三相不平衡时的直流电压波动，设计了直流侧电容器的参数。最后基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC按所设计的参数对柔性直流输电系统进行了仿真分析，仿真结果表明该设计方法是合理可行的。     

±500 kV换流站交流侧刀闸操作对直流侧二次系统电磁干扰分析

注意到换流站交流侧隔离开关和断路器操作会产生电磁骚扰,且最近该类骚扰源造成了多起直流闭锁事故。现场测量了开关操作产生的电磁骚扰,总结了骚扰源的基本特 性,比较了不同类型开关操作产生的暂态过程的差异。采用实验的方法分析了不同的系统工作状态下的传播机理。分析了该类骚扰在二次系统中的分布以及时域和频域特性。基于离线实验分析了直流分流器的高频特性。