特高压直流输电系统实时闭环仿真建模

仿真研究是发展高压、超高压和特高压电网的必要手段。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RTDS仿真器和南瑞继保研制的±800kV直流控制保护样机搭建了云广直流输电系统"孤岛"运行方式实时闭环仿真模型。为验证所建模型的有效性和可信性,与非实时电磁暂态软件PSCAD/EMTDC对单电气元件特性、云广直流输电系统稳态潮流和暂态特征进行了仿真校核和分析。校核结果显示,2种仿真工具模拟的电气元件特性、系统稳态潮流和暂态特征基本一致,从而表明了搭建的实时闭环云广直流输电系统的可用性和可信性。由于考虑了UHVDC控制与保护设备的控制作用的实时参与,所搭建的闭环云广直流仿真系统将更能反映实际交直流系统的动态特性,更具实际工程参考价值。所述的闭环云广直流输电仿真系统已成功应用于云广特高压直流输电工程相关的多项关键科研项目,从而为云广特高压直流输电工程的建设和运行提供了有力的技术支持。     

特高压直流输电系统实时数字仿真研究

基于RTDS仿真器和南瑞继保公司研制的±800 kV直流控制保护样机搭建了云广特高压直流输电系统"孤岛"运行方式实时闭环仿真模型。利用该仿真系统对云广直流单电气元件特性、云广直流输电系统稳态潮流和暂态故障进行了仿真,并与非实时电磁暂态软件EMTDC仿真结果进行了对比。结果显示,2种仿真工具模拟的电气元件特性、系统稳态潮流和暂态特征基本一致,表明了搭建的实时闭环云广直流输电系统的可信性。由于考虑了实际特高压直流控制保护设备的作用,所搭建的实时闭环仿真系统更能反映实际交直流系统的动态特性,具备更实际的参考价值。闭环云广直流输电仿真系统已成功应用于云广特高压直流输电工程相关的多项关键科研项目,为云广特高压直流输电系统的建设和运行提供了有力的技术支持。     

特高压直流输电系统的建模与仿真

基于PSCAD/EMTDC仿真软件,建立了特高压直流输电系统模型,详细介绍了特高压系统主电路及核心元件,如换流变压器、滤波器与无功补偿装置、直流传输线。在此基础上,根据华东电网特高压直流输电的系统的实际运行情况,搭建出相应的特高压直流与超高压直流多馈入测试系统。利用该系统对特高压直流系统的不同运行状态进行仿真实验,并针对特高压直流系统的几种典型故障测试进行仿真测试,将测试结果与特高压直流现场数据进行对比分析,结果表明该模型能很好地反映特高压直流输电系统的真实运行情况。     

云广特高压直流输电动态特性分析

南方电网交流系统与直流系统之间的互相影响及对整个电网安全稳定的影响是一个值得关注的问题。采用国际大电网会议（CIGRE）提出的高压直流输电系统的标准模型,建立云广±800 kV直流输电模型,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对云广特高压直流工程进行了仿真试验。结果显示,在整流侧母线故障、逆变侧母线故障和直流线路故障时,直流电流、母线电压和有功功率等电气量均能在故障切除后约0.2 s逐渐达到稳定。     

特高压直流输电工程控制保护系统的初步方案

结合特高压直流输电工程的主回路接线特点，分析了特高压直流控制保护系统与常规直流的不同之处以及特殊要求，并对控制保护系统的整体结构、控制策略、分层及冗余、控制功能的分配及保护配置等进行了全面分析和研究，提出了可能的特高压直流控制保护系统的整体方案。     

基于ADPSS的特高压直流输电控制保护系统开放式建模

目前特高压直流输电控制保护系统的仿真模型主要是基于典型的控制保护结构进行构建,难以准确地模拟实际特高压直流输电特性,且商业仿真软件大多提供封装式模块,难以根据实际情况进行修改和自定义建模。因此有必要搭建开放式特高压直流输电控制保护模型,以便准确地模拟实际特高压直流输电工程的控制保护特性。ADPSS可实现交直流机电暂态与电磁暂态混合仿真,在解决交直流混联电网建模问题上具备独有的优越性。在ADPSS平台上搭建了基于实际特高压直流输电工程的开放式控制保护系统,包括完整的换流器控制系统、换相失败预测控制与换相失败保护等。通过对比实际工程实验和所搭建的仿真模型在控制指令阶跃响应仿真与逆变侧交流系统故障仿真下的结果,验证了基于ADPSS的控制保护系统模型的准确性和有效性。     

基于RTDS和实际控制系统的±800kV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备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。     

提高特高压直流输电控制保护系统可靠性研究

为提高特高压直流输电控制保护系统的可靠性,从系统整体设计原则、直流控制分层、直流保护分区等方面提出了具体方案.着重说明了如何通过有效的对控制系统的分层及软件的合理分布降低相互之间的耦合,提高可靠性,以及如何通过对保护系统的分区来满足运行和维护的需求.最后说明了动模系统对于提高系统可靠性的必要性,并且通过在动模系统上的有效性验证说明了提出方案的正确性.     

高压直流输电动态相量建模与仿真

文中运用一种新的建模方法一基于时变傅立叶级数的动态相量(Dynamic phasors)法对HVDC进行建模和仿真。该方法通过保留系统状态变量对应的时变傅立叶级数中重要的项而对原系统进行简化，在建模过程中，用开关函数来表示阀的开关状态，换流桥每个桥臂都有3个不同状态，用它们的状态分段组合可以表示整个换流桥的状态，从而可以考虑直流换流桥的换相过程。最后通过简单的算例，将动态相量模型和详细电磁暂态(EMT)模型仿真计算结果相比较，证明HVDC的动态相量模型是精确而有效的，不仅可准确地描述HVDC在给定扰动下暂态变化过程，而且可节省计算时间。     

特高压直流输电控制与保护技术的研究

随着特高压大电网和交直流并网的开展,直流输电技术逐渐被广泛应用在实际工程中。在直流输电系统和换流技术研究的基础上,结合云广±800 kV特高压直流输电工程,系统地介绍了直流输电控制保护系统的分层冗余结构以及不同故障对应的保护措施,并提出了直流输电工程中存在的问题和解决方案。特高压直流输电控制保护系统的研究对特高压大电网和交直流并网的可靠、有效运行具有十分重大的意义。     

±800 kV雁淮特高压直流送端电网安全稳定特性及控制策略

为深入研究无配套火电支撑的风火打捆特高压直流配套稳控系统控制策略,分析了雁淮直流投运初期送端电网安全稳定特性,研究了近区风电不同接线方式对直流换相失败后风机暂态过电压的影响。提出了综合应对直流近区及山西北部电网潮流转移和电压稳定的切机控制策略,实现了多区域分散可切机组的协调配合,设计了稳控装置配置及实现功能。通过研究雁淮直流送端稳控系统与山西北部交流稳控系统的耦合特性,量化了两套稳控装置相继动作带来的可切容量不足风险,提出不同停机备用水平下雁淮直流预控功率。仿真结果验证了所提策略的有效性与合理性,研究结论可为无配套火电支撑的风火打捆直流外送系统的安全稳定分析及控制策略制定提供参考。     

特高压直流输电阀控动模试验系统设计

针对近年国内特高压直流输电工程中换流阀控制设备的实际运行工况,设计了一套完整的特高压直流输电工程阀控动模试验系统,整个试验系统包括整流侧换流阀、整流侧阀控(valve control equipment,VCE)、逆变侧换流阀、逆变侧VCE、控制与监视后台系统.该试验系统直接采用工程用晶闸管来搭建微型换流阀,相比实际工程用换流阀,减少了每个单阀的晶闸管数量,其他换流阀设计参数与实际工程相同,相较于采用实时数字仿真(real-time digital simulator,RTDS)系统模拟换流阀参数的方式,更有利于换流阀及输电线路参数的精确获取与处理,对阀控功能的验证更加有效.最后对许继集团研制的VCE800阀控系统进行了试验,验证结果表明该阀控动模试验系统可以满足特高压直流工程阀控设备联调需要.     

±800 kV特高压换流站阀厅及控制楼电磁屏蔽

分析了±800 kV云广特高压直流工程楚雄和穗乐换流站电磁干扰的产生机理,并结合各自的布置情况,对2站的电磁干扰进行了定量分析,得出了2站阀厅及控制楼电磁屏蔽的需求,进而提出2站阀厅及控制楼应采取的屏蔽措施。     

±800 kV特高压直流输电线路结构参数对地面可听噪声影响的定量研究

在特高压直流工程中,输电线路下方的可听噪声水平是一个基本的环境考核指标。介绍了目前5种高压直流线路的可听噪声预测公式,通过将计算结果与向家坝-上海±800 kV输电线路下方的可听噪声实测数据进行对比,得出EPRI预测公式能较好地适用于中国特高压直流线路可听噪声的预测。基于该公式,分析了不同导线结构对±800 kV直流线路可听噪声的影响规律,通过对比得出了导线分裂数是影响线路可听噪声的最主要因素。当电压恒定为±800 kV时,导线分裂数从4到8每增加2,参考点处的可听噪声减小10 dB（A）左右;当导线表面电场一定时,分裂数每增加2,参考点处的可听噪声增加2 dB（A）左右。     

±800kV特高压直流线路暂态保护

在对±800kV特高压直流系统的线路故障、区外故障、雷击等暂态过程的暂态特征进行理论研究的基础上，利用小波变换对各种暂态电压进行了多尺度分析，分析结果表明，暂态电压故障分量的谱能量分布特点揭示了对应暂态过程的内在特征，利用这些特征构成暂态保护判据可以可靠地识别直流线路故障；通过PSCAD／EMTDC的大量仿真计算，验证该原理可靠性高、动作速度快，满足特高压直流线路保护快速、灵敏、可靠的要求。     

±1500 kV特高压直流输电系统主回路设计

为满足超远距离大容量电力输送需求,研究更高电压等级的直流输电技术是可行方案之一。文章重点对±1 500 kV电压等级直流输电系统主回路进行概念设计,提出适应±1 500 kV电压等级直流输电需求的3个12脉动换流器分层接入的主接线型式,并结合该接线型式特点提出了包括双极混合电压、双极2/3（1/3）电压等方式在内的多种直流运行方式;提出±1 500 kV特高压直流输电工程换流变压器、平波电抗器、直流滤波器和无功补偿设备等关键设备参数的可行方案。     

±800 kV特高压直流输电系统用直流断路器研究

本文详述了±800kV特高压直流系统用直流断路器的功能作用,介绍了直流断路器的工作原理及组成结构。依据实际特高压直流工程的有关条件与参数,应用PSCAD/EMTDC程序对直流断路器转换直流电流的过程进行了计算研究,获得了直流断路器的电流转换能力、恢复电压耐受能力及能量吸收能力等关键参数,为进行特高压直流工程用直流断路器的研制提供了依据。另外,文章还对直流断路器在试验室进行电流转换试验的试验方法与试验回路进行了分析和探讨。     

天中直流控制保护系统模拟量自检逻辑分析

天中直流是第一条采用国产化直流控制保护技术路线的特高压直流输电系统,直流控制保护系统的运行可靠性对天中直流的安全稳定运行至关重要。模拟量是直流控制保护系统的源头,模拟量的准确性直接决定着控制和保护逻辑执行的正确性,影响着直流输电系统的运行可靠性。以天中直流中州换流站为例,详细分析了直流控制保护系统模拟量的自检逻辑,以期对后续特高压直流输电工程设计、建设和运维工作提供一定的参考依据。首先介绍了中州换流站直流控制保护系统模拟量的配置情况;接着分别对直流控制和直流保护用模拟量的自检逻辑进行了详细分析;然后根据工程调试存在的问题,指出了现有模拟量自检逻辑存在的不足之处;最后提出了进一步完善模拟量自检逻辑的建议和意见。     

云广直流孤岛运行过电压控制措施研究

云南-广东±800kV特高压直流输电系统送端孤岛运行方式下发生直流双极闭锁时,送端交流系统将产生很高的工频过电压。为研究抑制过电压的直流控制措施,基于RTDS实时数字仿真器和南瑞继保公司开发的直流控制保护系统建立了云南-广东±800kV特高压直流输电系统实时数字仿真系统;利用该实时数字仿真系统,对不同直流控制措施及其对于交流系统过电压水平的影响进行了详细的研究;针对交流滤波器断路器不同性能,提出了两种切实可行减小交流系统过电压的直流控制措施。仿真试验结果表明:采用所提出的控制措施可以有效地将送端交流系统的工频过电压限制在规范要求范围内。     

±800kV直流线路导线间隔棒次档距布置方案的探讨

在总结国内外多分裂导线间隔棒安装距离规律的基础上,通过月前最常用的侯效法计算理论,提出了±800kV直流线路导线间隔棒次档距的布置方案。