交流系统强度对HVDC故障恢复特性影响的仿真分析

高压直流输电(HVDC)逆变侧交流系统的强度直接影响HVDC系统的故障恢复特性。分析逆变器换相失败的机理,归纳了联于交流系统的HVDC换相失败的各种影响因素。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,对不同短路比情况下的HVDC系统单相故障进行了仿真分析。     

高压直流输电系统动态恢复特性的仿真研究

为改善高压直流输电(HVDC)系统故障下的动态恢复特性,运用PSCAD/EMTDC仿真工具,研究了HVDC系统逆变站分别采用固定电容器(FC)、静止无功补偿器(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)3种无功补偿设备时的故障恢复特性,其中故障有直流闭锁、换流母线三相接地、单相接地、远端三相接地等。结果表明,交流系统较弱时,SVC会降低交流系统强度,而导致HVDC系统故障及故障恢复时发生连续换相失败,而STATCOM在电压保持、功率恢复等方面都较其他补偿设备有着明显的优点,能够显著改善HVDC系统的动态特性。     

联于弱交流系统的HVDC故障恢复特性仿真分析

交流系统的强度会影响到高压直流输电(HVDC)的故障恢复速度，而不同的无功补偿方式对交流系统强度有不同的影响程度。文章对目前广泛使用的无功补偿设备，如固定电容(FC)、同步调相机(SC)、静止无功补偿器(SVC)及静止无功电源(SVG)在HVDC故障恢复过程中的作用进行了仿真分析。仿真结果表明SC及SVG能够增强交流系统，因此故障切除后HVDC可以较快地恢复；但SVC在故障恢复期间减弱了交流系统的强度，因此会延缓整个系统的恢复过程，甚至有可能引起后继的换相失败。     

混合级联型直流输电系统直流故障特性及恢复控制策略

整流侧采用LCC、逆变侧采用MMC与LCC串联的混合级联型直流输电系统可实现直流故障穿越、换相失败抑制和大容量功率传输。建立混合级联型直流输电系统模型,设计系统整体控制策略,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件研究系统功率阶跃时的动态特性,验证控制策略的有效性。对系统的直流故障特性进行仿真分析,发现若不采取合适措施,系统发生直流故障时会出现由于并联MMC之间的电流分配不均衡而产生过电流现象以及故障清除后系统恢复过程波动大的问题,为此,提出系统故障期间及故障清除后的恢复控制策略,仿真验证了该控制策略的有效性。     

CCC-HVDC系统的故障恢复特性

随着大容量、远距离输电的应用日益广泛,应用传统换流器的直流输电系统有明显的缺陷,而电容换相换流器(CCC)由于其特有的换相特性,成为研究的热点。如果要应用于实际工程,必须首先对它的暂态特性有详细的了解。为了研究CCC-HVDC系统的故障恢复特性,首先利用PSCAD/EMTDC对CCC-HVDC系统和普通换流器系统分别建模,研究二者在各种暂态故障下的动态特性,记录了两个系统在各种故障下,整流侧和逆变侧的电压和电流。仿真结果表明CCC-HVDC系统和普通换流器系统在不同的故障情况下,表现出的暂态特性有明显差异。通过比较发现,在三相交流故障,直流线路故障和阀短路故障中,CCC的故障恢复特性都比普通换流器好,CCC提高了抵抗换相失败的能力,降低了甩负荷过电压,CCC在整流装置中的阀短路过电流比普通换流器的小。在CCC中通过使用可控串联电容可减小铁磁谐振。但在不对称故障中,CCC系统的恢复特性没有传统换流器系统好。     

高压直流定无功功率交流故障恢复方法

高压直流系统无功功率动态特性与直流控制强相关,对受端交流系统故障电压恢复特性具有显著影响。为此,研究了直流控制与无功功率动态特性的相互作用关系及其对故障恢复的影响。首先,分析受端交流系统故障时直流系统固有的无功功率动态特性,在此基础上,研究直流电流指令值、交流母线电压与无功功率交换量之间的动态相关性,提出低压限流功能的替代方案。接着,针对交流母线电压的不同故障水平,进一步研究了交流系统与换流站在不同交流电压水平下的无功功率交换能力。最后,仿真验证了在对称故障下所提替代方案能够提升交流故障支撑能力,改善系统的故障恢复性能,降低系统恢复过程中发生换相失败的概率。     

落点弱交流系统的直流输电系统运行特性及改善措施

从直流接入弱交流系统的稳定机理入手,基于最大直流功率曲线法,在交直流系统简化模型的基础上,研究交流系统强弱与直流最大功率曲线的关系.对永富直流落点弱交流系统实际工程的运行特性进行了研究,提出通过加强富宁换流站近区交流电网、换流站出线加装串联补偿装置或换流站加装动态无功补偿配置等措施改善永富直流的运行条件和恢复特性,保证交直流系统的稳定和可靠运行.仿真结果验证了所提措施的有效性.     

直流系统保护对交流故障的响应机理与交流故障引发的直流系统保护误动分析

针对交直流混联系统中直流保护在交流系统故障时误动的问题,基于某特高压直流系统的数字实时仿真系统(RTDS),研究交流故障下直流系统的暂态响应特征。从交流故障与直流故障的相似性、直流保护原理和整定方法的不完善性两方面揭示了直流保护对交流故障的响应机理。基于直流保护对交流故障的响应机理,全面梳理出在原理上能反映交流故障的直流保护类型。结合某特高压直流系统的RTDS实验数据,详细分析了两侧交流系统故障时的低电压特征以及电流失衡特征所引发的直流保护误动情况。深入分析了交流故障下直流低电压保护、阀组差动保护以及桥差保护的误动机理,并提出相应的改进建议,为直流工程的更合理运行提供指导。     

3种混合直流输电系统的交流故障特性对比

综合电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)的优点,并针对我国西电东送的实际场景,对如下3种目前比较有应用价值的混合直流输电系统方案进行研究：方案1的送端采用LCC,受端采用半桥子模块型MMC串联二极管阀;方案2的送端采用LCC,受端采用全桥子模块与半桥子模块构成的子模块混合型MMC;方案3的送端采用LCC,受端采用LCC和半桥子模块型MMC构成的串联混合型换流器。首先,分别介绍了3种混合直流输电系统的拓扑结构、数学模型及控制方式;然后,在PSCAD/EMTDC中搭建了3种混合直流输电系统,对3种混合直流系统在送端交流系统故障和受端交流系统故障情景下的响应特性进行对比分析;最后,基于仿真结果总结了每种拓扑结构的优劣势。仿真结果表明,在送端交流系统故障的情景下,方案1可能会出现功率中断;在受端交流系统故障的情景下,方案1的故障响应特性要优于其他2种方案。     

直流输电系统在交流故障下的谐波分析

利用电力系统暂态仿真软件ＥＭＴＤＣ作辅助分析，对高压直流系统在交流发生单相故障下的谐波问题进行了详细的研究，得出的结果是３，９次谐波最为严重，也出现幅值不小的２次谐波，如不采取相应的措施，将会对系统造成较大的影响。     

低压直流系统短路故障特性研究

低压直流系统母线短路故障会对系统的安全性和可靠性造成严重威胁,为计算其最大预期短路电流,首先从电力电子层面深入分析了几种典型拓扑的短路故障电流特性,将短路过程分为2个阶段:电容放电阶段和电源-电感放电阶段,并推导了不同阶段的短路电流表达式。电源-电感放电阶段的电流称为短路稳态电流,其特性与变换器拓扑有关,根据变换器拓扑对短路稳态电流的控制能力,将变换器拓扑分为可控型和不可控型。分析了低压直流系统中不同的电源特性对不可控型拓扑短路电流的影响,并推算低压直流系统的最大预期短路电流。最后搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,对理论分析进行了验证。     

直流系统交流串扰故障对继电器的影响及防范措施研究

变电站直流系统发生交流串扰故障后,会造成继电器误动作,危害系统正常运行。首先介绍了继电器动作特性及其工作原理;其次建立了直流系统等效模型,并根据故障发生位置推导出直流系统交流串扰故障解析方程,分析了发生交流串扰故障时系统中各参数变化对继电器两端电压的影响;然后在Multisim中建立交流串扰故障仿真模型,通过仿真验证了理论分析的正确性;最后提出减小电缆对地分布电容、提高继电器动作功率和避免外界因素造成交流串扰故障的措施。     

青藏直流联网工程负荷特性对短路电流计算影响的分析

随着格尔木—拉萨直流输电工程的开工建设,该工程项目的实施对于促进全国联网,推动直流输电装备技术进步,促进西北地区能源资源在更大范围内优化配置,推动西藏乃至西北社会经济又好又快发展意义十分重大。在西藏电网与青海电网的联网,是我国乃至世界上海拔最高的直流输电工程项目,作为项目的最基础性研究,确定换流站接入处交流系统的强度无疑是至关重要的。基于综合潮流程序PSASP及电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行了相关问题的仿真研究,针对不同负荷特性对确定系统短路比的影响做出分析研究,为更加真实反应青海电网强度提供可靠的技术支撑。     

多馈入直流对受端交流系统的影响

系统分析了多馈入直流对受端交流系统的影响,指明多馈入短路比(MISCR)可以作为表征交直流混合系统运行性能的综合指标.综合分析国内外对于多回直流馈入系统(MlDC)影响研究现状,将多馈入直流对受端电网的影响分为直流线路对弱交流系统的影响和多回直流交互作用产生的影响两大类,并提出改善措施.     

直流系统交流窜电故障监测技术的研究

直流系统交流窜电故障监测装置符合直流系统的安全要求,该装置不但能够根据实际故障情况采集并分离出直流系统中的交流分量,而且能够实现故障回路的智能选线,准确判断出故障支路并发出告警信号,从而及时发现直流系统交流窜电故障。介绍了交流窜电检测原理和窜电回路智能选线原理,阐述了直流系统交流窜电故障监测装置的结构及功能。     

模块化组合式直流变压器的单极接地故障特性和恢复策略研究

直流变压器是解决直流输电系统互联时电压等级不一致问题的主要方法,然而直流变压器的故障特性和恢复策略尚不清楚。文中研究了模块化组合式直流变压器(modular combined DC transformer,MCT)在直流单极接地故障下的暂态特性,并分析了不同故障下交流侧隔直电容的放电过程,提出了相应的故障恢复策略。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了含有MCT的柔性直流输电系统仿真模型,时域仿真结果验证了故障特性分析和故障恢复策略的正确性和有效性。     

交流系统横向故障对HVDC100Hz保护影响及特性分析

交流系统故障会引起直流后备保护动作.首先利用开关函数法分析得出对直流后备保护影响的主要因素是交流系统负序及3次谐波分量,而负序分量是最主要因素;然后采用对称分量法对影响直流后备保护的主要因素进行分析:交流系统主要故障参数如故障类型、地点、无功补偿、短路比等发生变化时,对直流后备保护的影响是不同的,有的呈现单调性、有的随...     

贵广直流输电工程直流线路故障重启动策略研究及优化

南方电网主网架"强直流弱交流"的特点,使得交流系统对直流系统的依赖性很强,因此直流系统的稳定运行对南方电网十分重要.针对南方电网的特点,对直流系统故障率比较高的直流线路故障以及直流线路故障再启动动作策略(DCFR)进行深入研究,同时结合南方电网贵广直流输电工程,对直流线路故障重启动策略在贵广工程的应用进行深入研究,并提出了优化的直流线路故障重启动策略,并对该策略在RTDS仿真系统上进行仿真验证,试验结果良好.由于南方电网的几条直流输电工程的控制策略相似,所以该研究成果对南方电网其他直流输电工程也有借鉴和参考的价值.     

静止同步补偿器对高压直流输电系统运行极限的影响

为了研究静止同步补偿器(STATCOM)对高压直流(HVDC)输电系统稳定性的改善作用,分析了不同容量的STATCOM对HVDC输电系统运行极限的影响.在PSCAD/EMTDC中搭建了含有STATCOM的HVDC输电模型,分别分析了在逆变侧交流母线发生故障和连接较弱受端系统情况下,STATCOM对单馈入HVDC输电系统的影响.此外,搭建了含有STATCOM的双馈入HVDC输电系统,研究了STATCOM对多馈入HVDC输电系统运行极限的影响,以及直流子系统之间的电气距离对STATCOM改善作用的影响.仿真结果表明:接入STATCOM可以使HVDC输电系统在较低的短路比情况下稳定运行;随着STATCOM容量的增大,系统临界短路比的降幅逐渐减小;在多馈入直流系统中,随着子系统之间电气距离的增大,STATCOM对远端子系统临界短路比的改善作用降低.     

柔性直流配电网换流站交流母线故障响应特性

基于电压源型换流器的柔性直流换流站内部交流母线故障会严重影响系统运行稳定性,需要对其故障响应进行分析。针对接地及相间两类故障,在换流站闭锁及闭锁失败的情况下,研究换流站及直流线路的故障响应机理、响应电路及响应特性,结合PSCAD仿真结果梳理故障响应过程,验证所提出的故障响应机理。研究表明,系统的能量交互是故障响应的重要组成部分,换流站闭锁时,故障响应主要为交直流系统能量交互及直流系统内部能量交互交替发生;闭锁失败时,除能量交互外,换流站控制主导了桥臂导通状态,故障回路及故障响应特性。