含±800 kV云广直流的南方电网交直流系统 RTDS仿真研究

云广±800 kV特高压直流输电系统投运后（2009年单极投运,2010年双极投运）,南方电网结构将更为复杂,交直流并联运行特点愈发显著。因此,建立了南方电网2010年交直流并联电网全电磁暂态RTDS实时仿真模型,并进行仿真分析。结果表明：云广直流系统在孤岛方式下全功率运行时,南方电网系统可能会出现约0.6 Hz振荡,可以通过降低云广直流传输功率解决该问题;云广直流系统发生双极闭锁故障,将影响南方电网稳定运行,须预先研究合适的安稳策略。     

云广±800kV直流双极运行模式研究

云广±800kV直流双极投产后,南方电网交直流并联运行、强直弱交的特性更加明显,会给电网安全稳定运行带来新问题。鉴此,研究了云广直流投产后的安全稳定特性、西电东送能力、严重故障的影响及动态稳定性等,分析了联网及孤网两种正常运行方式,提出了云广直流运行方式的安排原则以及调试和运行的建议。     

糯扎渡、溪洛渡高压直流输电工程安全稳定控制系统

为保证糯扎渡、溪洛渡高压直流输电工程投运后南方电网系统的稳定运行,分析了糯扎渡、溪洛渡直流输电系统在交直流并联运行及直流孤岛运行方式下,直流闭锁故障对系统安全稳定特性的影响及稳定问题的解决措施。从切机灵敏度、直流闭锁故障形式、交流断面功率水平、500 kV线路检修方式、直流孤岛运行方式多方面对影响糯扎渡、溪洛渡直流工程安全稳定控制的各种关键因素进行了详细的分析,得到了安全稳定控制系统的控制方案。在此基础上提出了糯扎渡、溪洛渡直流稳控系统的设计方案,包括：控制对象、控制因素、安全稳定控制装置的配置方案、主要功能及装置间交互信息内容。     

云广±800kV直流安全稳定控制方案研究

分析了云广直流双极投产后的系统运行特性,经对各类控制措施的控制效果对比分析,给出了一个云广直流安全稳定控制系统的总体框架:稳定控制措施总量以切机不超过4800MW、接着切负荷不超过2500MW进行控制;若超出限制则可以采取调整再启动方案,退出直流再启动功能,降低直流输送功率或安排孤岛方式运行等措施。     

云广特高压直流对南方电网稳定性影响

为研究云广特高压直流对南方电网稳定性的影响,利用PSD-BPA工具对受端五直流落点间相互影响、云广单、双极闭锁故障、孤岛运行方式、紧急直流功率提升和双侧频差调制等方面进行深入仿真研究,得出结论:(1)云广直流双极闭锁将引起功角和电压失稳,穗东换流站故障将引起多回直流不同程度地发生换相失败,且对北郊站换相电压跌落影响最大;(2)云广直流功率提升能有效提高电网暂态稳定性;(3)云广直流双侧频差调制能有效抑制小扰动下云粤间的功率振荡.     

云广直流小功率孤岛试验发现的问题及应对措施

云广直流孤岛方式运行是提高云南水电外送能力和保证南方电网安全稳定运行的重要措施。总结了云广直流带小功率孤岛试验中发现的主要问题及应对措施,诸如小湾电厂机组调速器不完全适应孤岛方式,直流闭锁后机组频率从最高频率下降至50 Hz时间较长,孤岛模式转联网模式过程小湾电厂机组有功功率波动较大等。这些问题的解决大大减小了后续大功率孤岛试验的风险。     

云广直流系统闭锁过程对其孤岛运行方式过电压水平的影响

孤岛运行作为云广特高压直流输电工程的设计运行方式之一,能够有效地提高南方电网的稳定水平,但必须以解决过电压问题为前提。研究了云广特高压直流系统的闭锁方式及快速移相速度对孤岛运行方式下过电压水平的影响,结果表明：大组滤波器切除后延时切除换流变是限制孤岛方式下过电压水平的重要措施;先降电流定值后快速移相的保护闭锁逻辑与直接快速移相的保护闭锁逻辑相比,能大幅度减小双极Block时避雷器的吸收能量;减小快速移相速度对限制双极ESOF时的过电压水平和降低避雷器吸收能量是有利的。     

云广直流系统闭锁过程对其孤岛运行方式过电压水平的影响

孤岛运行作为云广特高压直流输电工程的设计运行方式之一,能够有效地提高南方电网的稳定水平,但必须以解决过电压问题为前提.研究了云广特高压直流系统的闭锁方式及快速移相速度对孤岛运行方式下过电压水平的影响,结果表明:大组滤波器切除后延时切除换流变是限制孤岛方式下过电压水平的重要措施;先降电流定值后快速移相的保护闭锁逻辑与直接快速移相的保护闭锁逻辑相比,能大幅度减小双极Block时避雷器的吸收能量;减小快速移相速度对限制双极ESOF时的过电压水平和降低避雷器吸收能量是有利的.     

基于实时数字仿真器的云广特高压直流系统孤岛运行仿真

云广特高压直流系统输送功率大,送端换流站远离电站而且靠近云南电网昆明负荷中心,交流系统相对较弱,特高压直流系统在失去与云南主网相连的全部500kV联络线后,系统将进入孤岛运行方式。为此,采用实时数字仿真器和特高压直流保护控制软件搭建了详细的实时闭环仿真系统模型,对云广特高压直流系统进入孤岛运行过程进行仿真分析,研究云广直流系统进入孤岛方式运行交直流系统的暂态稳定性能,并对交流系统和直流系统故障过程进行了仿真,分析系统故障后交流系统电压和频率的暂态特性以及交直流控制系统的动态性能。通过仿真验证了云广特高压直流在孤岛运行方式下,系统仍具有良好的动态性能,对实际的工程具有重要指导意义。     

孤岛方式下云广直流自动功率调整功能与小湾电厂AGC配合的仿真

鉴于云广直流输电容量巨大,需要对孤岛运行方式下云广直流自动功率调整功能与送端电厂自动发电控制(AGC)能否相互配合进行验证,以确保南方电网的安全稳定运行。为此,建立了2010年南方电网实时数字仿真(RTDS)模型,构造了由南方电网主网、云广直流孤岛系统和该直流实际控制保护配置组成的、能够很好地模拟云广直流孤岛运行方式的RTDS平台,对孤岛运行方式下云广直流自动功率调整功能与送端小湾电厂AGC的相互配合关系进行了仿真研究。试验结果表明,对于在孤岛运行方式下的直流日负荷功率调整,送端电厂AGC日负荷曲线起着主导作用;利用直流频率限制控制(FLC)功能与电厂AGC协调控制,在稳态和扰动情况下均能基本上保持孤岛系统的稳定运行。     

云广特高压孤岛运行方式下单极闭锁性能试验分析

2013年5月26日,为进一步验证云广特高压孤岛状态下的电压、频率控制策略,开展了孤岛方式下的单极闭锁性能试验。试验表明,孤岛系统出现单极闭锁后,机组发电功率和直流输送功率能协调控制,并恢复稳态。但整流站直流站控系统无功控制模式若为定无功功率控制模式,将导致孤岛系统交流电压控制失败,电压长期越限,引发交流滤波器过负荷跳闸,导致双极相继闭锁。试验结论为,云广特高压孤岛方式下,禁止整流站直流站控无功控制模式选择为定无功功率控制模式,同时有必要进一步开展后续试验,对当前孤岛系统交流电压控制策略是否足够安全可靠进行验证。     

云广±800kV直流输电投运后南方电网稳定特性研究

从输电能力、直流运行特性、动态稳定方面研究云广±800kV直流投运后内南方电网安全稳定特性。研究表明:云广±800kV直流投运后南方电网西电东送输电能力显著提高,输电能力由动态稳定控制逐步转为热稳控制;云广±800kV直流联网运行时其双极闭锁故障是威胁南方电网安全稳定运行的最大风险,该直流系统孤岛运行是化解风险的有效措施;云广±800kV直流投运后南方电网主要区域振荡模态依然存在,但其阻尼因受新投产大水电机组电力系统稳定器(PSS)影响而显著增强。     

南方电网高压直流输电系统调度运行操作分析

南方电网于2008年已经形成“八交四直”的主干网架,是一个典型的交直流并联电力系统。分析了南方电网在正常方式下、事故条件下和特殊情况下高压直流输电系统的运行操作。在正常方式下,直流系统功率调整越须考虑如下几个方面：交流断面限制要求;与交直流功率优化分配有关的安全和经济优化因素;接地极不平衡电流对中性点直接接地主变压器的影响;直流系统的电流限制和降压限制;直流系统的解闭锁操作。特殊情况是指纯直流方式和直流孤岛方式。在直流孤岛方式下系统调控过程中要考虑直流系统运行工况、发生次同步振荡的可能性和直流稳定控制功能的投退等因素;此外,还要应遵从一定的调控要点。     

高压直流输电系统孤岛运行调频策略

高压直流输电系统采用送端孤岛运行方式能够显著改善远距离送电系统稳定性和提升送电能力,其中孤岛系统的频率稳定性是决定能否孤岛运行的关键因素之一。结合前期天广、云广直流孤岛调试结果,阐明孤岛方式下优先利用直流系统频率限制器(frequency limitation control,FLC)平衡功率波动、放大机组一次调频死区作为后备措施、优先调整机组功率、利用FLC自动跟随的调频策略。针对孤岛方式下直流双极跳闸后出现的部分机组调相运行的现象,利用电力系统功率扰动的3阶段分配原理解释了产生原因,提出避免机组长时间调相运行的控制策略。现场试验结果验证了所提调频策略的有效性,为未来直流孤岛运行方式安排和控制措施的确定提供了依据。     

云广特高压直流输电线路孤岛运行过电压及抑制

云广直流孤岛运行方式下发生直流双极闭锁时将在送端换流站交流系统产生幅值很高的过电压,孤岛运行过电压水平控制是决定能否孤岛运行的关键因素,因此利用EMTDC计算了不同运行方式下楚雄换流站交流侧的过电压水平、避雷器工况、交流滤波器断路器断口暂态恢复电压及容性开断电流,并分析比较了各种不同的过电压抑制措施,提出了利用换流变磁饱和特性短时限制过电压的措施方案和电气设备的技术参数要求,同时还探讨了直流闭锁后换流变和交流滤波器切除时间等对过电压的影响。     

±800kV云广直流输电工程对南方电网安全稳定的影响

南方电网将于2010年建成投产±800kV云南—广东直流输电工程,潮流稳定计算结果表明,南方电网规划的输电网络可满足2010年贵州送广东8GW、云南送广东7.8GW的要求,并有约10%的送电裕度。通过研究电网接线、旋转备用、开机方式、云南大型水电站接入系统方式、动态无功补偿装置、直流调制、直流运行方式等因素对云南送电广东极限的影响,发现交直流系统并联运行时,影响云电外送极限的主要因素是昆明、广西电网电压支持能力不足。提出了提高云南送电广东极限的措施,包括增加楚雄换流站的电容器组2×160Mvar、增加云南东部火电开机和广东东部开机、云南大型水电分散接入电网等措施。云广直流孤岛运行方式,可提高云电外送极限3GW,建议云广直流的工程设计应能满足直流孤岛运行及交直流并联运行方式的要求。     

云广直流孤岛系统机组调相运行分析

孤岛运行作为云广特高压直流输电工程的设计运行方式之一,能够有效提高南方电网的稳定水平,但是存在较严重的机组间相互作用引起的小湾机组调相运行问题。建立了将电厂调速器控制系统、励磁系统、监控系统接入RTDS实时仿真系统形成云广直流孤岛分析的仿真试验平台,该仿真平台具有较高的仿真可信度,从调速器控制逻辑与参数在直流双极闭锁甩负荷后的调节规律的角度分析了小湾电厂机组调相运行的机理。     

云广特高压直流线路孤岛运行方式过电压保护方案

云广直流孤岛运行方式下发生直流双极闭锁时将在送端换流站交流系统产生幅值很高的过电压,孤岛运行过电压水平控制是决定能否孤岛运动的关键闪素。基于此,利用EMTDC计算了不同运行方式下楚雄换流站交流侧的过电压水平、避雷器工况、交流滤波器断路器断口暂态恢复电压及容性开断电流等,并根据过电压计算结果对A型避雷器、交流滤波器断路器等电气设备和安稳控制保护系统提出了相关要求,设计了过电压保护实施方案。仿真计算结果表明,该实施方案可行、有效,可确保孤岛运行方式下系统和设备安全。     

云广直流孤岛运行双极跳闸后机组调相分析

云广直流孤岛方式下双极跳闸后,部分机组进入并长期运行于调相状态,给系统和设备安全带来严重威胁。利用电力系统功率扰动的3阶段分配原理解释了这一现象的产生原因,提出了避免机组调相运行的机组功率安排原则及调速器附加控制策略,实验结果验证了相关分析的正确性。     

大直流弱送端系统安全稳定控制策略

呼辽直流作为呼盟火电基地直流外送通道,与呼盟交流外送通道并列运行,送端交流系统相对薄弱,属于典型的大直流弱送端系统,并且在特定条件下可能转入直流孤岛运行模式。根据呼辽直流的运行特点,针对呼辽直流在交直流并联运行、联网转孤岛、孤岛运行模式3种情况下分别存在的问题及其要的控制措施展研究,分析并提出了各种运行模式下发生故障后要采取的安全稳定控制策略。