直流输电系统换相失败的研究(一)——换相失败的影响因素分析

作为直流输电系统最常见的故障之一,换相失败与很多因素有关,主要有换流母线电压、换流变压器变比、直流电流、换相电抗、越前触发角、不对称故障时换相线电压的过零点相位移、换流阀的触发脉冲控制方式和交流系统的频谱特性等,以CIGREHVDC标准模型为研究对象比较详细地分析了以上因素对逆变器换相失败的影响,得出了逆变器发生换相失败的一般规律。

基于并行计算机/RTDS的混合实时仿真不对称故障接口交互与实现

针对"并行计算机+RTDS"的SMRT混合实时仿真平台,提出用于三相不对称处理的混合实时仿真接口三序电流分立注入法和电磁暂态侧接口三序功率初始自校正计算方法,研发实现了电磁-机电暂态混合实时仿真中全序量交互,扩展了SMRT混合实时仿真平台不对称故障仿真模拟功能,经SMRT电磁-机电混合实时仿真与RTDS电磁暂态实时仿真的对比测试验证表明,两者仿真结果具有较高的吻合度。

电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现:(一)混合实时仿真数字量接口

电磁暂态-机电暂态混合实时仿真是国内外电力系统仿真领域的热点和难点之一,《电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现》系列论文对此技术难题进行攻关。作为本系列论文第一部分,针对已有的基于模拟量接口的电磁机电暂态混合实时仿真系统的不足,利用目前国际先进的现场可编程门阵列(FPGA)板卡进行数字化通信接口交换数据,开发了基于RTDS的电磁机电暂态混合实时仿真数字量接口。与RTDS纯电磁暂态仿真结果对比,所研发的数字量接口可有效地减少仿真噪声、提高仿真精度,极大地推进电磁机电暂态混合实时仿真的应用。

多馈入直流输电系统换流母线电压稳定性评估模型和算法

根据多馈入直流输电MIDC(Multi-InfeedDirectCurrent)系统中的无功功率和电压之间的关系,提出了MIDC系统换流母线电压稳定性评估的模型和算法,提出了电压调节系数耦合度的概念,通过一个双馈入直流输电系统,分析了直流输电系统控制方式、短路比和MIDC系统中各子系统间电气距离对换流母线电压稳定性因子和电压调节系数耦合度的影响,并提出了提高MIDC系统换流母线电压稳定性的措施。

交直流大电网多时间尺度混合实时仿真系统设计与研究

MMC电力电子设备的广泛应用和交直流混联电网的快速发展对电力系统仿真技术提出了更高的要求。提出了基于"FPGA+RTDS+并行机"异构平台,具有快速电磁暂态、常规电磁暂态和机电暂态联合仿真功能的交直流大电网多时间尺度混合实时仿真系统。该仿真系统由VSC设备、HVDC系统和交流系统等几个仿真子平台组成,通过闭环接口实现时间上多尺度步长、空间上多颗粒度并行的多模式联合仿真计算,并能与EMS系统以及具有EMS画面风格的调控模拟及特性展示系统进行接口,为交直流复杂大电网运行分析和试验研究提供了精确高效的仿真平台。

SMRT电磁机电混合实时仿真交流-交流分网技术研究

针对电磁机电混合实时仿真(super mixed real-time simulation,SMRT)中交流-交流(交交)分网方式的难点和实用化的需要,提出了映射式交交分网方案,通过电磁、机电两侧重叠的映射子网络维持交流系统三序网络的完整和交流系统之间的同步。进一步通过基于映射子网的接口等值模型、基于映射关系的预估-校正接口误差治理等关键技术,保证了混合仿真交互计算的稳定和电磁、机电暂态两侧有效、平滑地接口。案例分析表明,映射式交交分网方案有效实用,相对于交流-直流(交直)分网方式,可以更准确地模拟复现交流电网与直流电网或电力电子设备间存在的重要高频暂态过程。

电网调度运行仿真镜像系统中异构模型数据的补齐方法

为解决电力调度运行镜像系统中异构模型数据丢失问题,研究了异构模型数据映射的技术特性,分析了模型映射中遥测遥信数据缺失的原因。针对遥信数据缺失、母线中单一支路遥测缺失和环路中单个支路遥测缺失等情况,提出了拓扑搜索推导、节点功率推导和支路环路推导等基于逻辑推导的异构模型数据补齐方法;针对节点或环路中多支路遥测缺失等复杂情况,提出了基于独立环路功率方程和节点功率方程组成的多量测方程组,应用加权最小绝对值进行估计的数据补齐方法。该方法已经在南方电网调度运行仿真镜像系统中得到了应用。

STATCOM直流侧电容值对系统谐波含量和电容电压波动幅值的影响及其选择

使用PSCAD/EMTDC软件建立一个利用静止补偿器STATCOM(STATicCOMpensator)进行无功补偿的仿真系统,分析了不同STATCOM直流电容值对系统谐波含量和电容电压波动幅值的影响,得出了系统谐波含量和直流电容电压波动幅值随电容值的变化规律,提出了根据降低STATCOM出口端电压的谐波含量和保持直流电容电压波动幅值在一定范围内的要求来选择其电容值的方法,由该方法得出的仿真系统中STATCOM的电容值跟按其他直流电容选择方法所得的结果相符。仿真系统中的STATCOM在该电容值下有较好的工作性能。

交直流电网仿真调控与系统展示技术

介绍了南方电网近年研发的基于实时仿真的交直流电网仿真调控与展示系统,并对系统构建中的异构平台模型映射、接口交互通信、仿真调控与系统展示等关键技术进行了阐述。该系统有机集成了调度自动化技术和实时仿真技术,其以实际电网运行断面作为仿真初态,建立与实际运行高度相似的虚拟电网,并能实现仿真结果的形象展示和仿真过程的调控交互,可作为交直流电网实时仿真计算、调度运行培训演练、自动化应用测试的有效平台和电网新型技术应用开发平台。

基于实时仿真的网省AGC联合测试技术

自动发电控制(automatic generation control,AGC)是电网调度自动化系统中的一项重要功能,在统一调频控制和电力现货市场环境下AGC控制功能重要性愈加凸显。本文研究提出了基于实时仿真的网级和省级AGC联合闭环测试方案,进而研究开发了实时仿真与网省AGC异构系统的通信交互接口和实时闭环测试技术,提出了多GTNET卡并联同步以及“单端接口、数据转发”等数据交互接口方法,解决了网省AGC仿真联合实时闭环测试中的海量实时数据交互问题。最后通过接口测试验证了多GTNET卡并联同步高速通信能力及其接口延时特性。

交流单相故障对高压直流输电换相失败的影响

研究了直流输电换相失败的原因及其受交流系统单相接地短路影响的特点 ,提出了分析该影响的新方法 ,并针对天广直流输电系统 。

基于PSCAD/EMTDC软件的直流输电系统数字仿真

对直流输电系统物理仿真和数字仿真进行了比较 ,说明了直流输电系统数字仿真具有安全性、经济性和方便性等优点 ,且数字计算机、数值计算技术以及与系统仿真有密切关系的新技术的飞速发展为其提供了技术可能性 ,提出了基于PSCAD/EMTDC软件建立直流输电系统模型应该遵循的一般原则和要求 :在模型中保留直流控制保护系统、保持系统的动态性能和对交流系统进行有原则的等值简化。

直流输电系统换相失败的研究(二)——避免换相失败的措施

对影响换相失败的一些直流输电系统参数进行了灵敏度分析,进一步揭示各参数与换相失败的关系。结合论文第一部分中的分析及灵敏度分析,提出了一些避免换相失败的措施,包括换相失败的预防措施和防止继发性换相失败的措施两类。

天广直流输电系统换相失败的研究

换相失败是逆变器最常见的故障之一,分析了天广直流输电系统中直流电流、越前触发角、直流系统降压运行、直流系统满载率、换流变压器短路阻抗以及换流变压器变比等因素对广州换流站换相失败的影响,所得的结果跟仿真研究中的结果相近。得到的天广直流输电系统换相失败一般规律对其运行有一定的借鉴意义。

深圳站换流变压器替换到肇庆站运行的稳态分析

±500kV肇庆换流变电站Y/YC相换流变压器因电网侧高压套管故障造成损坏致使换流变压器丧失备用。由于制造新的换流变压器或维修这台换流变压器需超过1a的时间,为预防再次发生故障时无备用,从技术参数对比及稳态运行仿真两方面开展研究,以深圳站Y/Y型换流变压器替代肇庆站换流变压器并列运行,从接线组别、变比、短路阻抗、容量,安装运输尺寸、套管、TA、分接开关等部件技术参数展开对比研究,得出可以替换的结论。通过使用EMTDC、RTDS仿真系统进行研究,证实了替换使用的结论。同时讨论了替代运行后可能产生的换流变压器间环流电流、中性点电流增大等问题的应对技术措施。

深圳站换流变替换肇庆站换流变运行的可行性分析

通过分析分接开关的技术特点和谐波电流分布,并使用仿真系统证实了深圳站换流变可以替换到肇庆站使用的结论。

滇西北直流频率限制控制研究及工程应用

直流频率限制控制(frequency limit controller,FLC)是电网频率稳定控制的重要措施,在直流工程中被广泛使用,滇西北直流工程面临着云南电网与南方电网主网异步联网运行后频率稳定性风险增大、投产初期送端机组开机量不足等问题,FLC的配置至关重要。文中分析了南方电网现有直流工程中采用的两种FLC控制逻辑,通过仿真试验对两种控制逻辑响应结果进行了比较。对滇西北直流FLC配置、参数选取进行了说明,针对孤岛系统下机组跳闸、阀组闭锁等典型故障下FLC响应特性进行了仿真验证,仿真与现场的频率调制输出特性一致。

基于实时仿真的AGC闭环测试能力研究

当前电网正开展统一调频市场建设,在实际电网中开展自动发电控制(automatic generation control,AGC)功能测试的难度将进一步加大,调度自动化迫切需要有一个可真实模拟实际电网的仿真环境来支撑开展AGC功能测试。实时仿真在技术可行性上具备开展AGC闭环测试的能力,为验证其有效性,本文搭建了基于实时仿真的AGC闭环测试系统,反演了实际现场的AGC动作事件。试验结果表明建立的RTDS实时仿真模型具备仿真大电网系统频率变化的能力,同时RTDS系统具备与AGC应用闭环试验的能力,可应用于电网AGC功能测试工作。

SMRT交直分网混合实时仿真接口关键技术与实现

基于实时数字仿真(real-time digital simulation,RTDS)和数字计算机接口的电磁暂态、机电暂态混合实时仿真(super mixed real-time simulation,SMRT),深入阐述了电磁暂态、机电暂态两种模式的仿真平滑接口的关键技术,包括接口交互系统稳定性分析与稳定方法、实用低频段接口等效阻抗、基于超前估算的接口交互方法、三序分立电流注入不对称接口方法和闭环自校正三序基波功率计算方法。案例分析和方案整体验证证明SMRT已基本满足交直流大系统暂态综合过程仿真分析的需求。

基于无差拍电流控制的MMC-HVDC系统控制策略研究

随着电平数的增加,基于dq0旋转坐标系MMC-HVDC的控制器运算量会非常大。为了提高运算速度,根据MMC换流器的等效电路设计了基于三相静止坐标系下的MMC-HVDC系统控制器。该控制器将无差拍电流控制与最近电平调制算法相结合,并对电流参考值的采样选取方法进行了改进,提高了控制器精度。该控制器不仅动态响应快,精度高,实现了解耦控制,而且减少了坐标转换与PI调节环节,降低了控制系统的运算量。通过在PSCAD/EMTDC下建立MMC-HVDC的仿真模型,仿真结果验证了控制器的有效性。