华东多直流馈入系统换相失败预防和自动恢复能力的优化

根据华东电网2013年夏季大负荷方式BPA动态等值数据,在电磁暂态程序中采用了与直流工程控制保护一致的详细模型建立华东电网多直流馈入输电系统研究模型,实现了南瑞集团公司、许继集团有限公司以及ABB集团多种技术路线直流控制保护详细模型的有效结合。对华东地区六回直流工程中采用的换相失败预测方法和低压限流参数进行对比分析,给出各工程间参数的差异。在此基础上,研究了优化换相失败预测参数、增加定关断面积法、增大额定关断角对抵御换相失败的作用。最后,通过对低压限流环节参数和瞬时电流限制的研究,提出了直流换相失败后的恢复策略,研究结果可为直流系统运行提供技术参考。

交流系统故障诱发多直流馈入系统换相失败风险评估

换相失败是直流系统逆变器最常见的故障之一,交流侧故障是其最主要的诱因。文中以换相电压时间面积为换相失败判据,在构建换相失败风险评价指标体系的基础上,提出了交流系统故障诱发多直流馈入系统换相失败风险评估方法,计及了多个不确定因素的综合作用。以南方电网2009年夏大运行方式为算例,充分验证了所述评估方法,能有效地探明诱发直流系统换相失败的薄弱环节,指导电网规划与运行维护,以减少或避免多直流系统换相失败,对保障电力系统的安全稳定运行具有现实意义和工程应用价值。

多直流馈入系统不同电网分区方式比较

电网分区是提高多直流馈入系统稳定性能的有效途径,为研究不同电网分区方式对实际电网性能的提升效果,以广东电网2030年规划方案为例,将传统直流分区、柔性直流分区和动态分区三种方式应用于实际电网,分别针对单通道和双通道互联方案,从多直流落点有效短路比、交流故障对直流的影响和短路电流控制水平三方面对不同电网分区方式下的电网性能进行了计算和比较。结果表明:不同分区方式对实际电网性能影响不同。柔性直流分区方式在多直流落点有效短路比、交流故障对直流的影响和短路电流控制水平3方面表现更好;动态分区在控制短路电流水平方面具有一定的作用;传统直流分区方案能够有效减小短路电流水平,同时也能够限制交流故障下发生换相失败直流的最大数量。对于广东电网的规划方案,双通道互联方案下的柔性直流分区方式对系统性能提升效果最为明显。

多直流馈入系统电压支撑强度指标及其在南方电网STATCOM配置方案研究的应用

采用EMTDC和BPA仿真工具,分析了动态无功设备对交流系统故障情况下直流逆变站母线电压和直流功率的影响。配置动态无功设备情况下故障后直流逆变站电压及功率恢复的时间加快,同一时刻直流逆变站电压及功率都比无动态无功设备情况下有所提高,且直流功率的增量与电压的增量基本呈比例关系。从有效抬高各逆变站的母线电压,改善直流功率的恢复特性,提高系统稳定性的角度出发,提出各母线对多回直流逆变站电压支撑强度的指标。该指标可以用于动态无功设备配置站点对多回直流支撑作用的敏感性分析。在该指标计算和系统稳定分析的基础上,提出了南方电网STATCOM的配置方案。该方案被采纳,相关工程已在2013年投产。

基于等效运行短路比的多直流馈入系统静态电压稳定分析

由于现有短路比指标未考虑多直流馈入系统灵活多变的影响,导致现有短路比指标临界值不明确,难以准确评估多直流馈入系统临界电压稳定。针对上述问题,该文提出一种新的指标,等效运行短路比(equivalentoperatingshort circuitratio,EOSCR),以此评估多直流馈入系统静态电压稳定。首先,基于节点电压电流关系,将多直流馈入系统等效为等值单馈入模型。以等值单馈入模型为基础,基于扩展雅克比矩阵推导出等效节点功率灵敏因子(equivalentnodal power sensitivity factor,ENPSF)为后续理论分析奠定基础。其次,基于ENPSF提出EOSCR并且给出EOSCR的理论临界值。最后,基于PSCAD/EMTDCTM与MATLAB仿真,验证所提指标的有效性。通过与现有指标的对比,等效运行短路比能更准确的评估多直流馈入系统临界电压稳定。

改善多直流馈入系统稳定性的VDCOL参数优化

我国华东、华南等电网已形成多直流馈入受端电网格局,由于直流间强关联耦合作用,交流扰动将引发多直流同时换相失败、电压失稳等问题。该文首先分析了双馈入直流系统逆变站动态无功变化轨迹,揭示了通过优化低压限流环节(voltage dependent current order limiter,VDCOL)参数,实现降低总体无功功率需求的机理。根据换流母线抗扰动能力强弱对直流恢复特性的影响,提出了基于多馈入短路比(multi-infeed short circuit ratio,MSCR)的VDCOL参数优化方案,华东多直流馈入系统仿真结果表明,所提出的VDCOL参数优化方案降低了逆变站总体无功功率需求,提高了受端电网电压稳定性。

多馈入短路比指标的适用范围及其与直流最大传输功率的关系探讨

针对多馈入直流短路比指标对交流电网电压支撑能力的指示性和阈值关系尚不明确的问题开展研究,提出了指标与多馈入直流最大传输功率的对应关系,并通过直流准稳态模型下的功率曲线计算进行验证。基于网络方程对多馈入短路比指标与直流最大传输功率的关系给出了理论解析。最后通过EMTDC平台上的电网故障仿真检验了多馈入短路比指标的有效性和适用范围。文章旨在为电网规划设计中应用多馈入直流短路比来衡量交流电网直流接纳能力提供理论指导。

改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援协调控制策略

直流功率紧急支援能够有效改善多直流馈入电网在大功率缺额故障扰动后的系统频率稳定性。文中分析了直流功率紧急支援的原理,提出了一种综合考虑直流过负荷能力、直流运行工况和交流输电能力的单回直流实时可提升功率的估算方法。基于交流电网的安全稳定约束,提出了区域电网最大可支援能力的计算方法和"同送出同馈入"的多回直流实际支援量的协调优化算法。在此基础上,提出了改善系统频率稳定性的多直流功率紧急支援的协调控制方案,并在华东多直流馈入电网中进行了仿真验证。

南方电网中多个直流系统间的协调功率恢复策略

提出了一种当协调馈入点间电气距离很近时多个直流输电系统间的协调功率恢复策略 ,即在交流侧故障被切除后的系统恢复期间 ,在各直流子系统的逆变侧采用定交流电压控制 ,同时在整流侧修改直流功率的给定值。该策略可以改善南方电网中 3个直流系统的恢复性能 ,在某些严重故障发生后 ,不切或少切负荷便可使系统稳定 。

柔性直流技术在负荷中心分网运行的应用

特高压直流广泛用于远距离、大容量输电,越来越多的直流落点集中于我国的负荷中心,给系统运行带来了短路电流超标、多直流间相互影响及大面积停电风险增加等问题。调整系统运行方式能一定程度上缓解短路电流超标带来的压力,但要全面有效解决我国负荷中心目前面临的问题需要优化网架结构。基于对负荷中心电网现状的分析,提出了一种网架优化方案——对负荷中心大型同步网进行分区,并利用柔性直流进行区间互联;对该柔直分网方案的功能要求、系统级控制原理及控制架构进行了详细分析,并总结了柔性直流技术用于负荷中心分区互联的发展趋势及关键技术难点。

基于多回直流功率转移的受端电网节假日期间电压控制

节假日期间,电网负荷大幅下降,潮流轻载导致容性无功过剩,电压显著升高。对于多直流馈入受端电网,受直流换流站内绝对最小滤波器投入组数的制约,密集落点的多个直流换流站在直流低功率运行方式下会同时向交流电网注入大量容性无功,导致电网电压大幅升高且难以通过常规电压调整手段控制。提出了考虑多回直流功率转移的电压控制策略,在不改变直流总送电计划的基础上,通过优化分配多回直流的功率来改变直流与交流电网的无功交换数量,进而有效降低电网电压。华东电网实际案例和仿真计算均显示,在多回直流之间进行有功功率转移能有效地改善多直流馈入受端电网的无功潮流分布,合理控制系统电压。