基于等效电流源的级联混合直流馈入系统强度影响分析

级联型混合直流系统受端的模块化多电平换流器高压直流系统(modular multilevel converter high voltage direct current,MMC-HVDC)和电网换相换流器高压直流系统(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)会因馈入点电气距离较近而存在强相互作用关系。为明确级联型混合直流馈入系统中MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响,提出考虑幅值和相位的MMC等效电流源的简化等效方法,基于所提MMC等效原理将级联型混合直流馈入系统等效成单馈入LCC-HVDC系统,分析等效单馈入系统的参数计算方法,并提出等效单馈入短路比评估指标。最后通过该指标分析归纳了不同控制方式、不同电气距离下等效单馈入系统的系统强度变化情况,即为MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响规律。机理分析和基于PSCDAD/EMTDC、MATLAB的仿真结果表明,所提等效方法具有有效性且所提指标能很好地反应MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响。

计及并联电容器补偿的多馈入交直流系统改进有效短路比指标

多馈入有效短路比能够同时反映交流系统强弱和直流系统间相互作用,是进行多馈入交直流系统分析和评估的重要指标,但是在实际工程应用中仍出现了指标计算结果与系统实际电压稳定不相符的情况。在推导并联电容器补偿对短路电流影响的数学关系的基础上,分析得出现有的多馈入有效短路比指标由于未考虑并联电容器补偿时存在不足而具有局限性。针对这个问题,提出一种能够计及并联电容器补偿的改进多馈入有效短路比指标,该指标通过将系统并联电容器容量折算到直流落点处来进一步计及其给系统电压稳定带来的影响,并给出所提改进短路比指标的计算公式。以修改的新英格兰39节点系统为例,研究了并联电容器补偿对系统电压稳定性的影响,分析了现有多馈入短路比和所提改进指标与并联电容器补偿的容量和补偿位置的关系,研究结果表明,所提改进有效短路比指标比现有多馈入有效短路指标更能够准确地反映交流系统的强弱程度。最后通过浙江电网仿真验证了所提改进有效短路比在描述多馈入交直流系统强度的准确性和适用性。

多馈入直流输电系统短路比指标的有效性分析

从多馈入直流系统功率稳定性角度出发,基于两馈入直流输电系统简化模型,研究了多馈入直流系统功率稳定性与多馈入有效短路比之间的定量关系。分析结果表明:多馈入有效短路比不能完全反映直流系统的功率稳定性,两者之间难以建立明确的定量关系;当受端电网直流馈入数较多时,各回直流系统的临界多馈入有效短路比将可能远小于1.5。

多馈入交直流系统有效短路比的影响因素分析

交直流输电已经成为了我国电网发展的必要手段,由于多馈入交直流系统的强复杂性使得评估交直流系统间的相互作用变得非常困难。多馈入有效短路比不仅能够评估交流系统的强弱,而且还能反映直流系统间的相互作用,是多碛入直流系统规划中的一种重要参考指标。分析了直流功率、直流落点间的联络阻抗、线路阻抗、交流滤波器和无功补偿器的等值导纳等因素对多馈入有效短路比的影响及变化规律,通过两馈入交直流系统的分析结果验证了各个因素对多馈入有效短路比影响及变化规律的正确性。

基于改进多馈入有效短路比的受端交直流混联电网STATCOM定容方法

针对传统多馈入有效短路比无法计及STATCOM动态响应过程的缺点,文章基于戴维南动态等值方法提出了一种考虑STATCOM接入影响的改进多馈入有效短路比,该指标通过BPA动态仿真求取系统等值阻抗,能够更准确地描述受端系统的强度。此外根据所提出的改进多馈入有效短路比,文章以提升受端交直流混联电网安全稳定性为目标,从总体性和平衡性两方面量化了STATCOM的无功补偿的效果,并建立了一套完善的STATCOM定容方法。利用实际电网算例证明了所提指标和方法的有效性。

直流多馈入系统有效广义短路比

在一定假设条件下,广义短路比指标能够较好地描述直流多馈入系统受端交流电网的强度,在此基础上分析了无功补偿电容对于广义短路比的影响,为了消除此影响,提出了一种考虑无功补偿的有效广义短路比指标,克服了广义短路比推导过程中需假设直流消耗无功近似完全补偿,无功补偿容量与直流额定容量成比例的缺陷。理论分析和仿真算例均表明,新定义下的有效广义短路比指标更具普适性,能更准确地描述考虑无功补偿电容的直流多馈入系统受端交流电网的强度。

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。

多馈入直流系统短路比和有效短路比研究

传统短路比作为评价与直流输电系统相连交流系统相对强弱的重要量化指标,在单馈入直流系统中得到了广泛应用;但是这种短路比定义不适用于多馈入直流系统,所以,给出合理的多馈入短路比定义是十分必要的。目前学术界存在两种多馈入短路比计算方法,即等值阻抗法和影响因子法。在综述两种方法的基础上,证明了两种方法的一致性;同时指出了前人在理解等值阻抗法时的误区。将BPA中3机9节点系统进行改造,得到三馈入直流系统模型。在此模型中,通过计算和仿真,验证了等值阻抗法和影响因子法的统一性;另外,也得到了多馈入短路比小于单馈入短路比的结论。

混合双馈入系统中VSC-HVDC对LCC-HVDC受端电网强度的影响

在含有LCC-HVDC和VSC-HVDC的混合双馈入系统中,LCC-HVDC受端电网电压支撑能力是影响系统稳定性的重要因素。为对电压支撑能力进行准确评估,该文借鉴单馈入LCC-HVDC系统中有效短路比和临界有效短路比的概念和计算方法,将混合双馈入系统等效为单馈入LCCHVDC系统,分析等效原则以及等效单馈入系统的参数计算方法,并提出混合双馈入系统中等效有效短路比和临界等效有效短路比的定义。机理分析和PSCAD仿真结果表明,所提指标能够准确地反应VSC-HVDC对LCC-HVDC受端电网强度的影响。

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。

一种通用的多直流馈入系统短路比指标

多馈入有效短路比MIESCR是评价含有多回直流馈入的交流电网电压支撑能力的一种常用指标,然而其物理意义和适用范围不够明确。本文将多馈入系统等效成具有相同外特性的单馈入系统,提出了通用化的多馈入等效有效短路比MEESCR的定义,并证明了MIESCR和有效短路比ESCR是MEESCR在某些特定工况下经近似后的特例,也从理论上说明了MIESCR和ESCR的适用范围和误差来源。理论分析和电磁暂态仿真结果表明,相较于MIESCR和ESCR,MEESCR这一指标能更准确的评价多馈入系统中交流电网的电压支撑能力。

混合双馈入直流系统中VSC-HVDC对LCC-HVDC受端系统强度的影响

为了准确评估混合双馈入直流系统中电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)子系统的受端系统强度,对LCC-HVDC子系统的有效短路比进行研究。第一,基于牛顿最优潮流算法,分析混合双馈入直流系统中电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)子系统采用不同的功率输送方向和控制方式时,对LCC-HVDC子系统的交流系统电压支撑强度的影响关系。第二,计算VSC-HVDC子系统的等效阻抗,提出能够有效评估混合双馈入系统中LCC-HVDC子系统有效短路比的等值有效短路比指标。利用该指标可将混合双馈入直流系统中LCC-HVDC子系统等效为受端交流系统电压支撑强度与之相同的单馈入直流输电系统。最后,基于PSCAD/EMTDC进行仿真分析,仿真结果证明了VSC-HVDC对LCC-HVDC子系统影响关系的正确性以及等值有效短路比指标的有效性。

混合双馈入直流输电系统中LCC-HVDC对VSC-HVDC系统强度的影响

为了准确评估混合多馈入直流系统中电压源换流器型高压直流(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)的受端系统强度,对VSC-HVDC的有效短路比进行研究。第一,建立了含有VSC和LCC的混合双馈入直流输电系统的小信号模型,基于该模型提出了LCC的运行阻抗的基本概念和计算方法;第二,结合LCC的运行阻抗,提出了混合多馈入直流输电系统中VSCHVDC有效短路比的计算方法,并分析了计及LCC-HVDC影响时VSC-HVDC的功率运行极限;第三,利用建立的小信号模型,研究了VSC控制器参数对其功率运行极限的影响。通过基于PSCAD/EMTDC的仿真分析,验证了相关结论的正确性。

混合多馈入直流输电系统相互作用关系的定量评估方法

视在短路比增加量(apparent increase in short circuit ratio,AISCR)是一种定量评估混合多馈入系统中电压源换流器型高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)对电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)运行特性影响关系的指标,该文基于AISCR指标,定量评估混合双馈入系统中当VSC-HVDC潮流方向不同时对LCC-HVDC运行特性的影响,在此基础上基于PSCAD/EMTDC对比分析VSC分别作为整流运行和逆变运行时LCC-HVDC的暂态过电压、换相失败抵御能力、故障恢复等暂态运行特性。研究当VSC-HVDC与LCC-HVDC之间存在电气距离的情况下AISCR随着电气距离的变化趋势;最后将交流系统与VSC-HVDC对LCC-HVDC视在短路比增加量的耦合作用进行了解耦,得到了不考虑VSC-HVDC所联结的交流子系统的影响,仅考虑VSC-HVDC单独作用时AISCR的变化规律,该结论可以为混合多馈入直流输电系统中VSC-HVDC容量及馈入落点的选取提供理论指导。

考虑元件功率电压特性的混合馈入直流输电系统静态电压稳定分析

由于现有的短路比指标并未计及系统元件动态功率电压特性,使得现有指标难以准确评估该系统临界电压稳定。为了解决上述问题,该文通过严格的理论推导,提出混合馈入短路比(hybrid infeed short circuit ratio,HISCR),来评估混合馈入直流输电系统静态电压稳定性。首先,以含同步调相机接入的混合馈入系统模型为基础,基于潮流雅克比矩阵推导出考虑元件动态功率电压特性的混合馈入功率电压灵敏因子(hybrid infeed power voltage sensitivity factor,HIPVSF)。其次,基于HIPVSF提出HISCR,并且给出HISCR的理论临界值,明确所提短路比指标与电压稳定性之间的物理关系。最后,基于PSCAD/EMTDC^(TM)与MATLAB仿真,通过与现有的短路比指标对比,验证所提指标的有效性。

多馈入直流输电系统短路比评估方法综述

短路比是评估交直流系统强度的重要指标,影响着直流系统的运行特性。通过介绍单馈入直流输电系统中短路比的评估方法,针对多馈入高压直流、多馈入柔性直流和包含高压直流和柔性直流的混合多馈入直流3种电网结构,分析并对比了多馈入直流短路比评估方法的最新研究成果。最后阐述了多馈入直流短路比评估方法的主要问题和发展方向,为指导直流系统的规划提供理论依据。

基于无功有效短路比的交直流交互影响分析

到2015年,西南水电基地超特高压直流外送通道将增至4个。这些外送直流系统的换流站均存在落点集中、耦合紧密的特点,复杂的交直流交互影响亟待分析。在多馈入直流量化指标的基础上,考虑换流站的无功消耗,推广定义了多馈入无功有效短路比,并给出利用其判断系统强弱的标准。针对2015年西南水电基地4条外送直流丰大运行方式,运用无功有效短路比进行交互影响分析。仿真结果表明采用改进指标评估多直流系统交互影响的合理性,以及对电网规划具有更准确的指导意义。

多馈入直流系统换相失败免疫水平快速确定方法研究

针对目前多馈入直流输电系统中换相失败研究主要采用仿真手段的情况,基于最小熄弧角判断标准,推导多馈入直流系统中当地换相失败免疫因子和同时换相失败免疫因子的解析表达式。通过表达式可快速而有效地确定系统参数对多馈入直流系统中逆变站换相失败免疫水平的影响:当地换相失败免疫因子与故障交流系统有效短路比具有近似的线性关系;在临界多馈入交互作用因子不变时,同时换相失败免疫因子与故障交流系统有效短路比成正比关系,与多馈入交互作用因子成反相关。基于CIGRE直流输电标准模型搭建了双馈入直流输电系统,仿真结果验证了表达式的有效性和准确性。

应对多馈入直流换相失败的同步调相机布点方法

特高压直流输电网受端交流故障诱发的直流换相失败会造成系统短时大量功率短缺,对系统安全稳定性带来巨大威胁。同步调相机因其强大的动态无功支撑能力,在应对多馈入直流换相失败及加快系统暂态恢复过程方面受到了越来越多的关注。从多馈入直流间相互作用角度出发,分析了调相机应对多馈入直流换相失败的优势,结合多馈入交互作用因子、多馈入有效短路比及相对暂态电压跌落面积指标,逐层确定最佳的动态无功补偿站点,提出一种可运用于工程实际的调相机应对多馈入直流换相失败的布点方法,并在华东电网数据典型运行方式的基础上进行了仿真验证。

电网故障下多馈入直流输电系统相继换相失败机理与特性

在多馈入的电网换相换流器型高压直流(LCC-HVDC)输电系统中,交直流系统以及不同LCC-HVDC之间的复杂耦合作用造成换相失败形态产生变化,使得LCC-HVDC的控制保护系统面临挑战。目前,由电网故障直接引发的多回LCC-HVDC同时换相失败现象受到关注,但是换相失败过程中LCC-HVDC系统之间的相互影响却被忽视。LCC-HVDC换相失败后的状态和输出特性急剧变化,通过交流系统的耦合势必对相邻LCC-HVDC产生直接的影响。为此,文中研究了LCC-HVDC换相失败对相邻健全LCC-HVDC的影响,分析了受端弱电网故障下多馈入LCCHVDC系统中相继换相失败的产生机理和换相失败期间控制系统作用下逆变站的动态无功特性;推导了计及控制系统响应的逆变站无功功率表达式,解析了相邻LCC-HVDC无功交换特性,分析了相继换相失败的特征和影响因素。最后,通过标准模型验证了理论分析的正确性。