高比例电力电子电力系统过电压(三):直流故障下新能源暂时工频过电压机理

在高比例新能源和大容量直流输电工程大量投运的背景下,电力系统过电压问题日渐凸显,不仅制约直流输电能力,而且可能引发新能源大规模脱网。在新能源占比较高时,与交流设备相比,新能源的工频过电压耐受能力更低,该文针对直流故障引发的送端新能源机端过电压问题进行机理分析。首先,建立直流闭锁和直流多次换相失败后闭锁故障状态下新能源及传统同步机经特高压直流外送系统的等效电路分析模型,基于矢量关系,解析推导直流故障下的暂时工频过电压最大值。然后,分析直流输电功率水平、新能源并网功率、新能源低电压穿越控制参数、同步机至直流换流站电气距离以及新能源至直流换流站电气距离等因素对新能源机端电压最大值的影响。最后,通过PSD-BPA仿真软件在小算例系统和我国西北等值电网中验证理论分析的有效性。

南方电网直流闭锁故障时受端系统电压稳定问题分析

作为南方电网的受端电网和负荷中心,有多条交直流落点从云南、广西、贵州送端电网馈入广东电网。对交直流并联电力系统中的直流双极闭锁故障导致的动态电压稳定问题进行了研究,分析和讨论了动态无功补偿装置、紧急切除线路高抗、保留直流故障线路处电容器组策略,以提高直流闭锁故障时的暂态电压稳定性,通过仿真分析对三种策略进行了研究和比较,对各策略进一步的研究重点及存在的问题给出了建议。

直流双极闭锁故障下提高暂态电压稳定性策略探讨

南方电网2015年将形成多条直流输电线路并联交流电网的局面。文中对直流输电的严重故障——双极闭锁故障进行了深入的仿真研究。分析了由此导致的暂态电压稳定问题,从原理上对该问题进行了理论分析,通过仿真计算证实了理论分析的合理性。提出了一种新的保留故障直流线路处的电容器组的策略,以提高故障下的暂态稳定性。通过仿真说明了这种方法的可行性。

±800kV宾金直流双极闭锁故障对浙江电网的影响

±800 kV宜宾—金华特高压直流输电工程投产后,可极大缓解浙江省跨江通道及浙北主要断面潮流重载问题。与此同时,若宾金直流发生双极闭锁故障,会造成潮流转移和功率缺额,对浙江电网甚至整个华东电网将产生较大的系统冲击,严重影响电网的安全稳定运行。详细分析了宾金直流双极闭锁故障对浙江电网的影响,并结合电网调度运行经验,总结了宾金直流双极闭锁事故下浙江调度的处置策略,为事故处理提供参考经验。

龙政直流闭锁事件分析及降压再启动直流电压偏高抑制

在对2011年7月30日龙政直流输电系统双极闭锁事件原因进行分析的基础上,对极Ⅰ直流线路故障后降压再启动不成功导致闭锁的过程进行了详细研究。根据实际控制保护系统的逻辑,分析发现此问题的根本原因是理想空载直流电压无法快速变化。提出了根据实测数据实时计算整流站和逆变站触发角限值的方法,对电压和电流调节器的输出进行相应优化,以抑制降压再启动过程中的电压偏高问题。对与实际工程一次系统及控制保护程序相一致的仿真模型进行测试,证明了优化逻辑的可行性和有效性。

大容量多馈入直流对广东电网运行稳定性影响的研究

针对广东电网的结构特点,研究了直流通道故障对广东电网安全稳定性的影响。首先,通过对广东电网各直流逆变站的短路比计算,分析了广东电网作为直流受端系统的强度;其次,通过对发生单重和多重故障时的暂态稳定计算,研究了作为多回直流受端系统的广东电网在发生直流双极闭锁故障时的运行稳定性问题。分析认为:广东电网属于强系统,电网的主要稳定问题是暂态电压问题。提出装设动态无功补偿装置、紧急切除线路高抗、保留直流故障线路处电容器组等策略以提高受端电网的电压稳定性。

楚穗直流线路故障致双极闭锁及故障重启逻辑缺陷分析

楚穗直流联网、全压运行条件下,相继发生极1两次线路保护动作,极2一次线路保护的事件,导致楚穗直流双极闭锁。为探明楚穗直流双极相继闭锁的原因,从直流线路故障纵差保护原理、行波保护原理、极控线路故障重启监视功能入手,结合楚穗直流EMTDC仿真模型,从电磁耦合与双极接地故障两个维度分析并掌握双极相继闭锁的原因。通过对故障重启监视功能的深入分析,进一步挖掘出监视功能的逻辑缺陷,提出了避免直流不必要闭锁的故障重启逻辑优化建议。

多馈入送电通道对受端用电网电压稳定的影响

以南方电网2008年夏季大运行方式为基础,对西电东送通道进行电压灵敏度分析,找出电压薄弱点和对电压较为敏感的关键母线。同时通过动态仿真扫描西电东送输电故障,得出会导致系统电压失稳的输电通道的严重故障,并针对故障提出相应解决措施。

云广特高压换流站交流母线分裂运行跳闸策略优化研究

本文详细分析了云广特高压直流工程换流站交流母线分裂运行的判断逻辑,指出了当前交流母线分裂运行跳闸策略存在的问题并提出改进建议,对高压直流输电系统设计、电网运行有重要的参考意义。

不同旋转备用容量下电网频率稳定特性研究

随着多条特高压直流线路的投运,受端电网的发电容量随开机数目的减少而快速降低,随之而来的是一次调频的备用容量减少,从而导致受端电网的频率稳定控制愈加艰难。为了反映不同旋转备用的频率特性引入旋转备用容量占可用容量比值这一参数,提出改进的SFR模型。使用模型分别对系统高频和低频稳定进行分析,得出拥有旋转备用的电力系统对发生掉机故障的承载能力优于无旋转备用的电力系统。在系统机组出力相同时,可以通过提高系统旋转备用来提升系统的低频稳定性。最后通过算例仿真验证了所提旋转备用容量优化配置方案的有效性。

一起交流滤波器保护误动引起直流极闭锁的故障分析

为解决大组交流滤波器连线差动保护动作引起直流极闭锁而导致直流传输功率降低的问题,结合一起大组滤波器连线差动保护动作情况以及交流站控制系统最后断路器逻辑,对大组交流滤波器连线差动保护动作引起直流极闭锁的原因进行分析,阐明大组交流滤波器保护装置采样通道故障是差动保护误动的原因,指出交流站控制系统点位配置错误是引起直流极闭锁的原因,为此,提出改用采集换流变进线电压和换流变进线避雷器的泄漏电流来评估换流器最后断路器已断开以及最后优化交流场最后断路器判断逻辑等优化措施,可大大改善直流输电的可靠性。