UHVDC系统可靠性分层等值与灵敏度分解

为了量化特高压直流(UHVDC)系统可靠性及其参数灵敏度,提出了可靠性分层等值模型和改进频率和持续时间(F&D)算法。基于UHVDC系统结构和运行特点,计及多容量水平、换流变压器接线形式和单端整体备用模式,将其划分若干个子系统,分别建立状态空间,逐层向上等值,得到整个系统状态空间。传统F&D法需人工查找和计算等值转移频率后才可计算出等值转移率,易出错且计算量随着状态空间维数增加。基于矩阵描述的改进F&D算法,可直接建立等值前后转移率矩阵关系,以及系统可靠性指标对底层元件可靠性参数的灵敏度分解关系。算例分析结果表明,所提模型和算法能够定量评估UHVDC系统可靠性,明确了影响UHVDC可靠性的关键参数和薄弱环节,证实了方法的可行性与有效性。

大规模新能源超远距离送出的柔性直流系统集成设计方案

沙漠、戈壁、荒漠等地区大规模新能源输送负荷中心是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要举措。介绍了基于常规直流和柔性直流的大规模新能源超远距离送出方案,从适用场景、过电压、电压与无功功率调节能力、经济性等方面对比了两种方案的优劣,柔性直流送出方案具有较好的技术经济优势。提出了适用于千万千瓦级新能源基地超远距离送出的柔性直流系统集成设计方案,包括±800 kV/10 GW四端柔性直流输电系统的电气主接线、主回路参数、协调控制策略、交直流卸荷装置配置等。研究了双极单阀组和高低阀组方案选择、送端多阀组交流电压协同控制、高低阀组直流电压平衡控制等关键技术,提出了交直流卸荷装置的配置方案及投切策略。基于电磁暂态仿真验证了所提柔性直流设计方案的有效性。

UHVDC多信号直流调制提高系统暂态稳定性的研究

特高压直流输电(UHVDC)输电容量大、控制灵活迅速,在我国"西电东送"战略中扮演了重要角色。在传统的直流调制基础上提出了多种信号综合调制的方法,并采用极点配置法整定控制器参数。通过PSCAD/EMTDC软件对锦屏-苏南特高压接入江苏电网进行了仿真研究,结果表明,多信号直流调制能进一步有效提高交流系统的暂态稳定性,取得较好的控制效果。

超长距离HVDC线路高灵敏性主保护

高压直流输电(highvoltagedirect current,HVDC)线路故障的快速识别对系统的安全稳定运行具有重要的意义。随着大容量远距离输电需求的日益旺盛,目前已出现多条超长距离HVDC线路。如直接将传统HVDC直流保护应用于超长HVDC线路,其在灵敏性和速动性上尚难达成统一。为解决该问题,该文在对线模行波的色散现象分析的基础上,提出一种基于本地量、足够灵敏、且能够在超短窗内实现故障识别的主保护原理:首先利用正方向/反方向故障工况下前行波与反行波在能量比值上的差异性,设计一种能够精确表征波头到达时刻的启动判据;在此基础上,基于同模异频时差特征提出一种HVDC输电线路的单端量测距式主保护原理。理论分析及仿真结果表明,所提出的保护原理能够适用于900km以上的超长距离输电线路;线路长度越长,其动作性能更加优异,可有效弥补现有主保护应用于超长距离输电线路时的灵敏性问题、以及纵联式保护的速动性问题。

7200kV/480kJ冲击电压发生器的输出电压特性

介绍了国家电网公司特高压直流试验基地户外冲击试验场的7200kV/480kJ冲击电压发生器的结构特点,并对该冲击电压发生器的雷电冲击电压、标准操作冲击电压、500μs和1000μs长波头操作冲击电压的输出特性进行了试验研究。试验结果表明:雷电冲击输出电压幅值达到了6271kV,标准操作冲击电压的棒板间隙耐受电压和击穿电压分别达到了3844和4845kV。表明该冲击电压发生器可以满足±800kV特高压直流输电技术和更高电压等级输电技术的试验要求。

LCC与VSC混联型多端高压直流输电系统运行特性的仿真研究

设计了由五个LCC换流站和一个VSC站组成的串并联混合型六端高压直流输电系统,该结构能发挥不同电压等级的LCC换流站以及VSC换流站的优势,扩展多端直流输电的应用范围。本文基于PSCAD/EMTDC平台建立该系统单极仿真模型,进行了稳态运行和暂态故障过程的相关研究,设计了直流功率协调控制器实现各换流站功率的协调控制,并提出了单换流站紧急停运的控制保护配合方法,仿真结果表明混联多端系统的可行性及控制保护策略的有效性。

四川多回±800kV直流外送系统直流有功功率协调控制

金沙江1期工程和特高压交流输电系统建成后,四川将形成特高压交直流混联系统。电网结构更加复杂,电网安全稳定运行的压力进一步增大。针对四川交直流混联电网的特点,选择直流功率协调控制作为提升四川电网安全稳定水平的技术措施。提出了交直流协调控制中直流附加控制器输入信号的选取原则,评估了多回特高压直流有功协调控制对2012年四川电网丰大极限方式下系统稳定性的影响。结果表明:当交流线路出现故障时,通过直流有功功率的快速调节,承担原有交流线路输送的部分或全部功率,可以提高系统抵御严重故障的能力。

±800 kV特高压直流输电双极区保护的若干问题探讨

在介绍常规±500 kV高压直流输电双极区保护配置的基础上,为了达到±800 kV特高压直流输电系统最大限度保持功率输送的目的,增加了双极区保护判据,提出了新的动作处理策略。具体为:双极运行时,增加差流判据;单极运行时,提出金属回线运行方式处理策略。达到了带故障无危害持续运行的目的,减少了双极区保护动作造成双极停运的概率。

±1000kV特高压直流电流互感器选型及结构设计

直流输电作为一项成熟、可靠的大容量、远距离输电技术,在中国跨省、区联网工程中发挥了重要作用。随着特高压±800 kV直流输电工程的顺利开展和实施,更高电压等级±1 000 kV直流输电技术的发展成为可能。直流互感器是供直流输电系统用电能计量、电量监测、电力系统控制与保护的重要装置,由于直流互感器的技术比交流互感器复杂,制造难度大,国内用量少,且事故率很高,所以一直没有得到推广,特高压±800 kV云南—广东和向家坝—上海直流工程中直流互感器均依赖于进口,中国未掌握核心技术。为推进特高压直流设备国产化进程,使得±1 000 kV直流电压等级的直流互感器研究成为必然。笔者在对比分析目前直流互感器的类型,同时又参照±800 kV直流工程中直流互感器的运行情况的基础上,对于±1 000 kV直流互感器进行了选型及结构分析。分析结果表明:±1 000 kV特高压直流互感器的研究在世界上尚属首次,研究成果对于±1 000 kV直流电网的建成与否起到极其重要的作用,中国掌握核心技术,大量节省工程建设资金,使中国的直流互感器技术达到世界领先水平。

云广特高压直流输电系统直流滤波器性能的若干问题

介绍实际工程中所用的直流滤波器的形式并讨论其参数的选择方式,同时介绍用于评价直流滤波器设计性能指标的等效干扰电流Ieq以及用于计算Ieq的三脉动谐波模型。以目前在研待建的云广特高压直流工程为例,利用Siemens公司的谐波分布计算程序HarmDistr进行计算,讨论分析各种因素对Ieq的影响。最后针对不同的直流系统运行工况、不同的直流滤波器的投切组合进行直流滤波器性能计算,比较Ieq的大小并进行分析讨论。

特高压直流分层接入方式下受端换流母线电压稳定裕度分析

为了保证新型特高压直流分层接入方式下的电压静态稳定,基于阻抗匹配理论研究了特高压分层接入方式下受端各换流母线的电压稳定裕度。首先,采用电网节点阻抗矩阵和多端口网络等值方法,将分层接入方式下的直流从其落点处等值成两个相对独立单端口网络的形式;进而,利用阻抗匹配定理,推导了分层接入方式下直流在各层换流母线电压稳定裕度的计算表达式;然后,研究了虚拟电压源、虚拟阻抗和虚拟功率的直流等值方案,分析了3种等值方案下所提出电压稳定裕度指标的差异性。最后,以实际锡盟–泰州±800 k V直流输电工程电网数据计算了等值方案下23节点的电压稳定裕度为29.1%,12节点电压稳定裕度为47.5%,算例结果验证了该电压稳定裕度指标在评估换流母线电压稳定性上的可行性。

直流输电工程换流阀控制系统对比分析

根据换流阀的触发控制及保护原理,结合常规直流、特高压直流输电工程实际,对不同技术路线的换流阀控制系统进行了对比分析。西门子换流阀控制原理时序性强,在导通期不会对保护性触发产生误判断。但是其恢复期保护的控制策略不尽合理,较容易发生误触发故障。ABB换流阀控制原理简单可靠,但是其在控制脉冲区间内,不能够准确区分电流断续补发触发脉冲和保护性触发,在进行开路试验及小电流情况下,易造成保护性触发误动作。通过分析直流输电工程中阀控系统出现的有关故障,总结出不同技术路线阀控系统的优缺点,并对存在的问题提出相关解决建议。

高海拔地区直流输电线路的电晕损耗

高海拔地区直流输电线路的电晕比低海拔地区更严重,测量和评估输电线路的电晕损耗,对线路设计和经济运行有重要指导意义。因此研制了电晕电流测量装置,并依托特高压技术国家工程实验室(昆明),测量了不同线路结构参数下特高压直流试验线段的电晕损耗,分析了线路结构参数、电压等对电晕损耗的影响,提出了2100m高海拔地区直流输电线路电晕损耗预测经验公式。研究结果表明:电晕损耗随电压的增加呈指数上升;在给定的电压下,双极加压时导线的总电晕损耗远大于单极加压时的损耗;负极导线电晕损耗略大于正极导线电晕损耗;电晕损耗随导线高度的变化不大,随线路极间距的增加而降低,随分裂间距的增加而增加;所提出的经验公式更适合预测高海拔地区(海拔约2100m)的直流输电线路的电晕损耗。

±800 kV特高压直流保护阀组区测量点配置的探讨

在典型±800kV特高压直流输电系统阀组区测量点配置基础上,从保护实现和故障区判别出发,分析了其中的不足之处,同时给出了优化配置方案。分析了故障发生在整流侧或在逆变侧情况下,测量点配置与故障特征和阀组隔离间的关系。

高压直流输电控制保护系统功能及应用

本文从高压直流输电控制保护系统基本组成及功能、直流控制保护系统配置、直流控制保护关键技术以及直流控制保护运行情况等方面,概述了我国高压直流控制保护技术现状。详细剖析了主流控制保护系统的配置情况。结合直流输电工程控制保护系统运行情况,指出了防止直流单/双极闭锁停运的关键技术环节。

南方电网区域内输煤输电经济性比较研究

近年来随着环保要求的提升、发电煤耗的降低以及特高压直流输电技术的发展等各种因素的变化,输电输煤比较研究的基础逐渐改变。文章对南方电网区域内煤炭资源两种输送方式进行经济性比较,力求为煤炭资源输送方式的合理配置和煤电优化布局提供参考依据,以取得良好的社会经济和环境等综合效益。

特高压直流分层接入的稳定性模态分析方法

作为一种新型模式,特高压直流分层接入交流电网不仅可有效解决潮流疏散问题,而且减少了对受端电网支撑能力的要求。从电气特性来看,特高压直流分层接入模式呈现更为紧密的耦合特性。将经典直流控制方式的动态特性考虑在内,建立了描述特高压直流分层接入方式多种耦合关系的微分代数方程（differential algebra equation,DAE）模型。基于此模型的线性化表示,计算关键特征值,探讨了模态分析方法在特高压直流分层接入的稳定量化评估中的可行性。仿真案例将该方法与传统混联系统评估指标进行对比,初步验证了模态分析方法的有效性。通过典型案例的模态分析结果,证实了特高压直流分层接入模式的稳定性优势。

特高压直流输电控制与保护技术的研究

随着特高压大电网和交直流并网的开展,直流输电技术逐渐被广泛应用在实际工程中。在直流输电系统和换流技术研究的基础上,结合云广±800kV特高压直流输电工程,系统地介绍了直流输电控制保护系统的分层冗余结构以及不同故障对应的保护措施,并提出了直流输电工程中存在的问题和解决方案。特高压直流输电控制保护系统的研究对特高压大电网和交直流并网的可靠、有效运行具有十分重大的意义。

输电线路覆冰阶段性防御策略(英文)

根据覆冰形成和发展的物理过程,提出了冰灾发展过程的 3 个阶段理论:迎风面覆冰阶段、冰壳覆冰阶段和冰灾阶段,分析了各阶段的特点,并提出了冰冻前调度潮流抗冰和冰冻后利用直流电源融冰的构想。设计了冰灾综合防御框架,并介绍了构成框架的预警信息系统的功能,提出了融冰装置设计的要求和融冰过程中要遵循的 3 个约束条件。

混合级联特高压直流输电系统方案设计及动模试验验证

提出了同站布置的混合级联特高压直流输电技术,并设计了该拓扑的直流滤波器、可控避雷器和快速旁路开关等关键设备及混合级联协调控制策略。为验证该技术的工程可行性,搭建了含真实一次和二次系统的低电压等级的动模平台,该动模平台不仅包含直流线路、换流阀、换流变、控保装置等常规直流设备,而且包含可控避雷器和快速旁路开关等特有设备,可准确模拟出该拓扑的实际特性。在动模平台上验证了系统的启停、阀组投退、故障穿越特性,动模平台的试验结果表明,混合级联直流方案启停平滑、运行方式灵活、故障穿越可靠,符合设计指标,具备工程可行性。