抑制换相失败的变斜率VDCOL控制策略

在高压直流输电系统控制环节中,低压限流控制器的静态恢复特性和获取补偿电压的方法会导致连续换相失败。为减小连续换相失败发生的概率,本文在引入直流电流变化率改变低压限流控制器获取补偿电压的基础上,通过改变低压限流控制器的数学模型,提出了基于直流电流变化率控制的变斜率低压限流控制器控制策略。最后使用电磁暂态仿真软件中的国际大电网会议高压直流标准模型进行仿真,仿真结果表明,本文提出的控制策略在发生接地故障时能有效地抑制连续换相失败,从而优化了故障恢复特性。

基于改进VDCOL的直流系统后续换相失败抑制策略

针对高压直流系统首次换相失败后在故障恢复期间的后续换相失败问题,以直流系统控制环节的动作逻辑为依据,将恢复过程划分为首次换相失败阶段(阶段1)、系统开始恢复阶段(阶段2)和电流偏差控制阶段(阶段3)。分析发现,阶段3期间直流电流恢复量过大会引发后续换相失败,为此提出了一种低压限流控制(VDCOL)改进策略,利用瞬时电压实时检测换流母线线电压幅值,根据故障后换流母线线电压大小动态调整VDCOL的最小电流指令值,减小电流偏差控制期间的直流电流恢复量,达到抑制后续换相失败的目的。最后,基于CIGRE标准模型的仿真测试结果验证了该策略在不同故障条件下抑制后续换相失败的有效性。

抑制连续换相失败的电流指令值补偿策略

高压直流输电系统在常规低压限流控制下,故障恢复期间直流电流和换相电压的恢复速度不匹配导致连续换相失败。为了减小连续换相失败的概率,本文首先引入直流电流变化率补偿低压限流控制器输出的电流指令值。然后,引入换流母线交流电压变化率对补偿后的指令值进行二次补偿,通过整定控制参数,提出二阶直流电流指令值动态补偿策略。最后,在PSCAD中搭建基于国际大电网会议的标准模型对策略进行测试,结果表明,在发生接地故障时本文策略能够协调直流电流和换相电压的恢复速度,抑制直流系统发生连续换相失败。

PSD-BPA暂态稳定程序中的新直流输电准稳态模型

为适应大量直流输电工程投产的需要,为电网运行和规划设计等部门提供准确的分析研究手段,对暂态稳定程序中的两端直流输电模型进行深入研究,改进了直流输电系统的模拟方法。在国内广泛应用的PSD-BPA暂态稳定程序中增加一组新的直流输电控制系统模型。新模型中的定电流、定熄弧角、定电压等控制采用参数和特性易于调节的比例积分模块,电流定值计算、低压限流、逆变侧换相失败等主要环节的模拟与实际系统特性更为相近。仿真结果表明,与国内程序原有的直流输电模型相比,新模型能更准确地模拟直流输电系统的动态行为,提高暂态稳定仿真的准确度。

交直流互联电网直流功率调制相关问题

研究了交直流互联电网直流功率调制相关问题,包括直流功率调制信号的选择、直流调制控制器的设计及其参数协调优化、负荷特性及低压限流单元对直流功率调制的影响等。针对大方式直流功率调制下,紧急功率支援的投、撤时间掌控问题,引入了最优时间控制理论;针对紧急功率支援的功率提升量、回降量、提升速率、回降速率、支援开始时间,引入了扩展等面积和遗传算法对以上参数进行优化,指出了有功调制有必要和无功调制相结合,最后提出了相关建议和展望。

交直流互联系统动态电压稳定的分岔值分析(英文)

采用分岔理论分析交直流系统的动态电压稳定性。首先给出了交直流系统的一类详细微分代数模型,采用改进连续法构造分岔检测函数计算系统的分岔值。对考虑发电机励磁极限时系统发生极限诱导分岔的情况进行了详细的探讨。以基于Walve负荷模型的IEEE 9节点交直流系统为算例,验证了算法的有效性。在此基础上,分析了交直流模型中的主要参数及直流控制方式对分岔值的影响。最后探讨了低压限流环节(voltage dependent current order limiter,VDCOL)对系统稳定性的影响。仿真结果表明:计及VDCOL后,系统状态矩阵一对共轭特征根发生跳变,导致系统振荡失稳。

特高压直流双极输电线路互感影响及对策研究

针对宜宾–金华特高压直流全压运行极线路故障重起动过程中,健全的半压运行极出现短时间功率大幅下降的问题进行深入分析。在简要介绍低压限流(voltage dependent current order limiter,VDCOL)等直流系统基本控制原理的基础上,利用楞次定律分析了直流线路故障再起动期间故障极对健全极的电磁感应特性,研究并推导了特高压直流双极线路间互感计算公式,揭示了健全极电磁感应电流产生的原理和及其对控制特性的影响,并提出防止一极线路故障引起健全极功率短时间大幅下降的直流控制措施,利用与宾金直流一次系统和实际控制保护程序完全一致的仿真模型验证了改进措施的可行性和有效性,对工程设计及现场运行具有很强的指导意义。

高压直流定无功功率交流故障恢复方法

高压直流系统无功功率动态特性与直流控制强相关,对受端交流系统故障电压恢复特性具有显著影响。为此,研究了直流控制与无功功率动态特性的相互作用关系及其对故障恢复的影响。首先,分析受端交流系统故障时直流系统固有的无功功率动态特性,在此基础上,研究直流电流指令值、交流母线电压与无功功率交换量之间的动态相关性,提出低压限流功能的替代方案。接着,针对交流母线电压的不同故障水平,进一步研究了交流系统与换流站在不同交流电压水平下的无功功率交换能力。最后,仿真验证了在对称故障下所提替代方案能够提升交流故障支撑能力,改善系统的故障恢复性能,降低系统恢复过程中发生换相失败的概率。

基于虚拟电容的高压直流后续换相失败抑制方法

针对传统高压直流在故障期间存在的后续换相失败问题,首先深掘其产生机理,指出低压限流控制(voltage dependent current order limiter,VDCOL)输出电流指令的大幅剧烈波动是后续换相失败的关键成因。然后,提出一种抑制VDCOL输入电压波动的虚拟电容控制方法,该方法有效地改善了故障后VDCOL输出电流指令的大幅剧烈波动情况,大大减小了后续换相失败的发生几率。最后,通过CIGRE直流标准测试模型实现该方法,并验证了其有效性,与其它方法相比,该控制方法在后续换相失败的抑制作用和系统恢复特性上具有显著优越性。

MMC-HVDC系统的低压限流单元

为解决MMC-HVDC直流电压控制站侧交流系统故障时直流电压失控的问题,通过加入低压限流单元对MMC的有功功率控制器进行了改进。改进后的控制器可根据直流电压的变化和预先设计的电流限幅曲线,自动调节有功功率控制站的内环有功电流指令值,以保证直流电压控制站侧交流系统故障时直流电压的稳定。仿真结果显示,在使用低压限流单元后,直流电压控制站侧交流系统故障时,直流电压上升或下降的幅度均在5%以内,直流系统可以保持连续运行,不会因直流电压异常而闭锁。证明所设计的低压限流单元可以在直流电压控制站交流侧故障情况下,保持MMC-HVDC系统直流电压的稳定,保证换流器不闭锁,并在故障清除后迅速恢复原有的有功功率,有效增强系统的故障穿越能力。

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。

一种抑制多馈入直流系统后续换相失败的低压限流单元参数优化策略

多馈入直流输电系统受端换流站电气距离近,直流系统与交流系统之间、直流系统与直流系统之间相互作用也更为复杂。当交流系统较弱时,故障恢复期间提供的无功支撑不足,容易引起多回直流系统发生后续换相失败。配置无功补偿装置,优化控制环节参数等措施均有利于改善直流系统的故障恢复特性。基于此,提出一种抑制多馈入直流系统后续换相失败的低压限流单元参数优化策略,利用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)输出的无功大小来衡量直流系统恢复程度,并将STATCOM输出的无功功率和直流电压相结合作为输入信号,随故障发展过程自适应调整低压限流单元输入输出特性,降低系统发生后续换相失败的概率。在PSCAD/EMTDC中搭建含STATCOM的双馈入直流输电系统模型,仿真结果验证了所提策略的有效性。