基于电流单向型模块化多电平换流器的混合直流输电系统

为了解决现有电网换相换流器（LCC）与模块化多电平换流器（MMC）组成的混合高压直流（HVDC）输电系统采用半桥MMC时不具有直流侧故障清除能力、采用全桥MMC时成本过高的问题,提出了一种使用新型的电流单向型MMC与LCC连接构成的混合直流输电系统。构建了单极800 k V/2 500 MW的双端系统模型,对其启动过程、典型故障过程和功率反转过程进行了仿真,结果表明提出的混合系统具有可行性、直流故障清除能力、短时无功支撑能力和双向功率传输能力。

基于改进TOPSIS方法的柔性直流输电系统电压等级优选

电压等级是柔性直流输电系统中的研究基础,为了能够合理地选择电压等级,文中提出改进TOPSIS法进行柔性直流输电系统电压等级优选。文中首先根据输电容量和输电距离数据,根据理论计算和现场调研,计算出电压等级的范围,参考直流输电系统已确定的电压等级,提出候选的柔性直流输电系统电压等级方案;然后分析影响柔性直流输电系统电压等级的主要因素,构建柔性直流输电系统电压等级的评价指标体系;最后运用改进TOPSIS法进行电压等级优选,在权重确定时采用主观权重确定方法——层次分析法和客观权重确定方法——熵值法来共同确定指标综合权重,建立基于综合赋权—改进TOPSIS法的评价模型;并对柔性直流输电工程实例进行具体计算,得出该工程合理的电压等级为±800 kV。

柔性直流和常规直流并联系统功率调制策略

由于柔性直流与常规直流控制特性的差异以及并联后的相互影响,其调制策略不同于常规直流。分析了柔性直流与常规直流并联系统的协调控制策略,阐述了功率限制功能的功率分配、速率分配和无功功率控制的实现方法。结合南方电网鲁西背靠背直流调制功能的RTDS仿真研究,针对试验中暴露的缺陷深入分析了并联系统在受端交流故障情况下限制直流功率的控制特性,提出了功率限制功能与高电压穿越控制功能的协调方法以及速率分配优化方法。仿真结果表明,优化后的并联系统可按照正确的时序和速率执行功率限制功能。

直流深井接地极接地电阻的人工布线测量

深井接地极因占地面积小,选址容易的优点,具有很高的工程实用价值。由于单根深井接地极最大对角线距离不到1 m,明显不宜直接采用规程推荐的5倍对角线距离人工布线测量接地电阻。为此,文中建立了直流深井接地极模型,仿真计算了其接地电阻和地表电位分布,基于之提出了电流极距离要求;建立了深井接地极注流、电流极回流的模型,研究了接地电阻测量过程中深井接地极和电流极共同作用下的地表电位分布规律;结合深井接地极接地电阻的仿真计算值,分析获得了电压极的布置要求。改变电流极和电压极的位置,研究了测量误差与布线距离之间的关系,提出了深井接地极接地电阻测量的电流极和电压极布置方案。采用研究获得的方案对深井接地极接地电阻进行了实测,验证了方案的有效性和准确性。最后,分析了深井接地极与水平及垂直接地极接地电阻测量的异同,为类似深井接地极接地电阻测量以及相关标准修订提供了参考。

含电压源换流器交直流系统的仿射潮流算法

针对交直流系统因大量不确定性能源接入带来的潮流不确定性问题,建立一种适用于交直流系统的仿射潮流算法,能为系统提供保守性较小的仿射数估计结果,并实现不确定注入功率对系统状态量影响的量化分析。该文首先对三角函数进行仿射运算的推导,而后在仿射原理下建立含电压源换流器的交直流系统不确定潮流求解模型。模型将电压源换流器(VSC)节点分别进行交流节点、直流节点的类型等效,与纯交流、纯直流潮流模型实现求解对应。进而,结合P-Q分解法实现了交直流仿射潮流的快速求解。通过对比多种潮流方法的求解结果并行不确定注入功率对交直流系统状态变量的影响分析,验证了该文算法的有效性和快速性。

高压直流工程熄弧角测量异常引发换相失败故障的分析与处理

南方电网某直流工程在调试期间发生了数次换相失败故障,对交直流都产生了较大的影响。对换相失败时的故障录波数据进行分析,推断换相失败原因为熄弧角测量系统偶发故障而引起直流控制系统误动,基于此推断在该直流工程的详细PSCAD模型中进行了模拟,对该故障进行了仿真复现,验证了故障原因分析的正确性。为解决熄弧角测量装置偶发异常的问题,提出在直流控制系统内增加防误逻辑环节屏蔽熄弧角测量异常的影响,并用PSCAD/EMTDC仿真验证了该处理方案的效果,仿真结果和实际运行表明所提解决方案对熄弧角测量异常问题是有效的,确保了高压直流系统的正常稳定运行。

基于Semi-Markov的模块化多电平换流器的可靠性分析及其冗余配置策略

目前,对于模块化多电平换流器(MMC)的可靠性分析大多认为其子模块的寿命函数符合指数分布,但实际上其子模块的寿命函数更接近于Weibull分布。利用Semi-Markov过程建立MMC的数学模型,结合频率和持续时间法对存在不同冗余度的系统进行可靠性指标的定量分析。对MMC进行损耗分析,分析冗余度对其损耗的影响。采用分目标乘除法对MMC的冗余度进行优化,使其在具有高可靠性的同时保持损耗最小。通过实例分析可知,当换流器直流侧母线电压为±800 kV,子模块的额定电压为3 kV时,最佳冗余度为1.86%。

MMC线性调制区扩大方法及其对桥臂功率波动影响的统一分析模型

为了通过扩大线性调制区实现模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)运行特性和体积成本的优化,分析了3次谐波注入和全桥子模块负电平输出对MMC线性调制区的影响,建立了综合计及3次谐波注入和负电平利用因素的MMC线性调制区统一分析模型,得到了综合计及两方面因素影响的最大调制比解析表达式。建立了桥臂功率波动随调制比变化的解析分析模型,揭示了在有功功率工况下桥臂基频功率波动随调制比的提高存在一个极低点。基于一个400 kV/1250 MW的MMC实例,对几种线性调制区扩大方式对MMC参数设计和桥臂功率波动的影响进行了对比分析,通过3次谐波注入和负电平利用的协调配合,可以使MMC调制比运行在最优点附近,大幅降低子模块电容电压波动。数字仿真结果验证了所提分析模型的正确性,并表明了3次谐波注入和负电平利用的协调优化运行方式的有效性。

采用能量平衡性分析的MMC柔直系统自适应功率控制策略

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统在电力传输方面具有更好的灵活性和可控制性,但必须保证在不同控制目标和运行工况下直流侧电压的动态稳定性。该文利用电容等效的方法对上下桥臂进行数学建模,基于电容充放电过程中的能量交换关系推导并阐明了换流站直流电压变化机理;针对换流站外环功率控制,为减少交直流侧功率不平衡度,提高直流电压动态稳定性,提出了一种动态自适应功率控制策略,该调整策略可以显著改善换流站工况调整时直流电压动态性能,提高柔直系统交流侧故障时直流电压的稳定性;最后搭建仿真模型分析验证了所提策略在提高柔直系统动态过程中直流电压的稳定性及针对严重故障的适应性方面具有显著效果。

电站避雷器配置方式对雷电动作负荷的影响

电力系统运行中,运行方式的改变、开关的操作或者雷电等扰动,都会形成过电压,对电气设备和电力系统的正常运行造成危害。避雷器具有优异的电气保护特性,常被用做变电站过电压的主保护,但是其保护效果受到其电气性能参数、配置方式的影响。以750 kV变电站为例,研究了电站用避雷器配置方式对雷电冲击下流过避雷器最大雷电流峰值和避雷器吸收能量的影响,即对避雷器动作负荷的影响。避雷器的标称放电电流越大,避雷器的额定电压越高,避雷器的保护水平相应降低,会影响对被保护设备的保护可靠性。