我国已形成了世界上规模最大、电压等级最高的大型交直流混联电网。交直流混联系统中状态变量广域耦合,各元件动态时间常数差异巨大。系统中连续、离散、逻辑变量交织,多种类型约束相互制约,不同控制变量交互影响,控制目标存在耦合和冲突的可能,运行控制难度大。交直流混联电网中交流同步电源混合非线性受控开关电源、三相交流网络与两极直流网...
为了提高直流线路保护的可靠性,需要研究能够在故障暂态和稳态过程中均可识别故障的后备保护原理。提出了基于故障分量差动电流极性特征的故障全过程差动保护原理。通过对故障暂态阶段(换流器未响应阶段、换流器动态调节阶段)及故障稳态阶段的电流故障分量特征进行分析,得出故障全过程中整流和逆变侧故障分量差值在区内故障时满足正极性特征而区...
针对换流变压器零序差动保护误动现象,提出一种采用S变换相位差及能量相对熵算法的换流变零序差动保护新判据。通过分析换流变压器区内各类故障、区外故障及外部故障切除时零序电流的特点,利用零序差动保护两侧自产零序电流和中性线上零序电流的相位和能量概率分布差异进行识别。当发生区外故障时,零序差动保护两侧零序电流的波形极为相似,其相...
为了克服行波测距原理耐受过渡电阻能力较弱以及所需采样率过高的缺陷,提出了一种基于波形相似度分析的直流输电线路故障测距方法。基于正向、反向差电流与故障点电流的函数关系,利用Pearson相关系数分析2种差电流波形相似性并提取故障位置的相关信息。所提方法利用线路两端电压、电流的时域信息,受过渡电阻影响较小,具备较强的抗噪声能力,可靠...
针对现有的高压直流输电(HVDC)线路纵联差动保护可靠性不足且动作延时较长的问题,提出了基于电流突变量比值的HVDC线路纵联保护方案。该方案利用特定频率下直流滤波器组和HVDC线路中的电流突变量比值的大小识别故障发生的位置。当发生区内故障时,整流侧电流突变量的比值和逆变侧电流突变量的比值均在1附近;当发生区外故障时,整流侧电流突变量的...
针对特高压直流系统逆变侧阀侧接地故障可能引发换流变压器故障性涌流的问题,讨论故障位于不同电压等级换流桥以及不同时刻下阀桥通断情况的差异,分析换相失败后阀侧故障电流特征,阐述逆变侧故障性涌流产生机理及其特征。在此基础上,分析计及故障性涌流影响的换流变差动保护动作特性。研究结果表明,故障性涌流可能导致换流变区外转区内故障时差...
当直流断路器通过其各支路间的换流清除故障电流时,会导致系统的故障暂态电气量发生变化。现有直流保护在进行原理设计时大多未考虑直流断路器动作特性的影响,因而有可能不正确动作。因此对于柔性直流输电系统,分析了直流短路故障过程中直流断路器的动作特性,给出了考虑直流断路器各换流支路故障电流熄灭特性的短路电流解析表达式,验证了现有的...
现阶段行波保护缺乏成熟整定原则,导致整定计算效率不足且隐藏误整定因素。基于此,提出高压直流输电线路行波保护的实用整定原则。考虑直流输电线路区内、区外不同故障类型,分析了直流线路端口电压变化率、电压变化量、电流变化量的故障响应特性;揭示了行波保护电压变化率、电压变化量、电流变化量动作判据的功能,分析了各动作判据的逻辑配合关...
基于输电线路分布式参数模型,对高压直流输电系统接地极线路断线故障下高频阻抗特性进行推导和分析。研究发现,当接地极线路长度超过高频注入信号半波长时,一旦接地极线路出现双回断线故障,首端高频测量阻抗的虚部将随故障距离呈周期性变化,但变化量超过正常运行时的阻抗值;当线路长度与注入信号半波长的整数倍接近时,线路某些特定位置发生单回...
针对高压直流输电线路现有行波保护故障识别准确率不高、耐过渡电阻能力不强等问题,提出一种基于故障电流传播特性的单端保护方案。基于高压直流输电系统的等效电路,分别分析故障电流从换流侧到线路、从线路到换流侧以及在线路上的传播特性,进而分析不同位置发生故障时整流站线路边界两侧故障电流特征的差异性。基于此,利用特征频段电流构造区内...
针对目前基于信号注入的接地极线路保护方法在某些故障情况下可能出现保护拒动的问题,提出一种基于频带电压幅值积分的接地极线路保护新方法。通过仿真分析发现在高压直流输电系统接地极线路故障后其首端电压频谱会出现明显变化,基于此提出一种利用小波包分析获取接地极线路首端电压不同频带分量,以频带电压幅值积分在一段时间内的变化为保护判...
针对传统特高压直流输电线路电流差动保护快速性差、耐受过渡电阻能力有限等问题,提出一种基于电压反行波的单端电气量直流线路保护。综合考虑线路边界和直流输电线路对高频故障电压行波的衰减作用,结合发生区内、区外故障时故障行波传输特性发现:发生区内故障时,整流侧保护元件测得的高频电压反行波较大;发生区外故障时,保护元件在研究时段内测...
针对高压直流输电工程在运行过程中多次发生换流站桥差保护误动的情况,对换流站桥差保护误动机理开展研究。利用PSCAD/EMTDC搭建特高压直流输电仿真模型,对空载合闸和外部故障切除情况下桥差保护误动行为进行仿真分析,揭示其误动原因,并提出一种基于互近似熵算法的桥差保护防误动闭锁新方案,以防止因电流互感器(TA)传变异常引起的桥差保护误动作...
基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)具有高度的可控性,其故障电流特性与传统的同步电源差别较大,可能影响电流相位差动保护的动作性能。推导了故障线路换流站侧和电网侧电流相量的表达式,对故障电流特性进行了深入分析;在此基础上,推导得了到单相接地故障和相间短路故障条件下故障线路两侧电流相角差的解析表达式;分析了故障类型、...
为防止直流输电系统换流站保护在区外故障下误动作,分析换流站保护的适应性,并提出不影响保护速动性与灵敏性的逆变站保护优化方案。利用最小电压前行波与电压反行波幅值积分比值构造逆变站区内外故障的识别判据,进而考虑逆变站保护与区外交流系统保护在时间上的协调配合,设计逆变站保护在区外故障下的防误动策略。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表...
在换流站保护中,交直流保护之间往往缺乏配合,且存在直流保护的速动性难以满足要求、故障区域难以确定等难点。为此,根据模块化多电平换流器(MMC)闭锁前后直流二次谐波电流与交流负序电流特征,提出了换流站交直流故障辨识方法,可有效区分交、直流故障,确定故障区域。在此基础上,提出了交、直流侧协调配合的换流站直流保护方案。最后,结合光伏直...
高压直流输电系统连续换相失败是引发交直流混联电网连锁故障的重要诱因,换相失败的本质原因是晶闸管没有自关断能力。因交流故障难以预测,首次换相失败难以避免,但首次换相失败演化为连续换相失败的过程受高压直流控制系统快速跳变和交流系统继电保护动作的影响。分析了高压直流连续换相失败的演化机理,介绍了判别连续换相失败的方法,归纳了连...
针对抑制送端电网暂态过电压的技术需求,首先分析了送端电网暂态过电压的影响因素;然后构建了直流外送试验仿真系统,基于机电暂态仿真,考虑分布式调相机及其分层分散配置的作用,分别提出了调相机集中和分散接入不同电压等级配置方案;最后通过对比各方案给出了大规模新能源直流外送系统调相机配置建议,研究结果表明在各新能源汇集站低电压等级侧...
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...
含多直流馈入的受端电网发生大停电后,充分发挥直流系统启动后的调控能力是加快负荷恢复进程的重要手段,同时对系统恢复控制提出了更高的要求。在此背景下,提出了一种多直流馈入系统功率调控与受端系统机组出力恢复协调优化方法。首先,从直流系统逆变站的功率调控特性和多直流馈入系统与送/受端交流系统的交互作用这2个层面分析多直流馈入系统的...
大型交直流混联系统中,直流系统的大容量、灵活可控等特征使得交直流混联电网的动力学特性有了根本变化,运行控制难度急剧增大。直流闭锁后潮流的大范围转移将严重影响系统的稳定运行,迫切需要研究交直流混联系统的安全校正策略。为此,提出一种基于静态安全距离灵敏度的交直流混联系统安全校正方法。在交直流混联系统静态安全域理论的基础上,为...
在分析模块化多电平换流器(MMC)稳定运行应满足多种约束条件的基础上,推导了MMC的运行边界;以换流器向交流系统注入的有功功率、无功功率为指标,建立了用于描述换流器运行特性的P-Q功率域;分析了影响换流器运行边界的多种因素,并详细阐述了交流系统阻抗对换流器有功传输能力的影响;以增大换流器稳定运行范围为优化目标,提出了一种基于虚拟阻抗控...
现有的阀组投入/退出控制策略只适用于特高压两端常规直流输电系统,不能适用于特高压柔性直流输电系统,更不能适用于特高压多端混合直流输电系统。为此,以乌东德电站送电广东广西工程为背景,提出基于混合桥模块化多电平换流器的阀组计划投入/退出控制方法,并对现有常规直流阀组计划投/退控制方法进行改进。在RTDS仿真试验平台上进行硬件闭环测试...
整流侧采用LCC、逆变侧采用MMC与LCC串联的混合级联型直流输电系统可实现直流故障穿越、换相失败抑制和大容量功率传输。建立混合级联型直流输电系统模型,设计系统整体控制策略,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件研究系统功率阶跃时的动态特性,验证控制策略的有效性。对系统的直流故障特性进行仿真分析,发现若不采取合适措施,系统发生直流故障时会出现...
考虑原动机调速器及直流频率调制的作用,基于直流潮流法以解析形式推导出在直流频率调制影响下送端系统的频率响应以及调频系统的阻尼比,并在此基础上研究了直流频率调制参与调频及其调频参数对送端系统频率动态特性的影响。最后,分析了异步联网条件下直流频率调制在参与含水电机组的送端系统中,对系统频率变化特性的影响。选取实际云南电网楚穗...
我国配电网正面临着高渗透率分布式电源接入的挑战,配电网的拓扑结构与潮流方向发生了本质改变,易导致继电保护装置产生拒动或者误动。针对分布式电源大多通过电压源型逆变器并网这一现状,提出了基于逆变器电流相位控制的故障电流抑制方法,在dq坐标系下对逆变器输出电流相位进行控制,使得流过继电保护装置的故障电流幅值近似等于电网侧的短路电...
首先提出一种定位特高压环网开断故障下热稳问题的精准、遍历搜寻方法;然后建立了特高压直流矫正环网热稳问题的优化模型,并提出了一种快速、实用的定步长梯度下降寻优方法。求解过程中,提出了特高压环网目标线路的等效送、受端概念;同时,多直流调制灵敏度、调制方向、调制步长以及每一迭代步调制效果等的给出增强了控制策略寻优的物理意义。最...
为提高大规模交直流系统实时数字仿真器(RTDS)建模的效率,提出了一套将各种常用机电暂态数据文件统一转换为RTDS模型的成套流程方法。对PSS/E-RSCAD数据转换时关键元件的模型对应关系及存在的问题进行了对比分析,从电力系统抽象建模、动态等值、数据预处理和数据转换等方面详细介绍了大规模交直流系统RTDS建模的关键技术。开发了一套常用机电暂...
常规的机电暂态仿真工具在分析交直流故障引起直流送/受端电压失稳、多电压源换流器与交流电网间相互作用产生的宽频振荡等问题方面略显不足,难以准确模拟直流系统的动作行为,影响实际电网运行控制措施的制定。调研用于大型交直流混联电网仿真工具的现状,并提出在华北电网推广应用的工作思路。首先,简要介绍了目前成熟、可行的大型交直流电网仿...
南方电网的不断发展变化对动态等值提出了更高的要求,系统的等值方案必须要考虑特征变化的影响。分析了交流系统支撑能力、异步运行方式以及高比例可再生能源并网对动态等值的影响,提出了相应的等值原则。以南方电网为对象,提出了考虑特征约束的主网架优化等值方案:通过多馈入有效短路比判别交流系统的支撑强度并修正等值保留范围,考虑接线方式...
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