中国电网进入了一个交直流互补的时代.直流输电技术的不断进步及其在大电网发展中体现出来的优越性,使直流输电技术在中国找到了发展的空间.简要介绍了直流输电工程的实际应用,直流设备的制造技术及技术发展等,并预测未来15年中国直流输电的发展.
回顾了我国已建和在建高压直流输电工程国产化的进程并着重介绍三沪直流工程国产化进展情况;分析目前国内各相关单位国产化能力后,提出了我国今后直流工程建设模式的建议方案.
介绍了我国第一个背靠背直流工程西北-华中联网工程的系统条件、构成、运行方式和运行参数以及主设备的型式和各主要子系统的设计要求、方案,为我国今后背靠背直流工程乃至更大规模直流工程的系统设计和设备成套设计提供重要的参考.
基于三峡至常州直流输电工程换流站控制保护性能分析,全面概述了直流输电控制保护的基本策略、功能/性能要求及其发展,提出我国自行成套设计直流输电工程控制保护系统应密切跟踪电子技术发展,进一步发展远方控制和直流控制保护系统在电网安全稳定中的作用.
讨论了高压直流输电技术的特点及我国电网发展的格局,介绍了我国的多项高压直流输电工程,说明了高压直流输电在我国电网发展中的重要作用.
主要讨论换流站直流保护中最重要且最复杂的换流器保护的配置原则和基本原理,该保护包括阀短路、换相失败、交流过压、直流过压、不正常触发、后备直流过流、阀直流差动等保护,以及大角度监视、可控硅在线监测和晶闸管结温监视.
经过系统小信号稳定分析发现,河南与湖南电网之间存在弱阻尼的区域振荡模式,河南电网还有次弱阻尼的局部振荡模式.位于河南电网的灵宝背靠背直流系统可发挥直流快速调节特性的优势改善交流系统的稳定性,其中对交流系统振荡的附加阻尼控制是直流可采用的措施之一.
采用电力系统等值程序(NIMSCAN)软件,根据系统网络结构特点、典型运行方式和直流系统动态性能的要求,分别对华中-西北背靠背直流输电工程的两侧交流系统进行了等值简化,并采用BPA等软件比较等值前后的系统特性,提出了不同运行方式下研究直流系统动态性能的等值系统参数.
采用NETOMAC数字仿真方法,分别研究了南方电网多直流落点系统在各种故障(包括N-1故障、各直流线路单、双极闭锁故障及多条直流线路同时双极闭锁故障)时的暂态稳定性,还研究了切机和切负荷措施对保持南方电网暂态稳定性的作用,结果表明,广东电网内单回500 kV线路三相短路不会使系统失去稳定;3回直流各自单极闭锁、天广、三广直流分别双极闭锁时,...
采用NETOMAC数字仿真的方法,分析了南方电网中3条直流输电线路间的紧急功率支援,包括贵广直流双极闭锁等故障时天广和三广直流紧急功率提升的作用,以及三广直流双极闭锁等故障时天广和贵广直流紧急功率提升的作用.揭示了逆变站电压支撑不足是限制直流功率紧急提升充分发挥作用的主要因素.研究结果表明,天广直流紧急功率提升对贵广直流双极闭锁时...
介绍了用ATP EMTP程序建立葛南直流工程交直流系统的模拟方法,对葛南直流调试时所进行的若干现场试验进行了仿真计算.通过计算与现场实测的过电压波形的对比分析了过电压产生的原因及影响其大小及持续时间的因素.计算与现场实测的过电压波形和幅值基本相一致,证明了所建计算模型是正确的.
在建立多端直流系统模型基础上,提出一种新的多端直流系统控制策略即用主站控制直流电压并进行其它站间协调,站间及与系统间能自由交换功率,且有功和无功可解耦控制,系统故障后能迅速恢复正常运行.
在建立系统模型基础上,设计并仿真研究了有VSC HVDC的交直流系统的最优协调控制方案,仿真结果表明,采用该方案的系统发生故障或扰动时,交直流系统间不会产生不利影响且均能快速恢复稳定.
分析了极控系统应满足的基本性能要求,并对极控系统应具有的基本功能以及如何实现这些功能进行了研究.该研究已应用于我国西北-华中背靠背直流联网工程.
灵宝换流站站控系统采用分层结构、双重化的软硬件配置, 并通过与其他设备/系统的软硬件接口, 实现站控系统对站内辅助系统和交直流开关场设备包括断路器、隔离开关、接地刀闸、换流变压器等的控制和监视功能.
分析了西北-华中联网背靠背直流工程系统主接线方式、运行模式以及所有可能的故障情况,按照直流系统保护功能规范的设计原则和要求,对灵宝换流站的直流系统保护进行了设计、系统配置和系统暂态仿真研究,工程所用装置正在控制保护系统整体功能性能的仿真测试中.
灵宝换流站控制/直流极保护系统为分层分布式系统,其子系统主要包括运行人员控制系统、站控系统、极控系统、直流保护系统、调度自动化系统.该站用两个完整套的控制/直流保护系统分时切换运行,与其他二次子系统及设备/系统接口的切换针对不同的接口/信号采取不同的切换/重动方案,虽会给运行带来一定的不便,但切换运行可验证两家供货方的设备.
根据背靠背直流系统的技术特点,详细计算了由于触发不平衡和交流系统正序二次谐波在换流变压器中产生的直流偏磁电流.计算结果表明,220 kV和330 kV侧每台换流变压器网侧绕组中最大等效直流电流的计算值分别为5.2和3.5 A,符合设计要求.
详细计算和分析了灵宝背靠背换流站直流侧产生的暂态过电压以及阀避雷器的负载;在直流暂态过电压下,阀避雷器所承受的最大电流330 kV侧为4.16 kA、220 kV侧为4.19 kA,最大能量330 kV侧为320.1 kJ、220 kV侧为294.1 kJ,并给出了阀避雷器的最大电流和能量以及配合电流.
由于直流线路单极检修或发生故障,线路单极运行在金属大地回路方式时,会对与之紧密耦合的交流电网带来一系列问题与不利影响,故从理论上分析了HVDC地中直流对于交流变压器影响的基本机理,还比较分析了国内外为减小该影响可能采取的各种措施并对南方电网相关工作提出了相应的建议.
对近年来新发展起来的一种直流输电换流技术-光触发晶闸管换流阀LTT的技术特点及其应用做了较详尽的描述.与传统的电触发换流方式ETT相比,LTT技术先进且性能有所提高,随着其在国内外的不断应用,应对其有足够的关注和进一步的深入研究.
以西北-华中直流背靠背联网工程灵宝换流站的成套设计为基础,总结了220和330 kV交流滤波器组断路器和并联电容器组断路器暂态恢复电压(TRV)的研究方法和计算结果,包括EMTDC计算模型的建立、应研究的工况、避雷器的设置和效果等,还给出了断路器合闸涌流研究结果.
根据西北～华中联网背靠背直流工程功能规范书中所规定的条件,分析了计算灵宝换流站220 kV侧谐波电流和交流滤波器性能所需的数据和交流滤波器设计中应考虑的因素,提出了交流滤波器型式选择的一般原则.用ABB公司的HAP程序计算220 kV侧谐波电流和交流滤波器性能的结果表明交流滤波器指标满足功能规范书的要求.
根据交流滤波器定值模型,计算滤波器各个组成元件在滤波器阻抗与一定范围内系统谐波阻抗并联谐振时的电压和电流.计算采用阻抗圆的方法来模拟系统阻抗,且考虑换流器产生的谐波电流和背景谐波共同的影响.计算表明,12、24次特征谐波及3次非特征谐波在谐波电流中占主要成分,且背景谐波对选取滤波器元件参数影响很大.
分析了3脉动换流器模型及限制直流线路谐波水平的标准,利用该模型研究了改造后的葛洲坝-南桥直流输电工程的直流滤波器性能,采用ABB公司的HAP程序编译模型计算了直流滤波器的滤波性能.结果表明,任何运行方式下直流滤波器的投运均使线路等效干扰电流基本符合要求,直流系统可维持稳定运行.
统计分析了广州换流站高压直流设备的污闪放电情况,对比分析了目前几种可能的防污闪措施,并根据站内高压直流设备的实际运行情况及所处区域的盐密变化情况,对广州换流站防污闪措施提出了几点建议.
阐述了整体挤包套伞和分段整体注射两种工艺各自的优缺点,结合实际运行情况,说明二者应在生产使用中考核发展,不可偏废.
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