半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

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  • 交直流混联电网保护与控制新技术
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    • 特约主编寄语

      2020, 44(22). DOI: 10.7500/AEPS20200929012

      摘要 (136) HTML (87) PDF 385.03 K (640) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 含混合型MMC的四端柔性直流电网改进自适应重合闸策略

      2020, 44(22):87-93. DOI: 10.7500/AEPS20191011005

      摘要 (214) HTML (265) PDF 1005.81 K (801) 评论 (0) 收藏

      摘要:柔性直流电网是进行大规模新能源远距离架空线传输的重要技术手段。但架空线比直流电缆更容易发生瞬时性短路故障,待故障消失后需迅速重合闸。若直流电网发生永久性故障,常规基于换流器主动信号注入的故障性质判别方法易对直流电网的稳定运行产生较大干扰。针对上述问题,提出一种基于混合型模块化多电平换流器(MMC)主动信号注入的柔性直流电网改进型自适应重合闸方法,在混合型MMC极控制器中附加主动信号控制,使柔性直流电网在不中断功率传输的前提下实现故障性质辨识。此方法具备较强的耐过渡电阻能力,且不影响柔性直流电网功率传输的稳定性。在PSCAD/EMTDC搭建了混合型MMC四端柔性直流电网的电磁暂态模型,通过仿真验证了该方法在配备混合型MMC和机械式直流断路器的柔性直流电网中的有效性。

    • 直流馈入受端电网暂态电压与频率稳定紧急协调控制策略

      2020, 44(22):45-53. DOI: 10.7500/AEPS20191019002

      摘要 (288) HTML (181) PDF 1.05 M (894) 评论 (0) 收藏

      摘要:为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。

    • UHVDC接地极线路短路阻抗特性及阻抗监视系统死区研究

      2020, 44(22):70-77. DOI: 10.7500/AEPS20191025008

      摘要 (168) HTML (114) PDF 1.46 M (724) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有特高压直流接地极线路阻抗监视系统(简称阻抗监视系统)存在的拒动问题,从理论上推导了接地极线路在不同短路故障条件下的故障阻抗表达式,并验证了理论推导的正确性。在获得故障阻抗表达式的基础上,考虑不同过渡电阻、故障距离和接地极线路长度的影响,研究了接地极线路故障阻抗和正常运行时阻抗的差异规律,分析了阻抗监视系统在不同故障条件下的适应性,阐述了阻抗监视系统的拒动机理。研究结果表明,现有阻抗监视系统存在保护死区,难以正确反映高阻、远距离故障,特别是当接地极线路的长度为注入信号线模半波长的整数倍时,若单回线故障距离为注入信号四分之一线模波长的奇数倍时,阻抗监视系统将发生拒动。

    • 基于时域电压比的高压直流输电线路暂态保护方案

      2020, 44(22):62-69. DOI: 10.7500/AEPS20191227004

      摘要 (111) HTML (98) PDF 1.09 M (729) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统行波保护在高压直流输电线路中耐受过渡电阻能力不足、T区两侧故障线路定位依赖边界元件等问题,以最具代表性的多端混合高压直流系统为例,从数学层面上分别明晰了高压直流输电线路区内外故障和T区故障下的行波特征,进而构造了不同采样周期下的时域暂态电压比判据,以削弱T区和过渡电阻的影响,实现区内外故障识别;利用时域电压比判据,提出了基于单端量保护配合的高压直流输电线路暂态保护方案,实现了高压直流输电线路故障的快速判别以及T区两侧故障线路的准确定位;最后,利用实际工程的电磁暂态仿真模型对所提方法进行详细验证,结果表明,所提保护方案可行且具有较高的灵敏性和可靠性。

    • 混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制

      2020, 44(22):54-61. DOI: 10.7500/AEPS20200114003

      摘要 (140) HTML (126) PDF 1.74 M (775) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着高压直流输电的发展,柔性直流与常规直流接入同一或电气距离较近交流母线,形成混合多馈入交直流混联系统。为充分发挥柔性直流功率解耦及快速调节特性,减小常规直流换相失败概率,并保持交直流混联系统电压安全稳定,文中提出了一种混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制方法。首先,对混合多馈入交直流系统进行建模,并分析柔性直流不同控制方式下控制量对交流母线电压灵敏度的求解方法。其次,构建两级协调电压控制,系统级控制以交流系统最低节点电压轨迹偏差和控制成本最小为目标;换流站级控制以保证常规直流馈入母线电压和换相裕度为目标。根据发电机无功裕度设计不同的控制方案,针对常规高压直流输电熄弧角和有功功率,避免其发生控制冲突,设计两级协调策略。最后,仿真结果表明所提控制方法能够明显提高交直流混联系统的中长期电压稳定性。

    • 系统保护中跨区直流频率调制与紧急功率支援的协调控制

      2020, 44(22):31-36. DOI: 10.7500/AEPS20200114014

      摘要 (181) HTML (167) PDF 937.69 K (843) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了保障中国特高压交直流混联电网的安全稳定运行,国家电网有限公司积极开展电网系统保护的构建,以提升电网的综合安全防控能力。但随着跨区直流作为灵活控制资源在系统保护中的应用,必须考虑直流功率快速变化会同时对送受端电网造成影响。在梳理中国电网系统保护建设的基础上,系统分析了基于频率响应的直流频率调制对大区电网系统保护的影响,进而从保障电网安全稳定运行和提高跨区控制资源利用效率的角度,提出了综合电网就地和远方信息的直流频率调制与紧急功率支援的协调控制方案,实现大区电网系统保护间的协调动作。最后,基于实际电网仿真算例验证了所提控制方案的有效性。

    • 含柔性直流接入的架空线-电缆混合线路单端故障测距方法

      2020, 44(22):103-111. DOI: 10.7500/AEPS20200115003

      摘要 (144) HTML (248) PDF 1.15 M (805) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确可靠的故障测距技术对含有柔性直流接入的交流架空线-电缆混合线路的故障恢复至关重要。模块化多电平换流器配置的控制策略决定了其输出特性,将会影响现有故障测距方法的测距性能。考虑换流器控制策略对混合线路故障复合序网的影响,提出一种新型的单端故障测距方法。换流器配置的负序电流抑制策略使故障后的负序网络仅包含传统交流侧,形成的单端网络使混合线路沿线集合电压和负序电流仅在故障点处同相位,利用其独特的边界条件,根据故障点处相位差函数最小的特点实现故障测距。在PSCAD/EMTDC上搭建柔性交直流混合输电系统模型,大量的仿真结果验证了该测距方法的有效性,以及在测距精度、抗过渡电阻能力和抗干扰能力等方面的优势。

    • 基于级联全桥型直流断路器的直流配电网自适应重合闸方案

      2020, 44(22):78-86. DOI: 10.7500/AEPS20200115010

      摘要 (172) HTML (180) PDF 1.10 M (730) 评论 (0) 收藏

      摘要:柔性直流配电网是配电系统的重要发展方向,可以采用电缆和架空线2种方式组网。鉴于架空线路瞬时性故障多发的特点,基于架空线的柔性直流配电网应配备有效的自适应重合闸方案,以提高供电可靠性。为实现这一目标,从断路器线路端电压与电流的相位差异特征出发,提出一种基于级联全桥型直流断路器控制的自适应重合闸方案。首先,通过断路器转移支路的主动控制产生一定频率的故障检测电压;进而,根据断路器线路端电压电流在对应频率下相位特征的差异,区分瞬时性和永久性故障,并进一步分析了过渡电阻等因素的影响;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了柔性直流配电网模型,验证了所提自适应重合闸方案的可行性和有效性。

    • 电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型及算法

      2020, 44(22):22-30. DOI: 10.7500/AEPS20200115020

      摘要 (187) HTML (144) PDF 1.06 M (826) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有的电磁暂态仿真算法能够准确刻画基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的运行特性,但计算量较大。为了提高LCC-HVDC输电系统的仿真效率,对现有常用的电网换相换流器电磁暂态仿真模型进行了简化,提出电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型与求解算法。整体化模型包含换流变压器与换流阀,换流变压器采用简化模型,换流阀采用理想开关模型,能够对换流器的电气网络结构进行简化。该算法将换流器电气网络拓扑结构分割为主网络与副网络,首先对主网络求解,然后根据得到的结果对副网络求解,最后更新当前仿真步长各换流阀的电流和电压。在PSModel仿真软件中对整体化电磁暂态仿真模型及算法进行了编程实现,并与PSCAD/EMTDC仿真结果进行对比,验证了其高效性与准确性。

    • 高压直流输电系统换相失败研究综述

      2020, 44(22):2-13. DOI: 10.7500/AEPS20200120002

      摘要 (291) HTML (482) PDF 1.23 M (893) 评论 (0) 收藏

      摘要:换相失败是采用电网换相换流器的高压直流输电系统中常见故障之一,换相失败的发生会导致直流功率波动,甚至直流闭锁,威胁电网安全稳定运行。为聚焦换相失败关键问题,降低换相失败发生概率,文中对高压直流输电系统换相失败的相关研究进行了总结归纳。首先,从器件和系统两方面分析了换相失败的发生机理。然后,根据换相失败发生次序将换相失败分为首次换相失败和后续换相失败2种情况,分别分析了导致不同换相失败情况发生的影响因素以及抑制措施。最后,综合已有研究成果指出了换相失败领域中仍有待解决的问题。

    • 直流输电系统换相失败预防控制改进策略

      2020, 44(22):14-21. DOI: 10.7500/AEPS20190613007

      摘要 (237) HTML (246) PDF 1.06 M (968) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统在交流电网故障下易发生换相失败,对电力系统的安全稳定运行造成极大威胁。考虑到基于交流电压跌落快速检测的换相失败预防控制(CFPREV)是避免首次换相失败的主要手段,深入分析了短路故障发生时刻、直流电流动态变化和关断角控制器响应等因素对换相过程的影响,从引发首次换相失败的临界换相电压值计算和考虑故障严重程度的触发角调节量2个方面出发,提出了直流输电系统CFPREV的改进策略,最大程度上提升直流系统首次换相失败免疫能力,降低直流系统发生换相失败的概率。

    • 多馈入交直流混联系统解耦安全域的刻画及应用

      2020, 44(22):37-44. DOI: 10.7500/AEPS20190725008

      摘要 (157) HTML (122) PDF 1.01 M (778) 评论 (0) 收藏

      摘要:多馈入交直流混联系统具有强非线性、强耦合特征,而直流调整的快速性对控制策略的确定时间提出了较高要求。对于弱受端系统,直流子系统的输电能力较弱,功率的调整范围较小,进行快速功率调制时容易使系统越限,因此需要精细化的控制策略。为了从宏观角度考虑安全特性并实现快速功率精细调制,提出了解耦安全域的概念。对于含有静止同步补偿器(STATCOM)的弱受端多馈入交直流混联系统,基于解耦安全域调整直流功率,并将功率调制问题转化为线性规划问题,可快速得到安全控制策略,并实现直流系统快速功率调制的目的。最后,通过案例研究验证了所提方法的可行性。

    • 基于协同型复合判据的多端直流环网边界保护原理

      2020, 44(22):94-102. DOI: 10.7500/AEPS20191024001

      摘要 (149) HTML (87) PDF 1.16 M (671) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用直流线路两侧加装的限流电抗器对故障高频分量的阻断特性构造边界保护判据,是多端直流电网实现有选择性故障切除的可行技术路线之一。然而,限流电抗器的选型并不以适配保护的灵敏性为依据,导致现有基于最高特征频带的边界保护原理存在着兼顾选择性及灵敏性的矛盾。为解决上述问题,文中研究借助小波包变换将故障暂态量分解为若干频带,并以保护的安全性、灵敏性为双重约束对频带进行了综合考察及预选;在此基础上,利用D-S证据理论将预选频带的多重信息进行融合,最终得到兼顾低特征频带的高抗扰性以及高特征频带的高灵敏性的复合判据。仿真结果表明,所提出判据能够更灵活地区分区内高阻故障及伴随噪声的区外故障。在大样本随机故障场景下,所提判据比传统保护方案具有更高的动作正确率。