论文部分内容阅读
换流变空载合闸作为高压直流输电系统中换流站调试及生产运行阶段的基础性操作。近几年,南方电网出现了多起因换流变空载合闸操作而导致的直流50Hz保护误动事件,严重影响了直流输电系统的安全稳定性与电力供应。实际工程在运行管理上进行了主动规避,也采取了相应的涌流抑制策略,最后对直流50Hz保护作出了定值修改,但保护误动防治效果并不理想。本文以理论为主、仿真结合的思路开展换流变涌流对直流50Hz保护动作影响及其应对策略研究,自定义建立考虑磁滞特性变压器仿真新模型,阐明了换流变涌流对直流50Hz保护动作影响机理,进一步分析了换流变涌流对直流50Hz保护动作影响边界,最后提出了换流变涌流对直流50Hz保护动作影响应对策略。针对考虑磁滞特性变压器建模与可信性评估,本文就PSCAD/EMTDC直流控制保护模型中经典变压器模型面向涌流研究的可信性问题,提出了一种考虑磁滞特性变压器PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真新模型,对比分析表明采用磁滞中线代替磁滞回线来模拟变压器铁芯励磁特性在研究涌流暂态过程中峰值与谐波特性问题上具有一致性,同时考虑到所建模型铁芯磁滞回线数据不易获取,采用PSCAD/EMTDC经典变压器模型也能达到本文研究的目的。针对换流变涌流对直流50Hz保护动作影响,本文鉴于南方电网直流工程变压器涌流事件,为了对在运直流系统的保护运行管理、规划设计起到预防作用,从谐波变换的角度详细分析了换流变涌流对直流50Hz保护动作影响机理,得出换流变和应涌流中正序二次谐波经直流系统变换、传递放大是使得直流50Hz保护误动的根本原因;同时开展了换流变涌流对直流50Hz保护动作影响因素及边界研究,得出换流变合闸角、换流变剩磁、交流系统强度、直流输送功率对涌流特性有较大影响;最后对典型直流工程涌流影响边界进行了仿真研究,最终表明NC直流工程中换流变空载合闸涌流对直流50Hz保护影响较JZ直流工程更为严重,与近几年直流工程涌流事实相符。针对换流变涌流对直流50Hz保护动作影响应对策略,本文考虑到实际直流工程中“抬定值,延时间”的策略降低了直流50Hz保护灵敏度,不利于直流系统的安全稳定性,同时保护没有专门针对和应涌流问题而设置有效的闭锁判据,提出了一种基于波形识别的直流50Hz保护优化改进策略,并通过PSCAD/EMTDC自定义建模仿真验证,结果表明该直流50Hz保护闭锁判据能准确地识别和应涌流并实现闭锁,有效地防止直流50Hz保护误动。本文的成果为研究人员对于涌流问题的研究提供了理论方法、模型,同时为直流保护设计研究人员提供优化改进依据,对直流输电系统的安全稳定性具有重大意义。本文工作得到国家自然科学基金项目(51377059、51677073)、南方电网电力调度控制中心、南方电网超高压输电公司科技项目的资助,部分研究成果的正确性和有效性已经在实际直流工程PSCAD/EMTDC控制保护模型上进行了验证,同时在实际直流现场得到了运用。