特高压多端混合直流输电系统的控制策略研究

以乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程为背景,针对混合多端直流运行方式复杂、可靠性要求高的特点,研究了特高压混合多端直流输电系统的控制策略,提出了适用于特高压混合多端直流输电系统的控制模式以及启动/停运方案,实现了混合直流的外特性匹配、两端/三端启动/停运,以及第三端在线投入/退出;同时,提出了各端稳态控制策略和多端协调控制策略,可适应混合多端直流输电系统复杂的运行方式。最后,基于PSCAD/EMTDC的数字仿真结果验证了所述控制策略的有效性,可以保证特高压混合多端直流输电系统可靠稳定运行。     

多端柔性直流输电系统中停运换流站再并列方法

基于模块化多电平换流器技术,以三端柔性直流输电系统为例,提出一种新的将VSC-MTDC(voltage source converter multi-terminal HVDC)停运换流站并入运行系统的操作流程。分析流程中停运站闭锁STATCOM方式运行稳定后形成的2种电流通路,由直流电容侧电压暂态公式推算直流侧隔离开关的最佳合闸时间,以避免产生冲击电流,提高多端柔性直流输电系统的稳定性和可靠性。数字仿真验证了该再并列方法的有效性。     

多端柔性直流输电系统接入某海岛电网的研究

多端柔性直流输电系统是理想的风电场与电网的联接方式。根据规划,将在某海岛建设多端柔性直流输电工程。岛上风电场及岛上负荷将经交直流混合输电线路与陆上交流电网实现互联,电网运行特性复杂。根据建设坚强智能电网的要求,需详细分析多端柔性直流输电系统的接入对电网影响。在PSCAD/EMTDC中搭建含多端柔性直流输电系统的交直流混合输电模型,分析混合输电方式下电网运行的稳定性。仿真结果表明多端柔性直流输电系统的接入增强了风电场出口处电压的稳定性,确保了风电的可靠输出。若交流线路由于故障或检修退出运行,与其并列运行的换流站改变功率传输模式,承担整个风电场功率的传输,提高了系统运行的稳定性。     

多端直流用直流高速开关（HSS）关键性能考核技术研究综述

多端直流输电技术可有效缓解中国输电走廊紧缺问题,并解决大规模的清洁能源并网,通过配置直流高速开关（high-speed switch,HSS）,可实现多端直流系统第三站的在线投退及直流线路故障快速隔离。但目前国内缺乏±800 kV HSS设备的制造技术与试验经验。为掌握核心技术,文中首先简要介绍多端直流输电工程对HSS的功能需求,提出HSS的运行工况及关键技术参数。其次,着重介绍研制±800 kV HSS特殊性能验证试验,包括长时燃弧耐受关键技术及无震荡回路开断直流关键技术及其研究现状,提出了±800 k V HSS关键性能的考核方法和型式试验要求,并对其下一步的研究方向给出了建议。     

大容量特高压多端混合直流实际运行关键特性分析

大容量特高压多端混合直流涉及多端、混合、双阀组等多种技术特点,设计难度大,运行特性复杂.结合南方电网系统特性及安稳策略,首先提出了适用于昆柳龙特高压多端直流工程的交直流故障穿越策略,并明确了穿越及恢复特性要求.接着分析了工程实际运行情况,重点对直流线路故障穿越特性、交流故障穿越特性和第三站在线退站特性等关键运行控制性能...     

高压直流输电系统多端化改造关键技术

针对常规高压直流输电系统多端化改造的需求,研究了多端直流输电拓扑结构、功率传输模式,提出了基于中间换流站应用直流高速开关的多端化改造方法,并阐述了场地受限情况下的直流场改造工程的思路、方法和具体措施.另外,本文论述了直流系统多端化改造中换流站工程中采用三维设计的优势.本研究基于国内首个利用原有直流输电通道进行三端改造的...     

向家坝至上海特高压直流输电工程换流器的投退策略分析

向上特高压直流输电工程采用双换流器串联接线方式,为应用单换流器在线投/退这一项新技术,通过向上特高压直流输电工程系统调试,研究了特高压直流单换流器正常在线投入/退出及保护退出控制策略.联合控制模式下,控制系统会自动协调两站换流器的投退过程;独立控制模式下,两站运行人员通过电话联系,投入换流器时先投入整流侧,再投入逆变侧...     

特高压多端混合直流输电系统阀组计划投/退控制方法

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,结果表明所提阀组计划投入/退出控制方法能够平稳、快速地完成特高压多端混合直流输电系统阀组的计划投/退。     

下垂控制在多端直流输电系统中的应用

多端直流输电具有控制方式灵活、可扩展性强等优势,适用于新能源接入、区域电网互联和岛屿供电等场合,因此对多端直流输电系统的控制策略展开研究具有重要意义。提出将下垂控制应用于多端直流输电系统,设计相应的控制器模型,并在PSCAD/EMTDC软件中建立多端直流输电系统,验证所设计控制器的有效性。结果表明:控制方式可以同时调节多端直流输电系统的直流电压和有功功率,在系统发生功率缺额或者某换流站退出运行时,能够及时维持系统电压稳定和功率平衡,具有重要的研究意义和应用价值。     

舟山多端柔性直流输电控制保护系统

对多端柔性直流输电控制及保护系统的分层设计及其功能配置进行了描述。介绍了多端柔性直流输电系统中多站之间的协调控制功能,即当直流电压控制站失去直流电压控制功能后,通过设计的基于站间通信和直流电压偏差检测的自适应策略,可以实现其余功率站的直流电压无偏差接管。介绍了工程采用的快速负序控制、直流侧主动充电以及在线联网转孤岛运行等控制功能设计。最后给出的部分现场试验结果证明了多端柔性直流输电控制保护系统可以很好地满足舟山五端柔性直流输电工程的需求。     

（一）鼠笼式风电场电磁暂态等值建模

对多端柔性直流输电控制及保护系统的分层设计及其功能配置进行了描述。介绍了多端柔性直流输电系统中多站之间的协调控制功能,即当直流电压控制站失去直流电压控制功能后,通过设计的基于站间通信和直流电压偏差检测的自适应策略,可以实现其余功率站的直流电压无偏差接管。介绍了工程采用的快速负序控制、直流侧主动充电以及在线联网转孤岛运行等控制功能设计。最后给出的部分现场试验结果证明了多端柔性直流输电控制保护系统可以很好地满足舟山五端柔性直流输电工程的需求。     

特高压多端柔性直流线路及汇流母线保护配置及检修隔离措施研究

文章介绍了特高压多端柔性直流输电系统灵活、复杂的运行方式,分析其线路及汇流母线保护的配置及逻辑,提出停电检修和在线检修时的检修隔离安全技术措施,可供现场运维及后续多端柔性直流工程参考。     

特高压多端混合直流输电系统稳态控制策略

与传统的两端直流输电相比,多端混合直流输电系统可实现多电源供电、多落点受电,且总体损耗和造价相对较低,是一种更为灵活的输电方式。本文介绍了特高压多端混合直流输电系统基本特点,设计了该系统所能具有的控制模式及运行方式,详细设计了送受端的控制策略,实现了多端的协调。考虑柔性直流高低阀组串联的特点,设计了阀组的均衡控制。通过搭建PSCAD/EMTDC仿真模型,对系统的平稳启动、停运和稳态运行等工况进行了仿真,验证了所提策略的有效性。     

特高压多端混合直流闭环实时仿真研究

特高压多端混合直流输电技术在满足更远距离、更大容量可再生能源输送方面提供了一种更灵活的输电方式。本文以送端采用常规特高压直流(ultra-high voltage direct current,UHVDC)、受端采用双阀组混合换流阀串联结构所构成的特高压混合三端直流输电系统为例,搭建了双极特高压混合三端直流输电系统的RT-LAB实时仿真模型,实现了与直流控制保护装置的闭环接入,测试结果验证了闭环实时仿真模型与控制保护策略的有效性。该平台可方便地实现特高压混合三端直流输电控制保护系统功能和动态性能的验证,为特高压多端混合直流输电系统的应用提供技术支撑。     

多端直流输电系统中的直流功率调制技术

与常规的双端直流输电系统相比，基于直流功率调制技术的多端直流输电系统能更灵活地向所连接的交流系统提供快速的紧急功率支持，改善交流系统的稳定性。文章对其中一端为弱交流系统的4端直流输电系统运用PSCAD/ EMTDC仿真软件研究了多端直流输电系统的功率调制技术，提出了该系统的仿真模型及其复合控制策略。仿真结果表明，所连接交流系统的强度、各换流站的控制策略和直流系统电流平衡原则的选取会极大地影响直流功率调制的性能，多端直流输电系统比常规的双端直流输电系统能更灵活地运用直流功率调制技术，进而有效地提高所连接交流系统的稳定性。     

多端直流输电系统控制研究综述

多端直流输电技术具有多起点多落点等特点,作为目前实现新能源并网最具潜力的方式,是未来直流电网发展的主要趋势。多端直流输电系统控制是实现系统稳定运行的关键技术之一,从多端直流输电技术发展的背景入手,概述多端直流输电技术的发展现状,介绍目前多端直流输电系统功率协调控制的主要方式及存在的问题,并讨论分析多端直流输电系统的控制及保护方法,为多端直流技术的后续研究提供参考。     

多端直流输电系统主回路设计研究

多端直流输电系统因其结构灵活、经济性高而备受关注。多端直流输电系统因运行方式灵活,主回路关键设备参数选择和主回路状态计算需要考虑更多因素。本文从分析多端直流的系统运行条件入手,分析了多端直流的系统运行方式和控制方式。接着剖析了多端直流关键设备参数的限制因素,提出了适用于多端直流主回路关键参数的计算方法。构建了直流网络的潮流计算方程,提出了约束条件的调节方法。最后通过设计实例验证了所提方法的有效性。该方法为多端直流输电系统的设计提供了技术手段和支撑。     

多端柔性直流输电系统直流故障保护策略

直流故障保护是多端柔性直流输电系统的一个关键性问题。本文在全桥型模块化多电平换流器的基础上,提出适用于多端直流输电系统的换流器级和系统级直流故障保护策略。根据全桥型模块拓扑特性,换流阀闭锁实现故障电流快速清除;然后换流器等效为双星型级联H桥STATCOM并联运行,为故障清除和隔离开关动作隔离故障点提供条件;最后转换换流器运行模式完成多端柔性直流输电系统的快速恢复。在PSCAD/EMTDC中搭建了三端柔性直流输电系统仿真模型,分析了直流故障和系统重新启动的运行特性,仿真结果证明了控制策略的有效性。     

正负双极混合多端直流输电系统控制策略的研究

正负双极混合多端直流输电系统兼具LCC-HVDC成本低、控制简单、工程应用丰富和VSC-HVDC能够独立控制有功功率和无功功率、可以孤岛供电等优势,同时系统接线和运行方式灵活,在国内直流输电领域有广阔的应用前景。文中首先介绍了正负双极混合多端直流输电系统的拓扑结构和换流器拓扑结构;然后,详细推导了LCC换流器和MMC换流器的数学模型,并以此为基础设计其相关控制策略;接着,针对多端直流输电系统,设计了稳态和单阀组故障紧急退出工况下换流站间的协调控制策略;最后,在PSCAD/EMTDC环境下,参考乌东德工程相关系统参数搭建了电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了相关控制策略的有效性以及系统运行的可靠性。     

多端柔性直流输电系统的改进下垂控制策略

电压源型变流器技术发展日臻成熟,电压等级及容量不断提高,已成功用于柔性直流输电系统,并展现出高电压、大容量和多端柔性直流输电系统应用的发展态势。本文结合世界首个多端柔性直流输电工程,针对多端柔性直流输电系统应用中存在的强非线性和多端协调等技术难点,提出采用改进下垂控制方法,即通过多个换流站同时采用定电压控制方式运行,暂态过程中,采用定电压控制的换流站退出时系统仍能正常运行,保持直流网络功率平衡。通过检测直流网络电压和动态改变平滑切换控制器输出值,即由切换控制器选择定功率控制输出有效或定电压控制器输出有效,在无需站间通信情况下,实现定电压控制换流站和定功率控制换流站之间的相互转换,相对于传统采用单点电压控制的多端系统,具有较好的灵活性。此外,针对采用定电压控制的换流站完全退出的极端工况,设计反步电压控制器,有效地减小了暂态过电压程度,与下垂控制策略结合,能较好地实现系统直流电压的稳定控制,充分发挥其多端协调功能,提高系统抗干扰性能。仿真结果证明了所采用方法的正确性和有效性。