特高压柔性直流换流阀启停过程阀控自检功能缺陷及优化方法

在当今的输电技术中,柔性直流输电技术已经成为一种主流技术形式.而在柔性直流输电技术的具体应用中,柔性直流换流阀阀控是其核心部分.首先介绍了柔性直流换流阀阀控系统结构,然后针对阀控系统的全链路试验系统架构进行介绍,同时阐释了特高压柔性直流换流阀启停过程阀控自检功能及阀控旁路模块逻辑.通过开展柔性直流换流阀的阀控系统自检功能试验,验证阀控系统自检功能的正确性与可靠性,同时针对试验中所出现的问题,对阀控系统自检功能提出优化方案,从而实现阀控系统可靠性的提升.     

基于多agent架构的高压大容量柔性直流输电阀基控制技术研究

针对高压大容量柔性直流输电的应用背景,提出多agent 系统架构的阀基控制技术,以其分布式计算和自身的智能性、实时性、共享性等特点,解决阀控技术上的大规模高速信息采集问题、复杂决策运算以及综合评价保护等问题。通过柔性直流输电动态模拟试验平台,对此架构和冗余热备份架构的物理模型进行对比仿真和性能测试试验,验证了技术的科学性和合理性,为百兆级以上高压大容量柔性直流输电工程阀控技术提供了理论支持和工程依据。     

基于ARM架构柔性直流控制保护系统的低链路延时优化设计

基于进阶精简指令集机器(ARM)架构多核处理器芯片设计了柔性直流控制保护系统新一代平台,提出适用于柔性直流输电的4层控制系统通用架构,给出新平台控制保护主机配置方案及功能配置原则。建立换流器高频阻抗简化模型,推导得到负阻尼频率与控制链路延时的数学关系。分析柔性直流控制系统的链路延时构成,提出一种链路复用的在线延时测试方法;基于多核架构与高速接口,研究控制系统的低延时优化方案。最后,在基于实际工程参数的实时仿真系统中,对ARM架构新平台开展了功能和性能测试,并验证了低延时优化方案的有效性。     

柔性直流换流阀控制系统架构与通信安全性设计

柔性直流输电技术在国内国际上应用越来越广泛,柔性直流输电系统的规模和容量逐步提高。文中针对柔性直流输电控制系统,论述了控制系统各层级的功能,详细阐述了换流阀控制系统复杂的硬件架构和功能。针对阀控系统安全稳定运行问题,论述了阀控设备在功能架构、冗余备份、故障监视等方面的安全性设计方案。考虑到阀控系统复杂的硬件配置,重点研究了阀控设备内部的通讯问题;在阀控设备多层级间、多CPU间,除配置有实现上下级间数据信息交互的基本通讯链路之外,增设专用的通讯校验监视通道,实时监视通讯内容的正确性;将阀控内部的关键通讯故障问题与阀控设备故障相关联,避免因通讯故障导致更加严重的故障发生,为柔性直流换流阀安全可靠运行提供了保障。     

柔性直流输电阀控及子模块控制全接入试验系统设计

针对模块化多电平柔性直流输电系统联调试验阶段阀控和子模块设计验证环节均存在简化和缺失现象,本文设计可实现阀控设备和子模块控制全接入的试验平台.该平台包括与工程采样率一致的合并单元(MU)模拟装置、与工程接口一致的控制模式多样化的极控装置、功能完善的链路延时测试装置,以及可完整实现工程子模块接口和原程序验证的子模块功能模...     

大规模节点柔性直流输电阀控全接入物理动模试验系统的设计

针对高压柔性直流输电工程中阀控设备接口数量庞大,测试困难的问题,本文设计了一种物理动模试验系统,可实现大规模节点的柔性直流输电阀控设备全接入测试。研制了一种接口扩展装置,可以利用较少的物理子模块来实现大规模节点阀控的全接入及全功能测试,详细介绍了接口扩展装置的软件和硬件设计方案。以许继集团研制的渝鄂工程阀控设备为测试对象,完成了阀控的全接入和全功能测试,验证了所设计的物模系统的正确性。     

模块化多电平换流器阀控装置录波功能研究

模块化多电平换流器阀控装置的录波功能对观察子模块运行状态和分析子模块故障暂态过程具有重要作用,阀控装置集成内部录波功能有较大研究意义。针对阀控装置需接入海量子模块的工程应用需求,本文提出一种基于多核处理器和现场可编程门阵列（FPGA）硬件架构的阀控装置内部录波方案,介绍阀控装置录波功能相关的硬件架构、软件架构和测试方法。本文采用模块化分层解耦设计方法,通过底层系统软件、图形化工具软件和上层应用软件共同实现装置录波功能。利用柔性直流仿真控制系统对阀控装置录波功能进行测试,结果表明该功能可以满足工程现场应用需求。     

柔性直流换流站阀冷系统方案及其工程应用

阀冷系统是柔性直流换流站最重要的辅助系统之一,直接关系到换流阀的安全稳定运行。以厦门柔性直流工程为研究对象,对柔性直流换流站阀冷系统方案及其工程应用进行研究,包括阀冷系统的组成、主要回路及设备的作用、阀冷控制保护系统的结构、与极控制系统接口特性、控制逻辑及阀冷保护功能的配置情况。为了验证阀冷系统的冗余性能,提出了阀冷冗余试验方案。试验结果表明,阀冷参数设置不合理,并提出了改进措施,解决了阀冷冗余性能不足的问题。此外,漏水事故导致的阀冷泄漏保护跳闸也证明了阀冷保护动作的正确性,停运直流系统,确保了换流阀安全。     

柔性直流换流阀监视系统关键技术及工程化应用

随着对柔性直流输电工程换流阀及阀控设备可靠性要求的提升,为了更加全面、直观、及时地监视换流阀及阀控设备运行状态,提高换流阀运行安全性,柔性直流换流阀监视系统的作用愈加重要。结合实际工程项目需求,兼顾现场分系统调试、换流阀检修、正常运行维护等不同使用场景,研发了双网双冗余架构的柔性直流换流阀监视系统。采用页面自动布局和参数自动匹配技术并且加以优化,采用“内存＋文件”相结合的数据缓存机制有效解决海量数据量的处理。该系统具备海量数据高速处理、遥信遥测报文显示存储、高频采样故障录波及波形处理功能,能够以微秒级精度实时记录事件,同时具备远程控制、换流阀及阀控设备状态和关键参数的修改功能。该系统已成功应用于张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程,其性能完全满足该工程柔性直流换流阀和阀控设备状态在线监视以及系统调试等需求。     

一种柔性直流输电阀控测试系统设计与实现

设计了一种模块化多电平柔性直流输电阀控测试系统,包括极控模拟装置、换流站主电路信号发生装置、换流阀子模块模拟装置和监控后台等。该测试系统可以在不使用极控系统和换流阀本体的条件下,完成对模块化多电平柔性直流输电阀控系统的基本功能测试,包括子模块电容电压的读取和状态监视、均压控制、阀控对子模块故障处理逻辑、阀控自身故障处理逻辑、系统电压电流的采集等。仅需调整子模块模拟装置的接口数量,即可满足不同容量和电压等级的柔性直流输电阀控系统测试需要。对MVCE 300型柔性直流输电阀控系统进行了实际测试,测试结果表明,该测试系统可以满足柔性直流输电阀控设备厂内调试的需要。     

柔性直流输电系统控制策略及动模试验

柔性直流输电作为新一代直流输电技术,其控制策略理论方面的研究已取得了不少成果,但是对于控制策略的工程实现及应用的相关研究却相对较少。因此在分析柔性直流输电系统模型的基础上,提出了工程控制策略的实现方案,在通用控制平台HCM3000/F上进行了实现,并将其与已有的阀控系统、一次系统组成完整的柔性直流输电动模系统进行控制系统功能和性能验证。动模试验结果表明,该控制系统能够完成柔性直流输电系统的各种控制功能,在暂稳态过程中具备优良的调节性能,满足工程需求。     

混合多馈入直流系统VSC-HVDC和滤波器的无功协调控制

为了减少常规直流输电(LCC-HVDC)的滤波器投切,充分利用柔性直流输电(VSC-HVDC)的无功调节容量和其动态调节无功的优势,提出一种适用于LCC-HVDC和VSC-HVDC电气距离较近情况下的混合多馈入直流系统的无功协调控制策略.分别分析了LCC-HVDC和VSC-HVDC的无功控制原理及其控制特点,基于滤波器投切和VSC-HVDC两者的无功控制优势,设计了混合多馈入直流系统的无功协调两级控制模块,达到减少滤波器投切,抑制暂态低电压和过电压的目的.在PSCAD/EMTDC中搭建混合多馈入直流系统模型并进行仿真验证,仿真结果表明所提协调控制策略的控制效果优于VSC-HVDC采用定无功功率控制和定交流电压控制.     

柔性直流接入对弱受端电网恢复特性的影响及优化措施

随着柔性直流输电系统电压等级和输电容量不断提升,采用电压源型换流器的柔性直流输电技术在我国得到了大量应用,同时其对电网的影响也进一步增强。文中基于PSD-BPA机电暂态仿真软件中新开发的计及故障穿越策略的柔性直流控制系统,比较了不同直流接入方案下弱受端电网受扰恢复特性的差异。在此基础上,分析了柔性直流控制方式、直流传输功率大小以及故障穿越控制策略等因素对换流站动态有功和无功功率特性的影响。最后针对西藏弱受端电网电压稳定问题提出了优化方案,仿真结果表明优化柔性直流故障穿越控制关键参数可以改善弱受端电网故障后的恢复性能。     

柔性直流输电阀基控制设备硬件在环测试方法

张北柔性直流电网工程是世界首个柔性直流电网工程,对阀基控制设备的可靠性提出了更高的要求.为了更全面测试柔性直流输电阀基控制设备,提出了高压大容量柔性直流输电阀基控制设备全规模接入实时仿真系统实现硬件在环测试的方法.通过研制接口机箱,搭建了基于RT-LAB的北京站阀基控制设备全规模接入测试平台,提出了全面的阀基控制设备测...     

基于Lyapunov方法的电网不对称故障下VSC-HVDC系统控制

为消除交流侧系统发生不对称故障时对VSC-HVDC的影响,提出一类Lyapunov渐近稳定控制策略。通过建立电网不对称故障下VSC-HVDC的dq正负序数学模型,分析负序分量对系统功率传输的影响;为消除传输过程中的二倍频功率波动,应用Lyapunov理论设计基于功率补偿的外环控制策略,扩大系统稳定范围;为解决传统PI控制结构动态响应性能不佳问题,利用反步变结构方法设计可计及不确定因素的内环电流控制策略,提高系统动态响应性能。基于Matlab/Simulink环境,对VSC-HVDC系统受端侧发生两相接地故障的工况进行仿真,结果表明所提控制结构能有效抑制二倍频功率波动,控制性能良好。     

基于RTLAB的柔直阀控系统全接入测试方法研究

随着柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current, VSC-HVDC)技术的应用与发展,对柔直阀控系统的可靠性测试要求不断提高,现有测试系统无法同时满足阀控系统全规模接入、全功能测试、精准建模的需求。针对已有测试系统的不足,基于RTLAB平台进行精准建模,并设计高性能、灵活配置的接口装置,搭建了阀控全接入测试系统,提出了阀控系统关键测试项目及测试方法。该测试系统及测试方法已应用于张北柔性直流输电工程北京换流站阀控系统的出厂测试中,通过测试的阀控系统在工程现场运行稳定可靠。     

基于内模控制的VSC-HVDC风电并网系统控制策略研究

针对轻型直流输电技术(VSC-HVDC系统)在采用双闭环PI控制时的参数多并且整定复杂的问题,采用内模控制原理对PI参数整定算法进行改进,改进算法只需调节一个参数,使参数整定变得简单快捷,同时可以保留双闭环PI控制系统优良性能。仿真结果表明,基于内模控制原理的一个参数整定的VSC-HVDC系统参数保有双闭环PI控制系统的优良性能,系统鲁棒性好,控制精度高,动态响应快。     

风电场并网用VSC-HVDC的无差拍解耦控制策略

阐述了利用电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)用于风电场并网的趋势,给出该方式的基本拓扑结构并建立了VSC-HVDC换流站的通用动态数学模型,提出了一种新的适用于VSC-HVDC系统的无差拍解耦控制策略.该控制策略通过将三相系统在dq坐标系下的解耦特性与abc坐标系下的无差拍控制算法的有机结合,实现了对VSC换流站各控制输出量的解耦控制,不仅具有控制算法简单、计算量小、计算速度快、跟踪精度高和动态响应速度快等优点,而且易于设计.为验证该无差拍解耦控制策略的有效性,应用Matlab/Simulink搭建了一个三电平VSC-HVDC系统用于风电场并网,并进行了系列仿真实验研究.仿真结果表明,所提出的无差拍解耦控制策略为风电场的VSC-HVDC并网控制提供了一种高性能的解决方案.     

电压源换流器直流输电提高系统频率和电压稳定

将基于电压源换流器高压直流输电系统（VSC—HVDC）引入到交流系统中,建立了含有VSC—HVDC的电力系统的仿真模型,导出了相应的数学模型,利用VSC—HVDC能同时对有功功率和无功功率进行快速控制的特点来提高系统频率和电压稳定性。利用仿真软件进行了仿真,结果表明在负荷恢复时采用VSC—HVDC与发电机协调控制比传统调频调压方法更有利于提高电网的恢复速度和稳定性。