柔性直流输电换流阀运行状态在线监测系统设计

设计了一套柔性直流输电换流阀运行状态在线监测系统,通过对换流阀子模块的电容电压、IGBT开关频率、温度以及阀冷、阀控等运行参数的在线监测,实时分析并预测换流阀的运行状态。提出了一种基于专家数据库的故障预测方法,可根据在线监测到的换流阀运行参数来提前预测其异常发展趋势,有利于故障的及早发现和预防。完成了在线监测系统的软硬件设计,并搭建了小容量的柔性直流输电物理动模试验平台进行了测试验证,测试结果表明,该系统可实现对柔性直流输电换流阀运行参数的在线监测和分析,为换流阀可靠运行提供了一种有效的监测手段。     

广州换流站柔性化改造设计方案研究

  目的  为避免高压直流受端换流站逆变器换相失败,同时提高受端换流站交流系统的电压稳定性,研究将天广直流受端广州换流站改造为柔性直流换流站,并扩容为3 GW的可行性。  方法  基于满足柔性直流输电的各种运行方式、便于增容、适应设备研发水平,以及充分利用现有设备及建筑,减少改造的难度和费用,研究对比了不同换流阀拓扑结构、功率模块拓扑结构,研究了启动回路设置、直流场电气接线、联接变压器型式等。  结果  研究分析表明,增容改造方案推荐每极采用1个1.5 GW换流阀、半桥-全桥功率模块混合型式、对称双极接线、启动回路设置在阀侧、横向尺寸大的联接变压器。  结论  该研究为现有常规直流输电换流站改造为柔性直流输电换流站提供改造思路和方法。     

适用于柔性直流输电换流阀子模块的便携式自动测试仪设计

换流阀功率子模块是高压柔性直流输电工程中完成电能变换的核心模块,其运行可靠性直接关系整个直流输电系统的稳定性。由于子模块数量庞大,电气拓扑复杂,电容容量大电压高,因此对其元件参数的测量难度较大。根据柔性直流输电换流阀子模块的特点,设计了一种便携式自动测试仪,可实现对柔直子模块电容、电阻、IGBT、旁路开关等主要元器件的全面自动检测,详细介绍了测试仪的软件和硬件设计方案。以许继集团研制的功率子模块为测试对象,验证了所设计的测试装置的正确性和实用性。     

柔性直流换流站顺序控制系统

分析柔性直流换流站的运行状态和顺序控制系统的功能、控制流程及逻辑策略等,为实现直流系统各状态之间的平稳转换,对相关开关、刀闸的分/合操作和换流阀的解锁/闭锁提供自动执行功能,以达到平稳地启动和停运柔性直流输电系统和运行方式转换的目的     

大容量海上柔性直流换流站紧凑型布置研究

[目的]由于国外厂家的技术封锁,我国在大容量海上柔性直流输电技术的应用研究仍处于空白阶段.文章针对大容量海上柔性直流换流站提出了一种既满足工艺流程要求,又最大程度减少平台尺寸的紧凑型布置方案.[方法]根据功能定位和工作原理,可将换流站分为交流场、阀厅、桥臂电抗器区域、直流场和辅助房间五大区域.通过对各区域的布置原则研究...     

柔性直流换流站IGBT换流阀控制、监视及保护系统设计

从IGBT换流阀阀控系统的整体结构、工作原理及控制保护功能等多方面进行分析和研究柔性直流换流站IGBT换流阀的控制、监视及保护系统设计,以指导后续柔性直流输电实际工程的设计与建设,提高柔性直流工程的安全可靠性及技术先进性。     

海上平台柔性直流换流站工程应用方案研究

随着柔性直流输电技术的不断发展,至今已经成为主流的直流输电技术,在海岛供电、风电接入、电网互连等方面已经有了大量的应用,积累了充足的工程经验。由于柔性直流输电技术的自身特点,用于海上平台供电有着先天的优势。基于陆上柔性直流换流站的技术基础,从拓扑结构、主要电气设备选型、电气平面布置以及二次系统等方面论述了海上平台换流站的工程应用方案,对柔性直流输电技术的在海上平台供电领域的应用以及发展方向提出了一些具有积极意义的设想和建议。     

浅谈柔性直流输电在城市电网中应用的前景

探讨了在城市供电网络中交流输电、直流输电、柔性直流输电的技术特性、经济效益问题。指出在技术不断发展的今天,柔性直流输电相比其它传统输电方式已经克服诸多缺点、显示出技术先进性和经济可行性,这一技术在以后的城市配电网改建、扩容、城市负荷中心供电将有良好的应用前景。     

多端柔性直流输电系统中混合运行方式分析

多端柔性直流输电系统可实现多电源供电、多落点受电等,是解决孤岛供电、新能源并网行之有效的解决方法。以基于模块化多电平换流器的"两送一受"三端柔性直流输电系统为例,介绍混合运行方式中各换流站控制策略,并在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型,仿真结果验证了混合运行方式的可行性。     

珠海"互联网+"柔性直流配电网换流站设计方案

  [目的]  支持能源消费革命的城市—园区双级“互联网+”项目（简称“互联网+”项目）成功试点了多电压等级多端柔性直流配电网技术。  [方法]  介绍了“互联网+”项目的整体系统设计方案,描述了采用可故障自清除的IGCT器件交叉箝位MMC的鸡山I换流站及采用半桥拓扑MMC和直流断路器的鸡山II、唐家换流站的原理,介绍了相同换流容量的鸡山I、鸡山II换流站的平面布置,对比了其占地和造价。  [结果]  分析可知:鸡山I、鸡山II换流站均可满足功能要求,鸡山I换流站占地、设备造价略占优势。  [结论]  作为“互联网+”项目的重要组成部分,鸡山I、鸡山II、唐家换流站的实施,成功试验了具有故障自清除能力的IGCT换流阀和半桥结构IGBT换流阀,成功试验了不同原理的直流断路器,是中低压柔性直流设备标准化的重要依据。     

混合直流输电系统中柔性直流单元的作用和控制优化

常规直流和柔性直流并联构成的混合直流输电系统,可发挥常规直流大功率输电和柔性直流有功/无功快速解耦控制的优势,尤其针对落点极弱交流系统有较好的经济技术性能。结合云南电网与南网主网背靠背异步联网工程实例,分析了混合直流中柔直单元对于系统稳态运行和故障恢复特性的改善作用及效果,并进一步提出了柔直单元的功率优化控制策略。仿真分析结果表明,柔直单元对于合理配置无功小组、提高弱系统强度、改善故障后常规直流恢复特性效果明显,验证了功率优化控制策略的有效性。     

南桥换流站阀控系统的隐患排查及治理

介绍了南桥换流站换流阀控制系统的结构、功能和工作原理,从提高直流换流站设备的安全、稳定运行水平和直流输电系统的可靠性着手,排查出光通道开关量信号传输模式、处理板和数据输入输出板、带电更换故障板卡和单套系统单电源供电方式均存在隐患。通过对排查出的隐患进行分析和评估,提出了相应的整改措施。     

西北电网外送暨宁东—山东±660 kV高压直流联网示范工程浅议

分析了西北与华北电网宁东-山东±660kV高压直流输电工程中的近10项“世界第一”技术创新特点．从系统联网角度阐述了该工程建设的经济和社会效益。根据国家“西电东送”战略要求,通过国家电网的统一规划、建设和调配,西北750kV骨干电网作为“三华”送端电网的格局已经形成,该直流联网示范工程将西北黄河上游水电、宁东火电打捆外送,对于西北地区煤电、水电、风电等能源大规模外送具有显著的示范作用,将实现更大范围的能源资源优化配置与利用。     

基于大规模风、光并网外送需求的高压直流混合式直流断路器研究

全控型器件的直流断路器作为风电、光伏直流外送通道的关键设备,存在成本高、耐短路电流能力差等问题。文章提出了一种基于晶闸管和IGBT全桥子模块串联的新型混合直流断路器拓扑结构,其固态部分由大量晶闸管和少量IGBT全桥子模块串联构成,降低了器件成本和送出通道建设成本,同时借助全桥子模块,晶闸管可以在反向电压的作用下快速关断。最后仿真验证了新型直流断路器的分断性能。     

Analysis of reactive power strategies in HVDC‐connected wind power plant clusters

Offshore wind power plants (WPPs) built near each other but far from shore usually connect to the main grid by a common high‐voltage DC (HVDC) transmission system. In the resulting decoupled offshore grid, the wind turbine converters and the high‐voltage DC voltage‐source converter share the ability to inject or absorb reactive power. The overall reactive power control dispatch influences the power flows in the grid and hence the associated power losses. This paper evaluates the respective power losses in HVDC‐connected WPP clusters when applying 5 different reactive power control strategies. The case study is made for a 1.2‐GW–rated cluster comprising 3 WPP and is implemented in a combined load flow and converter loss model. A large set of feasible operating points for the system is analyzed for each strategy. The results show that a selection of simulations with equal wind speeds is sufficient for the annual energy production comparison. It is found that the continuous operation of the WPPs with unity power factor has a superior performance with low communication requirements compared with the other conventional strategies. The optimization‐based strategy, which is developed in this article, allows a further reduction of losses mainly because of the higher offshore grid voltage level imposed by the high‐voltage DC voltage‐source converter. Reactive power control in HVDC‐connected WPP clusters change significantly the overall power losses of the system, which depend rather on the total sum of the injected active power than on the variance of wind speeds inside the cluster.     

海上平台混合直流供电方案研究与仿真分析

  [目的]  海上平台一般均采用海上自供电方案,该供电方式电源形式单一、可拓展性差、抗冲击能力弱、供电可靠性和保障程度低,同时,海上平台的空间非常有限,建设自供电电源投资较高。  [方法]  在对比研究利用岸电交流送电和直流送电方案优缺点的基础上,提出了技术可行、经济性较优的海上平台采用混合直流输电的方案。在此基础上,建立陆地电网侧常规直流、海上平台侧柔性直流的数学模型,结合传统直流的换流器的典型控制方式和柔性直流换流器的典型控制方式,提出混合直流的控制策略。  [结果]  在PSCAD/EMTDC上建立混合柔性直流输电系统的电磁暂态仿真模型,包含近区交流电网、混合直流系统以及海上平台系统的仿真系统模型,并开展建模仿真分析研究,分析近区交流电网、直流系统、海上平台的运行特性、故障特性以及交互影响。  [结论]  研究成果对解决海上平台的安全可靠供电问题具有十分重要意义。     

柔性直流输电换流阀功率单元现场测试方法研究

  [目的]  在柔性直流输电工程中,换流阀功率单元及其备件需要定期进行测试和维护。功率单元工作正常是保证柔性直流输电系统安全稳定运行的重要前提。  [方法]  针对功率单元现场测试缺乏相关规范标准的现状,从功率单元的结构、工作机制和厂内测试项目入手,结合现场实际情况,提出了一种适用于现场的流程化的功率单元测试方法,并在该方法的基础上研制了一台可对功率单元进行自动测试的装置。  [结果]  所提出的测试方法和测试装置可有效提高功率单元现场测试的完备性、效率及准确性,该装置目前已在南澳多端柔性直流输电工程塑城换流站试点应用。  [结论]  工程实践表明:提出的测试方法贴近工程实际情况,为功率单元的运检、验收提供了有效的测试手段,也可为其他柔性直流输电工程的功率单元测试工作提供借鉴。     

高压直流输电系统运行特性及故障影响的仿真研究

直流输电系统的暂稳态仿真对于电力系统研究规划和设计运行等起着重要的作用．为了能较好地反映扰动下交直流系统间的相互作用,在MATLAB／Simulink软件环境下,针对高压直流输电（HVDC）系统及其变换器建立了详细的模型,进行了系统的稳态、电流参考值突变和直流联络线上的故障仿真,给出了相应的仿真波形,分析了直流输电系统中交直流系统间和直流系统间的复杂动态特性,为进一步研究HVDC系统运行稳定性提供了依据和基础．     

Technology and engineering application of cross area HVDC interconnection system high-precision simulation modeling based on ADPSS

In recent years, a large number of high voltage direct current (HVDC) transmission projects have been connected to AC systems. This has started to have an impact on AC/DC hybrid power grids, particularly receiving terminal power grids. An HVDC system is a large-scale power electronic integrated nonlinear system, and it includes a primary system and a control and protection system. Hence, the precision and degree of detail of HVDC systems directly affect the actual effect of simulation. In recent years, in the case of the normal operation and failure of AC power grids, the abnormal fluctuation and even locking of HVDC systems caused by the inappropriate strategies of the control and protection system component have strongly affected power grids. This has significantly affected the safety and stability of receiving power grids and normal operation. In this study, the actual engineering HVDC control logic provided by a manufacturer is analyzed and simulated based on the user defined component library of the ADPSS electromagnetic transient calculation program, and an HVDC control model based on an actual system is established. The accuracy of the DC control custom model based on ADPSS is verified through the simulation of an actual power grid.