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。     

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。     

特定次谐波注入抑制模块化多电平换流器电容电压波动

模块化多电平换流器（MMC）电容电压波动抑制有助于降低电容器体积/重量,降低换流阀设备投入成本。推导了换流阀子模块电容电压波动分量及影响因素,分析了二倍频环流注入、三次谐波注入对子模块电容电压波动及换流阀的影响,提出的特定次谐波注入方法,可显著降低换流阀子模块电容电压波动,且桥臂电流峰值和有效值控制在允许范围内。以张北柔直工程参数为例,通过PSCAD仿真比较了环流抑制为零、二倍频环流注入、特定次谐波注入情况下的电容电压波动、桥臂电流有效值和桥臂电流峰值,验证了所提方法的正确性和有效性。     

柔性直流换流站换流阀阀厅门联锁系统设计

分析和研究1种柔性直流换流站中有效防止运行人员误入IGBT换流阀阀厅、误操作的阀厅门联锁系统设计技术,为换流站阀厅安全稳定运行提供可靠的防误措施。     

氧化锌避雷器工作原理与安全防护

氧化锌避雷器是种保护性能优越、质量轻、耐污秽、阀片性能稳定的避雷设备,氧化锌避雷器性能稳定,可以有效防止雷电高电压或对操作过电压进行保护,具有良好绝缘效果,在设备电压出现异常增大时,能有效地保护设备.     

柔性直流换流阀交流侧桥臂环流异常分析

柔性直流输电技术在孤岛供电、城市电网供电、分布式能源并网等方面具有很高的应用价值。介绍了上海柔性直流输电示范工程的概况、系统电气接线和运行方式,分析了柔性直流试运行过程中出现的一起故障案例。由于桥臂环流控制参数和结构不够优化,使得柔性直流换流阀的桥臂环流在长期运行中逐步增大,出现不可控而引发桥臂过流保护动作。通过调试,优化了环流控制程序的参数和结构,提升了系统控制性能,解决了换流阀交流侧桥臂电流异常问题。     

换流变压器直流局放超宽频带检测数据处理需求分析

由于换流变压器直流试验无法用交流试验替代,为换流变压器尤其是阀侧绕组的零缺陷投运带来了不确定因素.分析了现行国家和电力行业标准规定的换流变压器直流耐压局部放电(PD)试验程序,以及与超宽频带检测用脉冲群快速智能聚类和分离技术的融合技术方案,包含剔除噪声源后与加压幅值相关的PD源放电幅值、频次等数据处理和显示技术,在满足...     

高压直流输电系统主设备状态监测分析

高压直流输电系统的安全稳定运行依赖于换流站内各设备的正常运行,通过在线监测各设备的状态量来评估其健康状况,对制定状态检修策略有重要意义。分析了状态检修的原理,换流变压器是换流站内的核心设备,介绍了换流变压器与普通变压器的不同之处,总结了换流变压器、换流阀、滤波器等设备评价其健康状况的各性能指标和状态量,并讨论了各自检修的特点。     

枫泾换流站内冷水主循环泵切换逻辑分析及措施

内冷水系统主循环泵是换流站的关键设备,其驱动内冷水系统的冷却水流动,将换流阀工作时产生的热量带至户外冷却设备,完成换流阀与户外冷却设备的冷热交换。介绍了±500kV枫泾换流站内冷水系统主循环泵切换工作原理,通过阀冷却系统深度隐患排查,分析了内冷水系统中主控与被控的关系,控制系统中输入与输出的关系,切换逻辑中不合理设置和抗干扰差等隐患,提出了消除隐患的整改措施,并建议增加变频器直流侧或外接平波电容器,防止变频器因交流扰动重启而频繁切泵,增加事故隐患。     

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     

Co‐ordinated voltage control of DFIG wind turbines in uninterrupted operation during grid faults

Emphasis in this article is on the design of a co‐ordinated voltage control strategy for doubly fed induction generator (DFIG) wind turbines that enhances their capability to provide grid support during grid faults. In contrast to its very good performance in normal operation, the DFIG wind turbine concept is quite sensitive to grid faults and requires special power converter protection. The fault ride‐through and grid support capabilities of the DFIG address therefore primarily the design of DFIG wind turbine control with special focus on power converter protection and voltage control issues. A voltage control strategy is designed and implemented in this article, based on the idea that both converters of the DFIG (i.e. rotor‐side converter and grid‐side converter) participate in the grid voltage control in a co‐ordinated manner. By default the grid voltage is controlled by the rotor‐side converter as long as it is not blocked by the protection system, otherwise the grid‐side converter takes over the voltage control. Moreover, the article presents a DFIG wind farm model equipped with a grid fault protection system and the described co‐ordinated voltage control. The whole DFIG wind farm model is implemented in the power system simulation toolbox PowerFactory DIgSILENT. The DFIG wind farm ride‐through capability and contribution to voltage control in the power system are assessed and discussed by means of simulations with the use of a transmission power system generic model developed and delivered by the Danish Transmission System Operator Energinet.dk. The simulation results show how a DFIG wind farm equipped with voltage control can help a nearby active stall wind farm to ride through a grid fault, without implementation of any additional ride‐through control strategy in the active stall wind farm. Copyright © 2006 John Wiley &Sons, Ltd.     

楚雄特高压换流站阀组解、闭锁顺序控制策略分析

针对特高压直流输电系统阀组解、闭锁顺序控制策略的复杂性,以±800kV云广特高压直流输电工程楚雄换流站为例,探讨了±800kV特高压直流换流站阀组解、闭锁顺序控制策略,分析了阀组之间配合时的解、闭锁原理,尤其重点分析了解锁单极第2个阀组和闭锁单极第1个阀组的原理及在站间通信丢失的情况下阀组间的解、闭锁顺序控制策略。该控制策略的成功应用对后续的特高压直流输电工程具有直接的指导意义。     

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。     

Fault ride through of fully rated converter wind turbines with AC and DC transmission

Fault ride through of fully rated converter wind turbines in an offshore wind farm connected to onshore network via either high voltage AC (HVAC) or high voltage DC (HVDC) transmission is described. Control of the generators and the grid side converters is shown using vector control techniques. A de-loading scheme was used to protect the wind turbine DC link capacitors from over voltage. How de-loading of each generator aids the fault ride through of the wind farm connected through HVAC transmission is demonstrated. The voltage recovery of the AC network during the fault was enhanced by increasing the reactive power current of the wind turbine grid side converter. A practical fault ride through protection scheme for a wind farm connected through an HVDC link is to employ a chopper circuit on the HVDC link. Two alternatives to this approach are also discussed. The first involves de-loading the wind farm on detection of the fault, which requires communication of the fault condition to each wind turbine of the wind farm. The second scheme avoids this complex communication requirement by transferring the fault condition via control of the HVDC link to the offshore converter. The fault performances of the three schemes are simulated and the results were used to assess their respective capabilities.     

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。     

双馈感应式风力发电系统低电压运行特性研究

双馈感应发电机（DFIG）具有有功、无功功率独立调节能力及励磁变频器所需容量小等优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。但正是励磁变频器的过流能力限制使得其对电网故障非常敏感,电网故障下DFIG风电机组的控制能力受到限制。当前国外大多数风电并网标准都要求风力发电机在电网电压跌落的情况下不能从电网中解列,以便在故障后电网恢复过程中提供功率支持,避免发生后续更为严重的电网故障,这即是对风电机组低电压穿越能力的要求。为了保护变流器和对电网提供支撑,需要研制一种能够在电网故障发生时为故障电流进行旁路的设备——Crowbar电路。针对Crowbar的电流旁路装置进行了研究,说明Crowbar电路具有抑制转子浪涌电流和保护直流母线的作用,并在小功率平台上进行了试验,证明了这种设备对于提高DFIG系统的LVRT能力具有重要的作用。     

特高压柔直换流站阀厅屋盖结构选型与优化

  [目的]  特高压柔性直流阀厅屋盖跨度远超以往工程,传统采用的梯形钢屋架结构体系已无法适用。  [方法]  在无经验可供借鉴的情况下,文章结合特高压柔性直流换流站阀厅的工艺特点,对阀厅大跨度屋盖的结构设计进行了研究,确定了大跨度阀厅屋盖的合理结构形式,并从网架层数、网架高度、节点形式、网格形式方面入手,对柔性直流大跨度阀厅的网架屋盖进行了优化设计。  [结果]  研究表明:优化后的三层斜放四角锥网架屋盖有良好的结构性能和经济效益,是特高压柔性直流阀厅屋盖适宜采用的一种优良结构形式。  [结论]  优化后的网架屋盖结构形式可供类似工程借鉴。     

特高压直流换流站避雷器配置方案研究

基于目前的最新进展,给出了两种典型的避雷器布置方案,分析了两个方案对最高端换流变阀侧不同保护方式的优缺点。从避雷器持续运行电压、荷电率、冲击保护水平和能量要求等方面论述了避雷器参数选取应该考虑的因素,并指出按照逆变站实际运行电压来选取避雷器参考电压,可以降低逆变站避雷器的保护水平和设备绝缘水平,降低设备制造成本。     

高压直流闭锁时逆变侧电气量变化分析

  [目的]  高压直流输电工程的系统调试用于验证项目的整体性能,需对调试时采集的电气量录波数据进行分析,才能获得调试结论。  [方法]  有些录波图并非是一目了然,需要对换流器电路进行分析才能了解其中机理,通过对典型的电气量录波数据进行分析来展示这类分析方法。触发录波时电压电流值变化很大,和控制导致的触发角复杂变化相关联,期间出现换流器单阀间歇导通、两阀间歇导通、阀换相导通产生连续电流的情况。运用电路理论和电力电子技术对换流器电流不连续工况进行分析,得出换流器单阀间歇导通期间其是一种交直流混合电路,不考虑截止阀的漏电流时直流分量值不变。  [结果]  在此理论成果基础上,对某一特高压工程单个低端阀组闭锁时的逆变侧电气量录波图进行分析,可得出在补脉冲机制下若外加直流电压大于换流器的平均直流电压值,则换流器会产生连续电流。  [结论]  很好地解释了录波图中的电压电流量变化过程,验证了控制行为的必要性和正确性,可为直流工程调试录波分析做参考,为调试下结论提供支持。     

多端柔性直流控制保护系统架构和策略

对多端柔性直流输电控制保护系统的三层分布式结构进行阐述,针对多端协调控制功能,提出直流控制系统设计为三层结构,分别为:站间协调控制层、极控制层和换流器控制层,其中在站间协调控制层采用多端主控制器来实现各换流站控制器间的协调,保证直流多端电网失去直流电压控制站后,继续维持直流电网电压在额定值附近。对多端柔性直流输电控制保护系统中组网方式进行归纳总结基础上,提出基于站间快速通讯的多站协调控制和基于上层控制的多站协调控制,这种方式对于多端柔性直流输电系统站间协调控制是有效的。