基于MMC多端柔性直流输电保护关键技术研究

基于MMC的多端柔性直流输电是直流输电的重要发展方向。对MMC多端柔性直流输电控制保护系统进行了研究,介绍了一种基于子模块电容电压优化平衡控制算法的控制策略,详细给出了柔性直流输电系统保护配置,对阀侧交流母线差动保护策略和换流器区保护策略等保护关键技术问题进行深入研究,给出了具体的解决策略。并搭建了多端MMC-HVDC仿真试验系统验证控制保护研究策略,详细分析了阀侧交流母线两相短路接地故障和换流器上桥臂短路故障仿真结果。所研究内容对多端MMC-HVDC工程的研究和发展有重要的借鉴意义。     

基于RT-LAB的柔性直流输电系统仿真平台设计

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术以其在功率控制、潮流反转、无功补偿等方面的诸多优势,必将成为未来输配电系统的重要组成部分。但是当系统电压等级较高时,所需开关器件可能会成千上万,传统仿真平台完成不了如此庞大的仿真任务,更不能满足工程测试需求。针对该问题,文中设计了一种针对柔性直流输电系统的实时仿真平台,以实时仿真器RT-LAB为基础,配以高速光纤通信接口与被测系统进行数据交互,运用半实物仿真技术完成系统测试。该平台已用于舟山工程极控系统(PCP)和阀控系统(MVCE)的测试,试验结果及工程应用表明,该仿真平台能够完成阀控系统和极控系统实时全功能仿真验证,满足实际工程测试需求。     

柔性直流交流连接区故障分析

描述常规特高压直流输电工程现状,展望柔性直流输电前景,介绍基于VSC模块化多电平换流器(modular multi-levelconverter)技术直流输电的基本原理。根据渝鄂背靠背直流输电工程柔性直流一次拓扑结构,搭建实时数字仿真器(RTDS)仿真模型。结合仿真验证结果,分析交流连接线区充电软启电阻切除前、解锁软启电阻切除后故障时的故障暂态及稳态特性。通过对柔性直流阀侧故障特性及阀侧故障时阀控本体过压过流现象的研究,设计针对于柔性直流的保护配合策略。     

基于RT-LAB的机电-电磁暂态混合实时仿真及其在MMC-HVDC中的应用

模块化多电平柔性直流输电系统含有数千个微秒级控制周期的高速开关器件,现有机电和电磁仿真均无法同时兼顾详细的换流器内部物理特性及其接入交流大电网后与交流系统的交互特性。基于RT-LAB平台下新开发的机电—电磁混合仿真接口程序,首次提出百MW模块化多电平柔性直流系统接入交流大电网的混合实时仿真模型;为验证建模方法的正确性,在电磁侧开发模块化多电平柔性直流输电系统(modular multi-level converter HVDC,MMC-HVDC)系统详细电磁暂态模型,在机电侧搭建IEEE标准四机机电暂态模型,分别对柔直系统模型的启动、有功阶跃和交流系统故障进行仿真,仿真结果表明交直流系统相互作用明显,同时也证明基于该平台混合仿真的有效性及正确性。     

模块化多电平柔性直流换流器阀组本体保护的设计

换流器阀组是柔性直流输电系统的关键设备。文中介绍了模块化多电平换流器阀组的基本原理和组成结构,基于舟山五端柔性直流输电工程对阀组过电流和过电压故障进行了仿真、分析研究,提出了阀组保护的关键需求,以此为基础构建了由子模块控制电路、阀控系统及柔性直流控制保护系统组成的多层次的完整的阀组本体保护系统及保护策略,提出了系统性的过流保护策略和系统性过电压判据,有效提高了阀组的过电流、过电压穿越能力。阀组保护系统及保护策略经过了±6kV两端柔性直流输电系统的试验验证和舟山、南澳工程现场试验的验证。     

柔性直流输电系统实时仿真系统设计与试验

在介绍模块化多电平柔性直流输电系统基础上,采用仿真器基于Intel处理器和现场可编程门列阵(field-programmable gate array,FPGA)片上协同仿真的架构,对多端柔性直流系统模型进行优化设计,同时计算资源的合理分配,进行柔性直流输电系统实时仿真系统设计,利用实时电力电子仿真系统加上保护控制、阀控及测量IO设备,在此基础上提出一种柔性直流输电控制系统的实时闭环仿真系统方案,以应对全球能源互联网建设。     

基于SSN解算器的MMC-HVDC系统RT-LAB实时仿真

针对MMC-HVDC系统,构建了基于状态空间节点解算器(SSN)的改进RT-LAB仿真模型。该模型集成了基于FPGA亚微秒级M M C阀组仿真技术和基于SSN的背靠背系统及其相关交流电网仿真技术的优点与功能,可以实时模拟背靠背柔性直流输电系统的各种稳态和暂态运行工况,从而可以用于MMC的启动与充电控制策略研究及避雷器抑制直流单极短路过电压的效率研究。对背靠背MMC-HVDC算例的仿真验证了该模型的有效性。     

基于PSCAD的模块化多电平换流器仿真研究

作为新一代直流输电技术,基于电压源换流器(VSC)的柔性直流输电(VSC-HVDC)发展前景广阔,特别是模块多电平换流器(MMC),将日趋成熟并广泛应用到输电领域。主要研究模块化多电平换流器系统的主电路参数设计、控制方法和仿真建模方法。在EMTDC/PSCAD平台上,搭建两端模块化多电平换流器直流输电(MMC-HVDC)的详细仿真模型,通过对模型在额定状态和功率波动状态下的运行结果进行分析,验证了仿真模型的有效性。     

基于模块化多电平的真双极柔性直流控制保护系统开发及验证

文章对基于模块化多电平(MMC)的真双极柔性直流输电控制保护系统的分层设计及功能配置进行了描述。针对双极柔性直流输电设计了无功功率控制策略,实现了无功功率控制和交流电压控制下两站无功功率的优化运行。设计了双极金属回线与大地回线转换控制策略,实现金属与大地转换。进一步对模块化多电平真双极拓扑结构的阀侧故障进行了详细分析,提出了可行的保护配置方案。最后给出了基于厦门双极柔性直流输电工程真实控制保护主机构成的实时硬件闭环系统试验结果,证明设计的双极柔性直流控制保护策略能够很好地满足双极柔性直流工程的需求。     

柔性直流配电网的RTDS仿真试验研究

柔性直流技术是实现安全、可靠、高质量配电网的理想方案,也是对现有配电网升级改造的有效途径。以杭州大江东直流配电网示范工程为背景,详细介绍了直流配电网的RTDS(实时数字仿真器)数字仿真试验模型,包括系统整体建模、 MMC(模块化多电平换流器)阀组以及直流断路器等直流配电网关键设备的建模。介绍了仿真试验系统的连接方式,通过仿真结果说明其有效性,该系统可为直流配电网控制保护系统的产品研发、策略验证、工程出厂试验提供一个良好的检测平台。