交流系统等值电抗对新型直流输电系统运行参数的影响

简要介绍了直流输电系统换流站的拓扑结构以及动模试验方案,分别建立了未接入滤波器和接入滤波器时计算传统及新型直流输电系统运行参数的数学模型.在此基础上,分析了交流系统等值电抗对直流输电系统运行参数的影响.结果表明,在换流器换相过程中,交流系统等值电抗使换流变压器网侧及阀侧线电压均发生了畸变.未接入滤波器时,传统与新型直流输电系统电压畸变后的波形相似;接入滤波器后,传统与新型直流输电系统的网侧线电压波形的改善效果相同,但新型直流输电系统阀侧线电压波形的改善效果明显优于传统直流输电系统,且换相角大大减小.计算结果与实验结果十分吻合,验证了理论分析和数学模型的正确性.为进一步深入研究新型直流输电系统运行特性以及换相特性提供了理论依据.     

直流输电系统逆阻型IGCT换流阀研究

换相失败是基于晶闸管换流阀的高压直流（HVDC）输电系统常见故障,严重威胁电网安全运行。为有效解决换相失败难题,此处从电力电子器件的基本特性出发,提出了基于逆阻型集成门极换流晶闸管（IGCT）换流阀的换相失败抑制方法和直流输电系统拓扑方案。搭建了系统仿真模型,对比研究了在直流系统逆变侧出现换相失败故障后,采用晶闸管换流阀和逆阻型IGCT换流阀对直流系统的影响情况。仿真结果表明,逆阻型IGCT换流阀对换相失败故障的抑制效果良好。根据目前IGCT器件的研制水平,设计了逆阻型IGCT换流阀,并提出了控制逻辑。基于研究成果,进行了逆阻型IGCT换流阀样机研制。为验证样机性能,搭建了合成试验回路系统,开展了逆阻型IGCT换流阀的通流试验和电流关断试验,试验结果证明IGCT换流阀的设计和研制满足要求。研究结果可为以后直流输电工程的系统研究和换流站关键设备设计提供参考。     

采用新型换流变压器及其滤波系统对换相失败的影响

分析了直流输电的换相失败机理及影响换相失败的因素。考虑到新型换流变压器及其滤波系统的阀侧滤波支路会对直流输电系统中各运行变量产生一定的影响,以实验室建立的直流输电系统模拟平台为研究对象,给出了新系统下阀侧无功补偿度的定义,当逆变侧采用新型换流变压器及其滤波系统后,详细分析了多种因素对逆变侧换相失败的影响并得出如下结论:阀侧无功补偿度对换相过程的改善能力不大;直流电流和换相电抗的增加会增大逆变器发生换相失败的几率;越前触发角的增大可有效降低逆变器发生换相失败的几率;不对称故障时,换相电压过零点的偏移会使得与发生单相接地短路相相连的逆变器上、下2个换流阀最易发生换相失败。最后,提出了新系统条件下避免发生换相失败的措施:增大越前触发角或关断角的整定值;适当降低换流变压器的换相电抗;保持换相电压的稳定。     

呼-辽直流输电系统换流阀区保护

简述了呼—辽直流输电系统换流阀区保护的实际配置情况,分析了阀短路保护和换相失败保护故障特征、保护原理及特点,总结了其与交流侧、直流侧其它保护的配合关系及区内其它保护功能的适用范围和特点。     

新型直流输电系统阀侧绕组无功补偿特性分析

提出了一种新的采用新型换流变压器的直流输电系统结构，并相应分析了其拓扑结构的特点，重点论述了新型换流变压器阀侧角接三角形绕组端部引出抽头接辅助滤波兼功补装置时，其所体现出的无功补偿度对新型直流输电系统运行的影响。通过统计不同无功补偿度情形下新型换流变压器换相电抗的变化规律，得到了与之相关的换相角、极对地直流电压及换流器的无功功率特性变化曲线，并相应地分析了采用新型换流变压器的直流输电新系统受阀侧绕组无功补偿度影响的运行特性，验证了采用新型换流变压器的新系统在结构与运行性能上所具有的优越性。     

直流输电系统换相失败研究综述

分析了直流输电系统换相失败机理,介绍了多馈入直流（MIDC）输电系统中与换相失败相关的多馈入交互作用因子（MIIF）;通过分析逆变系统运行时与关断角密切相关的系统参数和电气量,归纳了影响直流输电系统换相失败的主要影响因素;介绍了用以判断换相失败的主要判别方法,同时给出了耦合阻抗、MIIF及有效短路比判别MIDC输电系统中不同换流站是否同时发生换相失败的方法;总结了换相失败的抑制措施以及换相失败后系统的恢复策略。     

高压直流输电系统换流器技术综述

作为高压直流输电核心设备的换流器容量巨大、可控性强,对可靠性的要求很高。传统晶闸管换流器容量很大,但投资大、谐波严重。电压源换流器能弥补传统晶闸管换流器的部分缺点,其发展十分迅速。为了进一步推动换流器技术在高压直流输电系统中的改进研究和应用,针对传统晶闸管换流器、每极2组12脉动换流器、电容换相换流器以及电压源换流器等适合于高压直流输电的换流器,在详细介绍这些换流器的拓扑结构、基本工作原理、控制策略的基础上,对其技术特点和应用领域进行了评述。研究结果表明:长距离大容量高压直流输电仍然适合采用传统晶闸管换流器;电压源换流器在HVDC中有广泛的应用前景,是未来高压直流输电技术的重要发展方向。     

天广直流输电系统换相失败的分析及处理

换相失败是直流输电系统逆变侧最常见的故障,为给我国未来直流输电工程的实施提供参考经验、加速直流输电技术国产化的进程,介绍了天广直流输电系统中检测换相失败的方法并根据其采用的控制策略分析了故障的恢复过程,最后对运行中出现的单极换相失败现象的原因及不良影响进行了分析,并对检测换相失败的方法提出了改进建议。实例和实际运行情况表明,所采用的故障检测、调节及恢复手段是比较有效的。     

多馈入高压直流输电系统的异常换相失败研究

分析了高压直流输电系统中换相失败的原理;提出了多馈入直流输电系统内同时或相继换相失败中潜在的异常换相失败现象。利用连续仿真方法,分析了因本地换流母线的不同故障水平而导致远端逆变器换相失败的可能性,并分析了不同交流系统强度和不同耦合阻抗下异常换相失败情况。通过3种典型故障水平下换流母线电压波形对比分析,并对故障后1个周期内B相电压进行傅里叶分析,得出3种故障水平下的直流分量及谐波情况,进而提出异常换相失败现象发生的根本原因是故障后电压波形中含有较大的直流分量与低次谐波。通过分析多种故障水平下直流分量、谐波含量以及电压幅值下降特点,提出电压和谐波畸变参考量,用于判断异常换相失败的严重程度。     

直流输电系统换相失败探讨

换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的故障之一,以天广直流输电系统为例,简介南方电网采用德国siemens直流输电技术的各直流输电系统中换相失败的检测、故障恢复及相关后备保护,并结合实例和RTDS实时仿真初步探讨了换相失败故障过程中低压限流功能可能带来的不良影响、交直流混联系统间的相互影响等问题,这不仅有助于直流输电系统运行维护工作,还为交直流混联系统的进一步研究提供了有益的参考.最后还比较了ABB直流输电换相失败相关技术,并提出了一些建议.     

适应大规模新能源友好送出的直流输电技术与工程实践

随着能源转型需求增长及新能源快速发展,中国能源结构与电力系统结构正面临着巨大变革.为了适应大规模新能源送出需求,构建以新能源为主体的新型电力系统,迫切需要研发应用灵活可靠的输电技术,基于电力电子设备的直流输电技术重要性日益凸显.目前,中国正在应用的直流输电技术包括常规直流输电技术、柔性直流输电技术及混合直流输电技术.文中基于中国直流输电技术发展和工程实践,归纳分析了大规模新能源经直流送出技术在工程应用中的关键问题,探讨了若干技术方向,为新能源送出技术发展提供了参考.     

混合直流输电技术及发展分析

混合直流输电系统结合常规直流输电系统和柔性直流输电系统的优点,是一种新型直流输电拓扑结构。文中从混合直流输电系统的主接线和换流器拓扑结构、控制和保护技术等方面进行了系统分析,指出了混合直流输电技术的难点及未来的发展目标和方向。介绍了混合直流输电技术可能适用的场景及目前的应用现状。最后结合中国能源发展战略和未来电网的发展特点及需求,分析了混合直流输电技术研究及工程应用的趋势。     

基于容性能量转移原理的高压大容量DC/DC变换器

随着基于电压源型换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)技术的快速发展,十几年间世界范围内已建成数十个各种不同电压等级的VSC-HVDC工程。根据交流电网的发展历史,未来构建大规模直流电网是必然趋势。然而直流电网必须采用DC/DC变换器来充当直流变压器的角色,因此高效率、低成本的高压大容量DC/DC变换器是直流电网技术中亟待攻克的关键基础性课题。该文针对不同电压等级直流输电线路互联的技术需求,对经典低压DC/DC拓扑进行改造,推演出一系列基于容性能量转移原理的高压大容量DC/DC变换器拓扑,并揭示此类拓扑的演化规律和换流原理。相比传统变换器方案,该拓扑可降低器件数量,提升拓扑转换效率以及减小变换器体积重量。最后,通过仿真和实验验证基于容性能量转移原理的DC/DC变换器的可行性。     

电压源换流器高压直流输电技术最新研究进展

介绍了以电压源换流器、全控型电力电子器件和脉宽调制技术为核心的新型高压直流输电技术，详细阐述了电压源换流器高压直流输电系统的工作原理和关键技术，分析了其技术特点和应用领域，回顾了国外的最新研究进展和工程应用现状，以及在我国的研究动态和应用于风电场并网的首个电压源换流器高压直流输电示范工程建设情况。相关研究表明，电压源换相高压直流输电技术在电力系统中有着广阔的应用前景，是未来输电技术的一个重要发展方向。     

直流输电技术在海上风电场并网中的应用

海上风电场具有风速高、风力稳定、各种干扰少及发电量大等特点,风电场由陆地向海上延伸,是未来风电发展的大趋势。根据海上风力发电的特点,介绍和分析海上风电场采用交流输电技术、基于相控换流器(PCC)的传统高压直流(HVDC)输电技术和基于电压源换流器(VSC)的轻型HVDC输电技术的3种并网方式,说明采用后面2种HVDC并网方式的特点和应用场合,并指出HVDC应用于海上风电场并网需要研究的问题。     

云广直流特高压换流变压器短路阻抗的选择

由于±800kV云广特高压直流输电工程电压高、容量大且设备缺乏实际制造和运行经验,为合理选择换流变短路阻抗以限制最大可能短路电流在阀的承受水平又不使无功损耗增加和换相压降过大,分析了目前晶闸管的制造水平与性能参数及不同故障时换流阀能承受的最大可能短路电流,以云广特高压工程逆变侧穗东换流站为例,计算得出换流变压器的短路阻抗为(16~18)%。     

电压源换流器型直流输电技术综述

电压源换流器型直流输电采用可关断电力电子器件和PWM技术,是新一代直流输电技术,它能弥补传统直流输电的部分缺陷,其发展十分迅速。为了进一步推动电压源换流器型直流输电在电力系统中的研究和应用,结合ABB公司几个典型应用工程,在详细介绍电压源换流器型直流输电的系统结构、基本工作原理和与传统直流输电相比的技术优势的基础上,对电压源换流器的拓扑结构、控制与保护策略、开关调制方式等技术问题的国内外研究现状进行了评述。分析表明:在工程应用中,通常从优化系统运行、可靠性、安全性和经济性等角度出发,选择结构简单的电压源换流器主回路结构,并采用能降低开关损耗的开关调制方式。最后就我国开发电压源换流器型直流输电技术提出了需要重点研究的几个关键领域。     

大规模海上风电多电压等级混合级联直流送出系统

海上风电场拥有更加丰富与稳定的风能资源,同时具备适宜大规模开发的优点,发展潜力巨大,是未来风电的主要发展趋势.文中总结分析了现有工程和理论研究中涉及的大规模海上风电直流送出拓扑,包括仅采用模块化多电平换流器的柔性直流换流站系统和二极管整流单元-模块化多电平换流器混合直流换流站系统,归纳了各方案的运行特点.为解决现有方案运行灵活性低、可行性差的问题,提出了一种多电压等级混合级联直流送出系统,从技术性和经济性两方面对方案进行了对比分析.最后,设计了多电压等级混合级联直流送出系统协调控制策略,通过PSCAD/EMTDC仿真分析对并网方案进行了可行性验证.     

真空有载分接开关在高压直流换流变压器中的运用

有载分接开关（on-load tap-changers,OLTC）是高压直流输电线路中现代换流变压器不可或缺的设备,可对系统的电压变化进行补偿,优化变频器控制角,并使高压直流系统降压运行成为可能。但开关操作时产生的电流具有陡峭的非正弦波形,不仅增加了开关切换的负荷,也增加了开关的容量和尺寸,而且开关频繁操作对维护提出了很高的要求。比较了换流变压器和电力变压器OLTC的操作条件。真空开关技术的引入使得真空OLTC除了可以消除油的污染外,还具备独特的优势,可承受高切换负荷,可用在高压直流换流变压器上,OLTC的容量配置可以优化调整等。真空OLTC免维护的操作次数可高达600 000次,维护工作可降至最低限度,大幅提升了换流变压器的可靠性和可用率。通过优化OLTC额定容量可以节省开关的体积和重量,有助于开发超高压直流换流变压器。     

大容量可控关断的直流输电用电流源型换流器研究综述

可控关断的电流源型换流器（current source converter,CSC）相较于LCC和VSC具有较好的技术优势,逆阻型大功率可关断半导体器件的快速发展为CSC在高压直流输电领域的应用提供了发展契机。针对现有CSC的拓扑、调制方法的优缺点进行调研和对比,分析总结出适用于高压直流输电的LCC-CSC拓扑和特定谐波消除调制方法。将基于LCC-CSC的混合直流输电系统与LCC和VSC进行多方位的对比分析,对LCC-CSC的技术优点、存在的问题及未来研究的方向进行了总结,为CSC在高压直流输电的工程应用提供前期研究基础。