并联型四端直流输电系统实时数字仿真分析

利用实时数字仿真器(RTDS)建立了并联型四端±500kV,5 000MW双极直流输电仿真模型,直流控制保护模型采用所开发的多端直流输电控制保护样机,与RTDS构成实时闭环仿真试验环境。控制策略采用多端直流电流裕度控制,控制系统架构按多端控制、极控制2级进行设置。多端控制包含多端直流输电系统各换流站功率指令分配、功率升降协调、直流电压控制和多端通信等功能。极控制包含常规直流控制功能,主要实现各换流站功率控制。利用该仿真系统对并联型四端直流输电系统稳态运行工况、单站闭锁功率补偿、直流线路故障进行仿真研究,结果表明所提出的控制策略和开发的控制保护样机可以满足多端直流输电要求。     

特高压直流控制系统融冰工作方式研究

针对输电线路覆冰严重影响特高压直流输电可靠性的现状,讨论了特高压直流工程阀组单极2阀组并联和双极2阀组并联两种方案;提出了特高压直流系统融冰的控制策略——整流侧并联的2个阀组分别处于定电流控制,逆变侧并联的2个阀组一个定电流控制、另一个定电压控制,其中逆变侧定电流阀组的电流参考值跟踪线路电流测量值的一半,达到平均分配电流的目的,定电压状态的阀组控制整个极的直流电压;分析了融冰方式需要在原直流控制保护系统基础上增加的功能。针对单极2阀组并联的融冰方案进行的实时数字仿真(RTDS)试验证明该融冰方案是可行和有效的。     

特高压直流输电线路融冰方案

针对输电线路覆冰严重影响特高压直流输电可靠性的问题,研究了特高压直流输电线路融冰的2种方案:预防性融冰方案和紧急融冰方案。预防性融冰方案是使特高压直流工程的2个极功率方向相反,可以在直流双极总功率很小的情况下实现较大的线路电流,防止线路覆冰形成;紧急融冰方案是将特高压直流换流器从串联接线方式转换为每站2个换流器并联运行,产生很大的融冰电流,可迅速融化已经形成的覆冰。文中提出了特高压直流工程紧急融冰方案的控制策略,即整流侧并联的2个换流器均处于定电流控制,逆变侧并联的2个换流器一个为定电流控制、另一个为定电压控制,逆变侧定电流换流器的电流参考值为线路电流测量值的一半,达到平均分配电流的目的,定电压状态的换流器控制整个极的直流电压。上述融冰方案的实施将大大降低覆冰对特高压直流输电系统可靠性的影响。     

基于CSC和VSC的混合多端直流输电系统及其仿真

研究了一种新型混合多端直流输电系统,其换流器可以分男由电压源换流器(VSC)和电流源换流器(CSC)构成,各个换流器之间以并联方式连接.为验证该直流输电模式的有效性和可行性,建立了一个混合三端直流输电系统仿真模型,包含1个电流源整流器、1个电流源逆变器和1个电压源双向换流器,并分别设计了2种控制策略.当采用第1种控制策略,即电流源整流器采用定电流控制,电流源逆变器采用定电流控制,电压源双向换流器采用定直流电压控制和定交流电压控制时,混合多端直流输电系统在启动、稳态运行、直流和交流故障等情况下具有良好的运行特性,不失为一种有效的直流输电模式,能够综合利用常规直流输电和轻型直流输电各自的优点,有效扩展常规直流输电系统的适用范围.     

特高压直流单换流器退出引起过压问题的分析及优化

换流器投退是特高压直流输电工程的关键技术之一,在站间通信故障的情况下整流侧一台换流器因故障退出可能会导致本极另一台运行换流器的过压问题,使过压保护动作最终闭锁该极。本文以滇西北—广东±800k V特高压输电工程为参照对象,从控制策略的角度分析了不同工况下过压问题的成因,并提出了针对性的优化策略,通过在整流侧短时调整电压参考值,在逆变侧短时调整电流裕度,有效抑制了站间通信故障情况下整流侧故障退出换流器造成的过压问题。借助实时数字仿真仪(RTDS)仿真系统,验证了该控制策略的有效性,对后续的特高压工程具有参考价值。     

±800kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式,结构非常复杂,换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案。对其控制系统的结构,换流器的控制方式和配置,特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义。采用PSCAD/EMTDC仿真程序,以云广特高压直流工程为背景,建立±800kV特高压直流输电模型,对双极全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出,以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真。仿真结果表明,±800kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能,能够满足长距离大容量输电的需求。传统±500kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程,整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性;提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义。     

±800 kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800 kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式,结构非常复杂,换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案.对其控制系统的结构,换流器的控制方式和配置,特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义.采用PSCAD/EMTDC仿真程序,以云广特高压直流工程为背景,建立±800 kV特高压直流输电模型,对双极全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出,以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真.仿真结果表明,±800 kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能,能够满足长距离大容量输电的需求.传统±500 kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程,整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性;提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义.     

特高压直流工程的换流器并联融冰方式与试验研究

输电线路覆冰灾害严重影响特高压直流输电系统的正常运行。介绍目前特高压直流输电工程所使用的线路防冰的运行方式。对换流器并联融冰运行方式的效果进行分析计算,提出了融冰运行方式下的控制保护策略,并通过基于实时数字仿真器（real time digital simulator,RTDS）高压直流输电系统仿真平台对融冰运行方式进行试验验证。在锦苏特高压直流输电工程系统调试阶段对换流器并联融冰运行方式进行了现场试验。仿真试验与现场试验的结果均证明换流器并联融冰运行方式可行、有效。     

直流侧直挂储能拓扑结构及控制策略研究

电压源换流器直流侧直挂储能可应用于有源或者无源的电网系统中，具有削峰填谷、减少新能源的弃风、弃光等优点。针对电压源换流器直流侧直挂储能的拓扑结构，首先介绍了直流侧储能的基本工作原理，提出了极控制层定直流电压控制和定直流电流控制两种控制方式；接着考虑到这两种控制方式均采用子模块数量前馈控制，提出了直流电压开环控制；最后搭建RTDS（实时数字仿真系统）并进行了稳态、动态和控制方式切换试验。结果表明，采用该拓扑结构的直流侧储能具有良好的稳态运行及动态电压、电流响应特性，具备一定的应用与推广价值。     

特高压直流双极线路间互感影响及控制策略改进EI北大核心CSCD

针对特高压直流(ultra-high voltage direct current,UHVDC)运行过程中一极直流线路故障重启时对另一健全极运行产生影响的问题,考虑双极直流线路间的互感,对暂态过程中双极电气量特征进行深入研究。根据暂态过程中的电压计算公式,对双极之间的影响进行了数值计算和物理解释并对影响功率跌落的因素进行分析,在已有健全极短时闭锁低压限流功能(voltage dependent current limit,VDCL)的控制措施基础上提出了多项控制策略。以天中直流为研究对象,通过实时数字仿真(real-time digital simulator,RTDS)系统建立与实际一次系统和实际控制保护程序完全一致的仿真模型,对改进策略进行优化比较研究,验证了在故障极重启期间健全极整流侧采用定电压控制以及改变健全极的电流控制器参数两项控制措施的有效性,最后提出了工程应用建议。     

逆变侧送极控主系统直流电压测量结果影响分析(三)

利用南方电网技术研究中心的RTDS实时仿真系统,在闭锁了换流器开路保护Ⅰ段的基础上,对送逆变侧极控主系统直流电压测量值发生不同偏差的情况进行仿真,总结了对直流输电系统可能造成的影响。然后,根据仿真结果提出了合理利用软件监视功能对送极控主系统电压测量值进行监视的改进方法,以充分利用备用极控系统提高直流输电系统运行的可靠性。     

逆变侧送极控主系统直流电压测量结果影响分析(二) 换流器开路保护研究

天广直流输电系统逆变侧广州换流站极1电压分压器的光电传感器曾发生故障且至今原因不明,很可能再次故障,这对极控系统内判据仅采用电压量的换流器开路保护I段影响最大,而且其动作时间极快、对整个电网造成的后果也最恶劣。对此,本文基于换流器开路保护的原理,结合在RTDS实时仿真系统上对天广直流输电系统发生各种断线故障的仿真结果,总结了逆变侧换流器开路保护的保护范围,在此基础上对逆变侧换流器开路保护I段提出了改进措施,并论证这种改进不但不会影响保护的原有功能,还可以有效地提高系统可靠性。     

环状柔直工程直流极闭锁判据及措施量计算方法

以往常规直流与柔性直流工程的结构均为端对端或多端辐射,对应的稳定控制系统采用换流变电气量和直流极非正常停运信号作为极闭锁的判据,但该方法不适合环状结构的柔性直流输电工程应用,无法可靠地识别换流器闭锁故障。文中根据张北柔直输电工程稳定控制系统研制经验,提出一种新的适用于稳定控制的直流极闭锁判据改进方法。该判据在直流轻载时将直流控制保护的特征信号作为主要判断对象,在直流极运行功率超过10%额定功率时则将直流控制保护的特征信号结合换流变电气量作为主要判断对象,改进后的判据同样适用于特高压直流输电工程与多端环网柔性直流输电工程。同时,文中提出张北柔直输电工程稳控措施量计算方法,为后续柔性直流输电工程、特高压直流输电工程应用提供了参考。理论分析及实时数字仿真系统(RTDS)实验验证了判据的可靠性。     

基于EMTDC的HVDC极控制的建模与仿真

为了配合高压直流输电系统在我国的发展,介绍了高压直流输电极控制系统的基本结构和工作原理,运用PSCAD/EMTDC仿真软件对极控系统中的最主要功能,如定电流控制、定电压控制、定熄弧角控制以及限幅环节进行了数字建模,并应用于Cigre的HVDC标准测试系统,对4种工况进行仿真计算,仿真结果表明该极控系统具有良好的跟踪设定参考值变化的能力;当交、直流系统发生故障时,控制系统调节快速,能迅速抑制故障,并使故障恢复后直流输电系统能平稳过渡到稳定工况,说明所建仿真模型的正确性。     

HVDC中直流线路的互感机理及其对控制系统影响的研究

针对特高压直流输电工程中两极直流线路间的影响,应用线路间互感原理,对高压直流输电线路电磁耦合机理和扰动特征进行了深入的研究。从理论上计算了宾金直流输电工程两直流线路间存在较大的电磁耦合分量。通过RTDS建立的仿真模型,研究了一极线路故障时去游离时间长短、两极线路间距大小和一极电流升降速率大小对另一运行极控制系统的影响,结合现场实际线路故障的波形对宾金直流控制策略提出了优化方案。通过RTDS仿真验证了优化后的控制策略能在一极发生线路故障时对非故障极的影响降低到最小,有效地防止了双极闭锁,对于电网的可靠安全运行具有重大意义。     

同塔双回直流输电系统接地极电流控制策略

直流接地极入地电流将造成变压器直流偏磁、埋地金属设施腐蚀等问题。为抑制接地极电流带来的不良影响,已有研究主要集中于在设备侧增加保护措施以及使用分布式接地极技术等方向,尚未有从源头对接地极电流进行控制的策略。因此,文中结合同塔双回直流输电系统控制保护特性,提出了2种控制策略。一是在接地极电流限制功能的基础上,通过梳理该功能现有控制逻辑,揭示应用该功能时存在的缺陷和隐患,并通过仿真进行一一验证,在此基础上,进一步提出控制逻辑的优化方法;二是在直流控制保护系统中新增回内联跳相关功能,实现一极非正常闭锁联跳本回另一极。最后,利用实时数字仿真(RTDS)平台对2种控制策略进行仿真测试,验证了控制策略的有效性。     

特高压混合级联系统受端交流故障问题分析

受端混合级联直流输电系统具有经济性高、灵活性强等诸多优势,应用前景十分广泛。当其受端VSC发生交流系统故障时,换流阀功率输送能力减弱,此时,整流站功率持续输出会加剧直流侧的功率盈余,造成VSC换流器电压急剧升高。故障结束后,系统需要较长时间恢复功率正常输送,严重影响系统的正常运行和稳定性。针对特高压混合级联系统受端换流器发生交流故障时直流侧过电压问题及故障结束后的功率恢复问题,提出了电压-功率协同控制策略及基于受端交流电压变化的交流低压限流控制策略。最后采用真实控制保护装置搭建基于RTDS仿真系统的硬件在环仿真平台,验证了所提策略的可行性。     

分层接入方式下锡泰特高压直流输电系统阀组电压平衡控制

锡盟—泰州±800kV特高压直流输电工程,采用分层接入的方式,在泰州换流站分别接入1 000kV和500kV交流电网。在这种新型电路结构下,如何保证单极中接入不同电压等级交流电网的两个串联阀组的直流电压均衡,对于直流输电系统的安全稳定运行是非常重要的。结合锡盟—泰州直流工程,在分析直流输电系统控制策略的基础上,对分层接入的阀组电压平衡控制进行研究,提出了电压平衡控制策略和中点分压器容错处理方法。通过RTDS建模试验验证了控制策略的正确性,并在锡盟—泰州特高压直流工程获得应用。     

混合双极高压直流输电系统的特性研究

为了充分发挥电网换相换流器高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)和电压源换流器高压直流输电系统(voltagesource converter based HVDC,VSC-HVDC)的优势,针对一种新型的混合双极高压直流输电系统(hybrid bipolar basedhigh voltage direct current,HB-HVDC)进行了研究,该系统的正极是传统的12脉动LCC-HVDC系统,而负极是VSC-HVDC系统。建立了由LCC正极和VSC负极组成的混合双极高压直流输电系统的模型,推导了其在稳态时的数学模型,并设计了正负极之间的协调控制策略。在PSCAD/EMTDC环境下对HB-HVDC系统的稳态和暂态运行特性进行了研究分析。最后对HB-HVDC系统和闭锁负极VSC-HVDC后LCC-HVDC系统的运行特性进行了对比研究。结果表明:HB-HVDC系统可以更好地调节交流母线电压,减少LCC极换相失败的可能性,并且具有快速的故障恢复能力;同时也证明所设计的协调控制策略可以有效地改善HB-HVDC系统的稳态和动态特性。     

灵宝背靠背直流输电工程中的RTDS试验模型

为评估对灵宝背靠背直流联网工程直流系统控制保护技术的掌握情况并保证工程进度按计划顺利实施,在现场调试前对二次系统设备依设计规范在实验室进行了闭环仿现场运行试验。采用北京网联公司(BDCC)实时数字仿真器(RTDS)建立了仿现场一次试验回路模型,同时根据直流输电基本调节原理建立了使试验模型仿真运行所必须的RTDS软件内部换流器控制模型,以校核模型运行的仿真度。在内部模型的控制下RTDS试验回路模型的结构参数被调整到其所有运行状态变量均与设计值相符合,证明了试验模型仿现场运行的有效性。经过校核的RTDS试验回路已成功地应用于灵宝工程整套二次设备的功能验证。