贵广二回高压直流逆变站无通信紧急跳闸试验的仿真分析

贵广二回极2于2007年5月29日进行了小功率（150MW）无通信逆变站手动紧急跳闸试验。试验方案预期，在试验工况下，在逆变站按下紧急停机（ESOF）按钮后，整流站将在1s后由直流低电压保护（27DC）启动闭锁顺序。但实际试验结果显示，整流站由换流器过压保护59/37DC一段启动紧急停机顺序，退回至备用状态。本文对这种异常情况进行了分析，并对分析结论做了PSCAD/EMTDC仿真验证。根据分析建议的试验方案进行的再次试验证明了分析的正确性。     

基于Matlab/Simulink的直流输电系统异常引起的发电机组失步保护动作仿真分析

某直流输电工程站间无通信情况下逆变站手动紧急停运试验时,逆变侧紧急停运后,整流站没有及时闭锁,引起整流侧交流系统振荡,导致某电厂发电机组失步保护动作于停机.基于事故期间的PMU装置采集到的发电机组机端电流、电压的幅值和相角,根据失步发电机参数进行三阻抗元件失步保护整定计算,利用Matlab/Sinmulnk成功再现了事故发生时发电机机端测量阻抗顺序穿越三阻抗元件动作区域的全过程,根据仿真结果分析了发电机失步原因,提出了合理的改进措施.     

直流输电系统紧急停运方式对系统过电压的影响

基于云广±800kv特高压直流输电工程的参数,研究了直流输电系统在最高电位换流变阀侧对地故障、逆变站闭锁而旁通对未解锁、逆变站交流电源丢失等三种故障工况下紧急停运方式对系统暂态过电压的影响,紧急停运方式包括移相、投旁通对闭锁和直接闭锁。分析结果表明,对于整流站换流变阀侧以及直流线路故障而言,采取故障后移相方式与直接闭锁相比可以更好地降低阀上的过电压;对于逆变站意外闭锁类型的故障,整流站5ms内移相的紧急停机策略可以显著降低逆变站极线上的过电压水平;逆变侧交流系统严重故障时,逆变站10ms内投旁通对的紧急停机策略可以最大限度降低高端换流变压器阀侧过电压水平。     

直流线路故障再启动功能与换流变中性点偏移保护配合策略分析北大核心CSCD

文中对一起现场故障案例中直流线路故障再启动失败后逆变站换流变中性点偏移保护动作的机理进行了分析,指出保护动作的原因是由于直流线路故障点与整流站Z闭锁投入的旁通对形成了对健全极直流电流的分流回路,导致故障点无法熄弧、整流站旁通对无法关断;然后,逆变站Y闭锁投入的旁通对与整流站旁通对再次形成了分流回路,导致逆变站换流变单相接地,换流变中性点偏移保护动作。进一步地,结合直流输电工程运行情况,提出了可有效避免逆变站旁通对与线路故障点、整流站旁通对形成分流回路,换流变中性点偏移保护动作的改进措施。     

一种高效率低输入纹波电流的光伏并网微逆变器

针对传统光伏系统存在热斑、整体效率低等问题,提出了一种高效率、低输入电流纹波的隔离型单相两级式光伏并网微逆变器。该微逆变器由前级DC/DC升压环节和后级逆变环节组成。DC/DC变换器采用有源钳位和倍压整流电路,使变压器原边开关管及副边整流二极管实现软开关,分析了其稳态下的工作原理并给出了变换器关键波形曲线;后级逆变环节应用软件锁相、脉宽调制等技术实现了逆变并网。提出了一种低成本的在中间母线电压环中加入扰动环节的方法,抑制了两级式逆变器直流输入侧存在的两倍交流输出频率的电流纹波。研制了一台220 W光伏微逆变器样机并进行了测试,实验结果证明了理论分析的可行性。     

基于最大调制比的LCC-MMC混合直流交流侧故障控制策略

对现有常规直流工程进行逆变站柔性化改造,是解决多馈入直流输电系统潜在级联换相失败问题的一个有效方案,改造后的混合直流系统整流站沿用电网换相换流器,逆变站新建模块化多电平换流器。首先对电网换相换流器和模块化多电平换流器(LCC-MMC)混合直流系统的拓扑结构、基本控制方法以及整流站交流侧故障时功率骤降问题进行了阐述。然后,针对上述问题,提出了基于最大调制比的交流侧故障控制策略,在整流站交流侧故障时,该策略能够通过调节逆变站模块化多电平换流器的调制比,维持直流电流的恒定,降低混合直流系统传输有功功率的跌落幅度,从而减小传输功率骤降对逆变站交流系统的冲击。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了混合直流输电系统的仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。     

LCC-MMC三端混合直流输电系统整流站交流故障穿越协调控制策略

针对整流站采用电网换相型换流器(LCC)、逆变站采用并联两端模块化多电平换流器(MMC)的三端混合直流输电系统,重点研究了整流站交流侧故障导致直流输送功率减小或中断的问题,并提出了一种整流站交流故障穿越协调控制策略。首先,建立了混合直流系统中不同类型换流器的数学模型并分析了其交流故障特征;其次,针对不同的系统运行方式及故障时直流电压降低、直流侧含有二倍频分量的故障特征,提出了整流站最小触发角控制与逆变站最大调制比控制的站间协调策略;再次,通过改进原有100 Hz保护定值,实现了控制模式可自主切换;最后,在PSCAD/EM TDC中建立了混合直流输电系统的模型,对该系统在不同工况下的控制特性进行了仿真分析。结果表明:所提控制策略在整流站交流故障情况下可相应提高直流系统的输送功率,降低整流侧发生交流短路故障时引起功率输送中断的概率。     

基于模糊聚类与识别的特高压混合级联直流系统过电流抑制方法

基于电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)的特高压混合级联直流(HC-UHVDC)系统受到工程和学术界的广泛关注.文中建立了整流侧采用双12脉动LCC、逆变侧采用LCC串联3个并联MMC的HC-UHVDC系统模型,分析了逆变站交流故障LCC换相失败导致直流过电流的产生机理,并提出了一种基于模糊聚类与识别的HC-UHVDC系统过电流抑制方法.该方法首先通过仿真对系统逆变侧交流故障时整流站多电气量进行模糊聚类,根据聚类结果识别的逆变站不同暂态阶段特征来提前设计分阶段的触发角指令值;当系统发生交流故障时再基于整流站本地信息及时调节整流站直流电压,从而快速抑制直流过电流.在PSCAD/EMTDC上的详细电磁暂态仿真结果表明,在逆变侧三相和单相金属性短路故障工况下,所提方法在一定程度上可以抑制逆变站LCC换相失败后的直流过电流和过电压,且可以显著改善HC-UHVDC系统的动态特性.     

超级UPS中的标准化AC/DC变换器单元设计

超级不间断电源(UPS)中的功率变换部分由两种标准单元组成,AC/DC模块和DC/DC模块。其中AC/DC模块用作直流母线与交流源或交流负载的接口。AC/DC单元需要工作在整流和逆变带载两种工作模式。研究标准化AC/DC变换器单元的硬件设计方法,使其在满足两种工作模式下电能质量的同时达到较高效率。最后通过研制100 kW双向AC/DC样机验证了所设计的标准化AC/DC单元。     

基于模块化多电平技术的柔直多端系统启动控制

柔性直流输电系统用于多端输电方式时,其启动过程中各站间配合是系统稳定并快速达到运行状态的关键。针对三端模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)柔性直流输电系统正常启动,设计了"一拖二拟合启动"的方式,即由一个逆变站带两个整流站启动,启动过程中适时切换控制方式,以获得平稳的启动过程。在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,验证了该启动方式的可行性。此外,对多端直流启动的特殊工况进行了初步探索。     

交直流混联电网发电机失步保护与直流低电压保护协调

直流输电站间通信中断情况下,当逆变侧出现故障紧急停运时,整流侧主要依靠直流低电压保护动作实现闭锁。由于整流侧通常采用定功率控制,换流器会出现低电压大电流运行并吸收大量的无功功率,若交流系统强度不够就容易造成整流侧交流母线电压大幅降低,进而引起周围发电厂内机组出现振荡直至失步。文中通过分析一起直流系统长时间低电压运行引起发电机失步保护动作的实例,指出换流站直流低电压保护应与邻近发电机失步保护相互协调,并提出了配合原则。所述原则已应用于实际直流输电工程及其邻近发电厂,显著提高了交直流混联电网运行可靠性。     

云广±800 kV特高压直流工程逆变站最后断路器跳闸故障研究

逆变站最后断路器跳闸即逆变侧交流系统甩负荷会在换流母线和直流侧设备上引起严重的过电压,是直流过电压与绝缘配合研究中需考虑的最主要故障之一。文章对云广特高压直流系统逆变站最后断路器跳闸引起的换流站交直流侧过电压水平以及避雷器工况进行仿真研究,分析揭示不同运行工况、不同直流保护动作延时与过电压水平的相互关系,提出对保护配合时间的要求,以确保系统设备能安全可靠运行。文中的研究结果可为实际工程设计提供基础数据和技术依据,对现场调试和系统运行时的保护配置具有实际指导意义。     

天广直流输电工程两起极闭锁故障的原因分析及其反措

介绍了天广直流输电工程直流保护系统紧急闭锁出口回路的配置情况,对直流保护系统测量故障引起的两次极闭锁原因进行了分析,针对测量故障所暴露的问题,提出了相应的防范措施,并根据实例说明了防范措施的效果,为今后直流保护系统更科学的设计和运行维护提供了技术参考和经验。     

云广特高压孤岛运行方式下单极闭锁性能试验分析

2013年5月26日,为进一步验证云广特高压孤岛状态下的电压、频率控制策略,开展了孤岛方式下的单极闭锁性能试验。试验表明,孤岛系统出现单极闭锁后,机组发电功率和直流输送功率能协调控制,并恢复稳态。但整流站直流站控系统无功控制模式若为定无功功率控制模式,将导致孤岛系统交流电压控制失败,电压长期越限,引发交流滤波器过负荷跳闸,导致双极相继闭锁。试验结论为,云广特高压孤岛方式下,禁止整流站直流站控无功控制模式选择为定无功功率控制模式,同时有必要进一步开展后续试验,对当前孤岛系统交流电压控制策略是否足够安全可靠进行验证。     

渝鄂直流背靠背联网工程最后断路器跳闸功能配置

柔性直流输电系统逆变站切除全部交流线路,甩负荷运行,会导致逆变站直流侧及其他部分电压异常升高,危及一次设备安全,因此,在逆变站中配置最后断路器跳闸功能非常必要。结合渝鄂直流背靠背联网工程,提出针对柔性直流输电系统的最后断路器跳闸功能配置方案,并基于RT-LAB实时仿真平台,接入实际控制保护系统和运行人员控制层监控系统,对所提配置方案进行验证。试验结果表明,配置最后断路器跳闸功能后,可保证在交流断路器跳开前或直流电压上升到保护定值前,柔性直流控制系统下发换流器闭锁命令,避免直流侧及交流侧严重过压。     

逆变站交流出线保护近区故障方向判别方法

逆变站作为交直流混合电网的核心枢纽，其故障特性相较于传统同步机更加复杂。逆变站交流出线发生故障时，受逆变站故障特性影响，传统基于工频量的保护无法正确动作。通过分析逆变站交流出线两端系统故障特性差异，基于R-L模型时域微分方程算法，提出了一种新型方向元件。当逆变站交流出线发生短路故障时，直流系统侧提供的故障电流和受端交流系统提供的故障电流特性差异极大，通过计算测量电压降落和计算电压降落变化趋势的相关系数，所提方向元件可正确判断故障方向。分析表明，所提出的方向元件适用于逆变站交流出线线路保护，且在逆变站仅有一条出线的情况下仍能正确动作。仿真结果表明，该方向元件具有良好的保护性能，不受雷击、故障类型、逆变站换相失败等因素的影响。     

逆变侧换流变压器阀侧接地故障特性分析

结合逆变侧换流变压器阀侧接地故障下的理论分析和仿真试验,分析了目前各直流输电工程中发生逆变侧换流变压器阀侧接地故障、相关保护动作后投入旁通对时可能导致健全极保护动作并停运的问题,并探讨了相关改进措施,对完善直流保护动作策略、提高系统可靠性有一定的参考价值.     

适用于柔性直流电网的500 kV级直流电缆与架空线路并联运行控制及保护策略

高压直流电缆是跨海长距离输电和新能源并网的重要装备,高电压等级、高通流能力的直流电缆还处于研发阶段。为推进高压直流电缆研发,考验长期运行性能,依托国内某±500 kV柔性直流电网工程建立了直流电缆综合试验站。该柔性直流工程线路主要采用架空线,试验站位于其中一个换流站单极出线处,采用直流电缆与架空线路并联运行方式,其运行控制和保护配合复杂、可靠性要求极高,尚无工程经验可循。针对500 kV级直流电缆试验段与架空线路并联切换运行的接线方式,提出了试验站直流电缆监视和投入退出控制策略、故障保护策略以及过负荷运行控制保护策略。仿真试验结果证明,所提策略可保证直流电缆接入柔性直流电网后可靠运行。