电网换相换流器和电压源换流器串联组成的混合直流换流器控制和保护研究

基于电网换相换流器和电压源换流器串联的混合直流换流器在克服交流故障时的换相失败和直流故障时的重启动具有优势。分析了该混合直流换流器运行方式、控制策略、电压源换流器保护原理、抵御换相失败原理和直流线路重启过程,认为由该混合直流换流器组成的高压直流输电系统,可克服传统直流和柔性直流输电的主要缺点。当逆变侧的交流系统发生故障时,电压源换流器可提供电压支撑来抑制直流电流增加,缓解电网换相换流器换相失败效应。当直流线路发生故障时,逆变侧电网换相换流器可阻断电压源换流器产生的故障电流,具备直流线路故障重启能力。另外,电压源换流器还为电网换相换流器提供无功功率,从而减少换流站无功设备配置。     

基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统设计

换流阀是柔性高压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到整个直流输电系统的稳定性,因此需对换流器阀进行严格的型式试验.运行试验是型式试验的重要一环,主要检测换流阀对电流、电压和温度应力的耐受情况.依据模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流阀实际工程运行工况,采用等效试验的方法,设计了一种基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统,可对换流阀的稳态工况和暂态工况进行模拟,进而实现对换流器阀的导通、关断和有关电流特性的检验.详细介绍了基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统的主回路和控制系统设计,并以实际工程换流阀组件为试验对象,验证了所设计的基于MMC柔性直流输电换流阀试验系统的正确性和实用性.     

基于DSP的无刷无位置直流电动机调速系统的研究

由于高压直流输电系统特有的优点,使高压直流输电系统得到越来越广泛的应用。但高压直流输电系统具有其本身的特点,使得换流变压器与普通电力变压器在构造上有一些不同,高压直流输电系统中换流器是非线性元件,产生大量谐波,谐波对换流变压器保护动作有影响,再加上直流控制系统对故障的控制和调节作用,导致换流变压器和传统电力变压器保护存在差异。基于PSCAD/EMTDC仿真程序研究了CIGRE直流输电标准测试系统在正常运行,换流变压器内部故障和整流侧换流阀短路典型故障情况下的特点。并用Matlab分析了各种情况下的数据,并     

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。     

高压直流换流变抽头控制策略对换流阀损耗的影响研究

针对贵广直流输电系统工程,分析换流变抽头定电压控制和定触发角控制策略,研究了两种不同模式下换流阀损耗变化规律。根据IEC61803标准和高压直流稳态运行规律,建立了高压直流运行工况参数与换流阀损耗直接数学关系,并给出了两种不同抽头控制模式下运行工况参数与换流阀损耗的工程换算用数学公式,为高压直流换流站电压控制模式选择及换流器单元长期安全稳定运行提供了理论基础与依据。     

锦苏特高压直流工程阀控VBE-RDY置零故障分析

对锦屏-苏州（简称锦苏）±800 kV特高压直流输电工程锦屏换流站基于SIEMENS技术的换流阀控制和监控功能进行分析,对阀基电子设备（valve base electronics,VBE）与换流器控制和保护（converter control and protection,CCP）之间的信号关系进行论述。对在锦苏工程系统调试过程中,锦屏换流站极II高端换流器模拟极母线差动保护跳闸闭锁后,发生的VBE就绪信号（VBE READY,VBE-RDY）置零,导致VBE退出运行故障的原因,以及换流阀投入旁通对及VBE-RDY置零的机理进行了详尽的研究;对在极I低端换流器系统调试过程中,锦屏站VBE盘柜110 V直流电源丢失造成VBE跳闸闭锁换流器故障进行分析研究。同时对上述问题提出了解决办法,并将在后续在建的特高压直流工程中付诸实施。     

直流输电准稳态模型有效性的仿真验证

换流器的准稳态模型在高压直流输电(HVDC)工程的规划和设计中得到了广泛的应用，该模型以换流站交流母线电压作为换相电压，以换流变压器的漏抗作为换相电抗，忽略交流系统侧的影响。该文从经典换流理论出发，分析了准稳态模型与经典换流器模型(经典模型)之间的矛盾，并针对不同强度的交流系统，利用仿真的方法，对准稳态模型的有效性进行了验证。仿真结果表明：如果换流站交流母线装设有完善的滤波装置，则多桥换流器中各个换流桥之间可以认为是解耦的，因此，利用准稳态模型计算能够达到工程要求。     

适用于交流保护整定的MMC-HVDC接入母线故障等效模型

模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统接入电网后将对交流系统短路电流产生影响,但目前交流保护整定计算通常忽略MMC-HVDC接入母线故障时模块化多电平换流器对短路电流的贡献。文中以交流保护整定计算为出发点,提出了MMC-HVDC系统简化分析原则。在分析MMC-HVDC系统控制特性的基础上,建立了适用于交流保护整定计算的MMC-HVDC等效模型,提出MMC-HVDC接入母线故障时可以将直流侧等效为一个正序电流源。研究了MMC-HVDC接入母线故障时不同故障点残压下MMC-HVDC直流侧响应特性,确定了等效电流源的幅值和相位,并进行了仿真验证。最后,提出了MMC-HVDC对交流保护整定计算影响的定量评估指标及其计算方法。     

基于可控关断电流源换流器的直流输电控制策略

近年来,特高压直流输电技术快速发展,为解决晶闸管换流阀易发生换相失败问题,国内已经建成了多条基于电压源型换流阀的混合直流输电系统,但IGBT电压源换流器仍存在过流能力差的固有缺陷。基于可控电流源换流器,分析比较了多个全控电力电子的工程适用性,提出了可用于常规高压直流输电工程的电流源换流器拓扑结构,研究基于非全周期逆向锁相环技术的关断脉冲触发策略,提出了基于可控关断电流源换流器的直流控制优化策略和故障穿越策略。最后基于半实物仿真平台RTDS搭建混合直流输电系统,验证了所提拓扑可行性和策略有效性。     

高压直流输电中谐波对换流变压器差动保护的影响

由于高压直流输电系统特有的优点,使高压直流输电系统得到越来越广泛的应用.但高压直流输电系统具有其本身的特点,使得换流变压器与普通电力变压器在构造上有一些不同,高压直流输电系统中换流器是非线性元件,产生大量谐波,谐波对换流变压器保护动作有影响,再加上直流控制系统对故障的控制和调节作用,导致换流变压器和传统电力变压器保护存在差异.基于PSCAD/EMTDC仿真程序研究了CIGRE直流输电标准测试系统在正常运行,换流变压器内部故障和整流侧换流阀短路典型故障情况下的特点.并用Matlab分析了各种情况下的数据,并得出换流变压器差流中谐波的特点及对换流变压器差动保护的影响.     

MMC-HVDC站内交流母线故障特性和保护策略

为了保证模块化多电平换流器型直流输电的高效和稳定运行,需要对于MMC-HVDC系统的故障形式和故障机理进行详尽的分析,对其继电保护原理及保护判据进入深入的研究。简要介绍了MMC-HVDC保护系统的保护分区、不同保护的动作方式及所需数据的测量方式。深入分析了MMC-HVDC系统站内交流母线故障(接地短路和相间短路)的故障暂态响应,研究了站内交流母线故障后采用的保护策略,提出采用比率制动特性的电流差动保护,能够可靠躲开外部故障时由于电流互感器饱和等因素引起的不平衡电流,同时又能可靠保证站内交流母线内部故障时的灵敏度。在RT-LAB实时仿真平台中验证所做分析和所提保护策略的有效性。     

基于广义变比的换流站集成保护新方法

随着交直流混联输电技术的发展,换流站保护的研究日益重要。根据换流站交流母线电压和换流器输出直流电压之间的换流关系,定义了广义变比,提出了基于广义变比的换流站集成保护新方法。该方法运用集成保护的思想对换流站进行区域划分,利用广义变比实现换流元件异常或故障的实时在线监测,并根据换流变压器阀侧套管CT电流特征进行故障元件的准确定位。通过故障分析和EMTDC/PSCAD仿真验证,保护在换流元件各种故障情况下均能正确动作。     

MMC-HVDC系统中阀侧交流母线故障保护策略研究

模块化多电平换流器直流输电系统(Modular Multilevel Converter HVDC,MMC-HVDC)的阀侧交流母线与换流器直接相连,其故障对换流阀造成的危害相对于网侧交流母线故障要严重的多。对其控制保护策略进行深入的研究分析有助于提高MMC-HVDC系统电力传输的安全性和可靠性。首先对MMC基本结构及原理进行了介绍。然后对阀侧交流母线故障进行了分类,就单相接地故障对系统的影响进行了深入的研究分析,并提出了针对性的控制保护策略。最后通过对阀侧交流母线单相接地故障进行仿真,验证了故障特性分析的正确性和对应保护策略的可行性。     

基于小波变换的电流行波母线保护的研究(一)--原理与判据

传统的母线差动保护受负荷电流、电流互感器饱合、过渡电阻等因素的影响比较严重.为进一步提高母线保护的动作速度和灵敏性,本文提出了基于故障电流行波的行波母线保护原理.以一个半断路器母线接线型式为例,对母线区内外故障的情况以及各种因素对它的影响进行了分析,给出了相应的动作判据.理论分析表明,利用电流行波实现的母线保护具有动作速度快,灵敏度高和简单可靠等特点.     

Control and protection of a microgrid connected to utility through back-to-back converters

This paper discusses the control and protection of a microgrid that is connected to utility through back-to-back converters. The back-to-back converter connection facilitates bidirectional power flow between the utility and the microgrid. These converters can operate in two different modes-one in which a fixed amount of power is drawn from the utility and the other in which the microgrid power shortfall is supplied by the utility. In the case of a fault in the utility or microgrid side, the protection system should act not only to clear the fault but also to block the back-to-back converters such that its dc bus voltage does not fall during fault. Furthermore, a converter internal mechanism prevents it from supplying high current during a fault and this complicates the operation of a protection system. To overcome this, an admittance based relay scheme is proposed, which has an inverse time characteristic based on measured admittance of the line. The proposed protection and control schemes are able to ensure reliable operation of the microgrid.     

CCC的补偿度对HVDC系统的影响分析

利用MATLAB中的SIMULINK仿真工具对逆变器为电容换相换流器(CCC)的高压直流(HVDC)输电系统的稳态特性和暂态特性进行了仿真计算,并对仿真结果进行了详细的分析。研究了整流侧定电流、逆变侧定电压控制方式下,CCC中串联电容器补偿度对稳态运行中的HVDC输电系统的熄弧角、换流器与系统间交换的有功功率、无功功率、换流母线电压以及换流器的基波功率因数等的影响。对整流站换流母线处分别发生单相接地和相间短路两种故障形式进行了仿真计算,并研究了换流母线电压的恢复过程及电压暂降与临界补偿度的关系。研究表明考虑到稳态和暂态特性,在整流侧定电流、逆变侧定电压这种控制方式下,CCC的串连电容器补偿度的选择要兼顾防止换相失败和防止引起交流系统不稳定来考虑,并非越大越好。     

基于EtherCAT总线技术的链式STATCOM控制系统

为了使静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)控制系统具有灵活的扩展性、灵活的信息配置功能、高速的传送速率、极短的数据交换时间以及精确的时钟同步,提出了一种用于链式STATCOM的基于EtherCAT总线技术的控制系统。该控制系统采用2个EtherCAT总线网：（1）主控网采用串型通讯方式,从站有数据采集从站、开入开出从站、调节保护从站和暂态故障记录从站;（2）模块网采用星型通讯方式,所有从站经耦合器引出,从站有调节保护从站、暂态故障记录从站以及所有模块从站。调节保护从站和暂态故障记录从站都隶属于2个EtherCAT总线网。该控制系统在调节保护从站、暂态故障记录从站以及所有模块从站中均使用数字信号处理器（digital signals processor,DSP）实现控制,可显著提高信号传输速度和控制速度,能够满足实时控制要求。实验结果表明,该控制系统极大提高了装置的扩展性、配置功能、传输率,达到了精确的同步,可应用于链式STATCOM及其他采用链式换流器的柔性交流输电（flexible AC transmission systems,FACTS）装置中,具有控制目的明确、易于实现、控制效果稳定等特点。     

800kV浙西特高压直流换流站暂态过电压研究

基于溪洛渡—浙西800 kV特高压直流输电工程,对浙西换流站的暂态过电压和各避雷器的负载进行详细仿真计算分析。在交流侧选取了交流母线三相接地、交流相间操作冲击和失交流电源3种典型故障工况;直流侧选取了最高端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地、低压端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地和全电压启动3种典型故障工况进行研究。分析结果表明:失交流电源是交流侧的最严酷工况,交流母线过电压771 kV,通过交流母线避雷器A的最大电流0.14 kA,最大能量2.07 MJ;最高端换流变Y/Y阀侧单相接地在换流阀两端产生过电压375 kV,通过阀避雷器V1最大电流2.32 kA,最大能量6.73 MJ;低压端换流变Y/Y阀侧单相接地,阀避雷器V3通过最大电流1.04 kA,最大能量2.84 MJ;全电压起动在直流极母线上产生1 330 kV的过电压,避雷器DB通过最大电流0.56 kA,最大能量4.35 MJ。     

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)%。