抑制直流后续换相失败的自适应触发角补偿控制

高压直流输电系统的后续换相失败对交直流混联电网的安稳运行带来严重影响。为降低后续换相失败的发生概率,本文结合首次换相失败后故障恢复过程中直流系统的功率恢复速度,并考虑交流故障严重程度,提出一种抑制直流后续换相失败的自适应动态调节触发角的控制方法。首先,分析了故障恢复过程中各电气量的变化规律以及后续换相失败发生的影响因素;然后根据直流功率恢复速度以及交流电压跌落程度,通过所提控制策略对故障期间逆变侧输出触发角进行动态调整,以增大换相裕度,从而抑制直流后续换相失败。最后,基于CIGRE标准测试模型对控制方法进行仿真验证。结果表明,采用所提自适应触发角补偿控制方法能够在一定程度上抑制后续换相失败的发生,有效改善HVDC系统的故障恢复特性。     

HVDC故障恢复特性的分析及改善措施

为了探究影响高压直流输电(HVDC)故障恢复特性的主要因素及改善其恢复特性的措施,文章分析了包括交流系统强度、直流输电极控制中相关参数的设置及故障恢复期间交流系统的无功补偿特性在内的各种因素在系统切除故障后对电压及功率恢复的影响,提出了包括AC-VDCOL与DC-VDCOL相结合的低压限流环节(VDCOL)并且在故障恢复期间改变VDCOL的特性曲线,增大系统故障期间熄弧角整定值的优化控制、采用SVC进行无功补偿等措施来改善HVDC故障恢复特性。利用PSCAD/EMTDC仿真软件在CIGRE直流输电标准测试系统中进行故障仿真。结果表明当系统发生故障时,交流系统强度越强越有利于系统故障后电压及功率的恢复,采用SVC无功补偿、优化的低压限流环节和熄弧角控制有利于改善故障的恢复特性。     

基于最优变目标的HVDC与SVC非线性综合协调控制

直流功率调制能有效地提高交直流系统的稳定性,但同时直流换流站也要消耗大量的无功,影响交流系统的电压稳定.为此,提出了基于最优变目标的HVDC与SVC综合控制策略,通过直流功率调制改善系统稳定性的同时,利用SVC来对直流逆变侧进行无功补偿, 使逆变侧电压更具稳定性.首先建立了交直流混合系统中HVDC与SVC的综合控制模型,在此基础上,推导出基于最优变目标的控制理论的HVDC与SVC非线性综合控制策略.仿真结果表明,以该控制策略设计的控制器能有效地提高系统阻尼,改善逆变侧交流母线电压特性.     

适用于远距离大容量架空线路的LCC-MMC串联混合型直流输电系统

提出了一种适用于远距离大容量架空线路的基于电网换相换流器和模块化多电平换流器(line commutated converter-modular multilevel converter,LCC-MMC)的串联混合型直流输电系统。该系统能够灵活控制有功功率和无功功率,且能够依靠LCC和MMC的协同控制应对交直流故障。首先提出了稳态下系统的控制方式;进一步地提出了交流故障下系统的控制策略,以使整流侧交流故障下系统不发生断流和逆变侧交流故障下系统仍能保持一定的功率输送能力;基于闭锁状态下MMC的输出电压特性分析,提出了直流故障下系统的控制策略。通过时域仿真验证了所述交直流故障下控制策略的有效性。     

基于最优变目标的HVDC与SVC非线性综合协调控制

直流功率调制能有效地提高交直流系统的稳定性,但同时直流换流站也要消耗大量的无功,影响交流系统的电压稳定。为此,提出了基于最优变目标的HVDC与SVC综合控制策略,通过直流功率调制改善系统稳定性的同时,利用SVC来对直流逆变侧进行无功补偿,使逆变侧电压更具稳定性。首先建立了交直流混合系统中HVDC与SVC的综合控制模型,在此基础上,推导出基于最优变目标的控制理论的HVDC与SVC非线性综合控制策略。仿真结果表明,以该控制策略设计的控制器能有效地提高系统阻尼,改善逆变侧交流母线电压特性。     

送端直流孤岛系统频率限制器优化控制策略

频率限制控制器（frequency limit controller,FLC）作为一种重要的直流有功功率调制手段,可提高交直流混联系统的频率稳定水平,但直流有功功率的调节会改变换流站无功功率水平,进而影响系统电压特性。针对楚穗特高压送端直流孤岛系统,分析了交流系统发生短路故障后,FLC调节有功功率对整流站电压恢复特性的影响机理。在此基础上,提出了基于无功功率变化率的FLC优化控制策略,来提高送端系统的电压稳定性。仿真结果表明,该策略在抑制频率波动的同时,可改善孤岛系统的电压恢复特性。     

直流输电控制器低压限流环节的研究

高压直流输电系统包含了各种分层控制方式,具有高度的可控性,因其中极控制层的交流电压起动型低压限流环节(VDCOL)不适于直流故障情况。为了向系统提供高效稳定的运行,对直流电压起动进行研究,分析了VDCOL的电路结构与工作原理,在此基础上,详细研究了直流控制方式和低压限流环节的参数对大扰动后交直流混合输电系统电压和功率恢复的影响。运用PSCAD/EMTDC在CIGRE直流输电标准测试系统上仿真验证的结果证明,VDCOL环节能改善直流输电系统在交直流故障后的恢复特性,对其研究具有一定的工程实用意义与参考价值。     

特高压交直流耦合系统换相失败期间考虑制动电阻抑制功率振荡方法研究

随着特高压交直流系统的耦合程度不断提高,如何抑制特高压直流发生换相失败引起的特高压交流联络线功率振荡是交直流混联电网控制当前迫切需要解决的问题。文中提出了一种在发生换相失败期间采用整流侧投入制动电阻的方法抑制功率振荡的方法,在RTDS中搭建了锦苏直流和长南荆特高压交流及周边等值交流电网,采用与锦苏直流输电工程在控制保护功能和故障下的暂态响应等方面特性一致的特高压直流控保真型装置与RTDS构成闭环仿真平台,对不同制动电阻和不同直流功率下抑制功率振荡效果影响进行了仿真分析,验证了制动电阻投退逻辑。结果表明,提出的制动电阻的控制逻辑能够有效抑制特高压交直流耦合系统换相失败期间联络线上功率振荡,同时缩短故障恢复时间。     

LCC-MMC型混合直流输电系统送端交流故障穿越控制策略

整流侧采用电网换相型换流器,逆变侧采用模块化多电平换流器的混合直流输电系统可以解决传统直流输电逆变侧换相失败问题。针对混合直流输电系统送端交流故障引起的直流功率传输中断问题,提出一种基于降低逆变侧桥臂电压交直流分量的故障穿越控制策略。在分析送端交流故障特性的基础上,设计了根据整流侧交流母线电压跌落程度确定逆变侧子模块减投个数的方法,依靠对逆变侧直流电压的降低值进行定量分析来维持送端交流故障后直流系统的功率传输能力。在计及换流器有功、无功约束的条件下,设计了整定逆变站直流调压限值的方法。采用同步调控换流器桥臂电压交直流分量的方法降低逆变侧直流电压,能够满足系统对调制比的要求,使逆变侧交流出口电压不发生畸变,且适用于送端交流母线电压跌落较大的情况。最后,通过对不同严重程度的送端交流故障进行仿真对比分析,验证了所提控制策略的有效性。     

基于DAB直流变压器的多电压等级交直流混合配电网故障特性分析

双主动全桥(dual active bridge,DAB)直流变压器能够通过直流线路互联多个电压等级的交流配电网形成交直流混合配电网,该系统的故障类型多样,故障特性复杂,该文对其故障特性进行详细研究。分析该系统发生交流网侧单相接地故障、交流阀侧单相接地故障以及直流母线单极接地故障后的故障特性,研究换流站直流侧电容中点采用直接接地和高阻接地两种接地方式的系统中,DAB对系统故障特性的影响。探究发生上述故障后,系统交流侧和直流侧的相互影响,并进行详细对比分析,提出含DAB系统的故障分析方法。最后,通过Matlab仿真平台对上述分析进行仿真验证,指出DAB对直流侧电容中点直接接地系统故障特性的影响更突出,且DAB能够隔离交直流侧故障的相互影响,为交直流混合配电网接地方式的选择、保护系统的设计等提供理论依据。     

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。     

落点弱交流系统的直流输电系统运行特性及改善措施

从直流接入弱交流系统的稳定机理入手,基于最大直流功率曲线法,在交直流系统简化模型的基础上,研究交流系统强弱与直流最大功率曲线的关系.对永富直流落点弱交流系统实际工程的运行特性进行了研究,提出通过加强富宁换流站近区交流电网、换流站出线加装串联补偿装置或换流站加装动态无功补偿配置等措施改善永富直流的运行条件和恢复特性,保证交直流系统的稳定和可靠运行.仿真结果验证了所提措施的有效性.     

多子微电网型交直流混合配电系统灵活功率控制与电压抑制策略

为了解决多子微电网型交直流混合配电系统功率分配以及交流子微电网母线电压偏差大的问题,提出一种灵活功率控制与电压抑制策略.首先分别推导了单个交流子微电网频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的关系,然后分析多个交直流子微电网之间的频率与电压关系,并利用此关系对交直流子微电网中储能单元的下垂控制进行改进,实现整个系统的功率互助及分配.另外,对双向AC/DC变换器电流内环控制进行改进,利用扩张状态观测器对扰动电流进行跟踪,并将跟踪得到的扰动电流引入双向AC/DC变换器电流内环中进行补偿消除,以抑制交流子微电网的电压波动.最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中建立多子微电网型交直流混合配电系统模型,仿真结果表明所提控制方法可以实现交直流混合配电系统中子微电网间的功率互助,较好地维持交流子微电网母线电压和频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的稳定.     

考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制

综合考虑直流系统整流侧和逆变侧控制量的调制,协调交流系统和直流系统各控制量,提出了一种考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,推导出换流母线电压对整流侧和逆变侧换流器传输功率的灵敏度解析表达式,并基于轨迹灵敏度建立以节点电压轨迹偏差和控制代价最小为综合目标的模型预测控制优化模型。然后,根据对系统控制轨迹的预测,进行交直流系统控制数量自适应调整和控制地点优选,以提高模型预测控制的效率,协调交直流系统各控制量进行电压滚动优化控制。最后,对交直流混联系统进行仿真,结果表明针对不同的故障场景,所提控制方法均能有效调制直流系统传输功率和熄弧角,全面协调交直流系统的各种控制手段,提高系统中长期电压稳定性。     

受端多落点级联型混合直流输电系统协调控制策略

针对受端多落点级联型混合直流输电系统发生交直流故障时,电流分配不平衡导致的功率反送、系统稳定性降低等问题开展研究,并提出改善系统稳定性的协调控制策略.该策略在发生故障时根据线路传输功率、逆变侧电网换相型换流器(LCC)输出功率以及采用定直流电压控制的模块化多电平换流器(MMC)稳态输出功率,对MMC的有功功率指令值进行调控,避免采用定直流电压控制的MMC由逆变改为整流,防止受端交流侧功率大范围转移现象的发生.同时在故障清除后仍可缓解系统恢复过程波动较大的问题,使系统能够快速平稳地恢复至额定运行状态.基于PSCAD/EMTDC建立仿真模型,仿真结果验证了所提协调控制策略可有效减小电压和功率的波动,系统在交、直流典型故障下均能实现平稳过渡,提升了受端系统的稳定性.     

银东±660 kV直流系统故障的动态特性仿真研究

基于PSCAD仿真软件研究分析银东±660 kV直流系统故障的动态特性。对直流系统详细建模,采用一种基于物理等效的方法对逆变侧交流系统（山东电网）等值建模,提出一种可行的交流网解环方法。通过山东500 kV母线的短路试验验证了等值前后交流系统动态特性的一致性,对银东直流系统在直流线路故障和换相失败故障情况下的动态特性分别进行仿真分析。仿真结果表明,该直流线路故障位置和故障电压、电流波形的升降趋势无关,线路对地闪络故障如能在去游离后自动恢复,在控制系统作用下可很快恢复正常运行;电气距离和故障类型是导致其换相失败的重要因素。该交直流模型还可进行细化,用于进一步研究。     

银东±660kV直流系统故障的动态特性仿真研究

基于PSCAD仿真软件研究分析银东±660kV直流系统故障的动态特性。对直流系统详细建模,采用一种基于物理等效的方法对逆变侧交流系统(山东电网)等值建模,提出一种可行的交流网解环方法。通过山东500kV母线的短路试验验证了等值前后交流系统动态特性的一致性,对银东直流系统在直流线路故障和换相失败故障情况下的动态特性分别进行仿真分析。仿真结果表明,该直流线路故障位置和故障电压、电流波形的升降趋势无关,线路对地闪络故障如能在去游离后自动恢复,在控制系统作用下可很快恢复正常运行;电气距离和故障类型是导致其换相失败的重要因素。该交直流模型还可进行细化,用于进一步研究。     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

动态无功补偿装置提高多馈入直流恢复的布点方法

交直流混联系统中交流系统短路故障发生后,由于交流系统电压不能恢复或持续降低而引起多回直流输电系统连续发生多次换相失败甚至闭锁,采用动态无功补偿装置提高多馈入直流换相失败过程中电压恢复。分析了不同地点及程度交流故障下不同补偿装置直流恢复速度,从多馈入直流间相互影响的交互作用因子出发,计及不同直流传输功率故障后对系统稳定性的影响,定义了多馈入直流交互影响权重系数,确定动态无功补偿装置补偿区域边界,考虑动态无功—电压灵敏度以确定动态无功最佳补偿地点,制定了工程实用的多馈入直流系统动态无功补偿装置布点方案。大电网仿真结果表明,在同等容量的动态无功补偿装置下,推荐方案能有效减少交流故障引起的多馈入直流同时换相失败。     

基于EMTDC的UHVDC交流侧故障的仿真

采用EMTDC软件建立了详细UHVDC模型,研究了交直流系统并列运行的相互影响,并对交流系统故障进行了仿真.仿真结果表明:逆变侧交流系统故障比整流侧交流系统故障更容易引起换相失败,三相系统故障造成严重的功率损失直至极退出停运,故障期间极控系统的策略有利于交流系统故障后,直流系统迅速恢复,合理的控制模式组合有助于故障后的恢复特性.