一种优化协调控制策略在VSC HVDC中应用

随着大功率电力电子技术的发展和可工作在高频率开关状态的完全可控器件(如大功率IGBT,IGCT等)的出现,使得电压源型直流输电(VSC HVDC)成为现实,这种新型的直流输电技术和传统直流输电相比,体现了诸多优点.该文建立了一种适合于研究VSC HVDC基频下的运行与控制特性的VSC HVDC模型,并将该模型方程与电力系统微分代数方程统一起来.在此基础上提出一种VSC HVDC与发电机励磁协调控制策略,在AC/DC交直流混合系统中研究了该控制方式对各自的影响,仿真表明,采用该优化协调控制,发电机和HVDC在系统发生故障或者扰动后都能够快速恢复正常稳定运行,且该控制方式对于系统参数变化具有一定鲁棒性.     

LCC-VSC型混合直流输电系统及其控制策略

基于相控变流器的高压直流(LCC-HVDC)和电压源变流器的高压直流(VSC-HVDC)共同组建由电压源变流器(VSC)和相控变流器(LCC)组成的混合HVDC输电系统,可有效实现对两种HVDC输电技术的优势互补。此处设计了由VSC整流器和LCC逆变器组成的双端混合HVDC输电系统拓扑结构,分别给出了VSC整流器和LCC逆变器系统模型及详细控制策略,建立了基于RTDS硬件在环的混合HVDC输电系统实验平台。实验结果表明:在所设计的混合HVDC输电系统中,两端变流器可以独立调节直流系统的传输功率;当发生直流侧短路故障时,该系统能够及时响应,并在故障清除后快速恢复正常运行。证明了所设计的混合HVDC输电系统及其控制策略是可行的、可靠的。     

利用电流固有频率的VSC-HVDC直流输电线路故障定位

电压源换流器型直流输电（voltage source converter HVDC,VSC．HVDC）线路故障暂态过程中具有相对于交流线路更强的固有频率信号。由于VSC．HVDC直流输电线路两侧并联大电容,在高频的固有频率下系统阻抗可等效为电容阻抗,其值很小,行波在系统侧近似为全反射,因此,VSC,HVDC直流输电线路的固有频率只与故障距离和波速度有关。据此,提出通过对单端电流运用Prony算法进行频谱分析,获取其固有频率进而实现直流输电电路故障定位的方法。仿真结果表明该方法可实现VSC—HVDC直流输电线路的快速、准确定位。     

两端均为有源网络的VSC- HVDC系统仿真研究

为了得到轻型高压直流输电(VSC-HVDC)系统的稳态和动态特性,在探讨轻型高压直流输电的原理并简介VSC - HVDC常用三种控制策略的基础上,针对定直流电压和定有功功率的控制方式,利用MATLAB软件中的Simulink模块建立仿真模型,仿真分析了VSC - HVDC的稳态特性,再对几种常见的交流侧物理量扰动和三相短路故障进行仿真,得出相应的动态特性仿真波形.仿真结果表明了仿真模型的正确性和有效性,可为VSC-HVDC系统的参数辨识、控制和故障诊断提供参考.     

一种适用于风电场送出的混合型高压直流输电系统拓扑

混合型高压直流输电系统两端分别由传统电网换相换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)构成,是一种新型拓扑,可以合理结合二者的优点,具有广泛的应用前景。其运行特性、控制策略和故障特性等方面不同于LCC高压直流输电系统和VSC高压直流输电系统,有必要对其进行研究分析。文中研究了整流侧采用VSC、逆变侧采用LCC的混合型高压直流输电系统,设计了不同的控制策略,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下进行了正常和故障情况下的仿真,对比采用不同控制策略时对系统换相失败的影响和故障恢复特性,选择了适用于此类系统的最优控制策略。     

永富工程直流线路故障重启动控制策略优化研究

为解决直流输电工程中两站极控系统站间通信故障工况下,逆变站直流线路故障重启动频繁重复动作,导致无法闭锁直流系统的问题,提出在上述工况下逆变站直流线路故障重启动失败时直接闭锁直流系统的优化控制策略.通过基于 RTDS搭建的永富直流输电工程仿真系统模拟接地故障验证该优化控制策略.仿真试验结果表明,该直流线路故障重启动优化控制策略能有效解决上述工况下存在的问题,具有良好的工程应用性,对目前在运的高压/特高压直流输电工程均具有借鉴意义。     

海洋石油平台柔性直流输电系统的研发与应用

提出了一种适合海上油气田的基于电压源变流器(VSC)的柔性直流输电(HVDC Light)方案。该HVDC Light系统拓扑结构采用功率单元级联的形式,无需IGBT串联,可靠性更高,且直流电压等级匹配灵活,两端交流系统无需滤波电路。其整流站为基于直接电流控制的脉宽调制(PWM)单位功率因数整流器,采用定直流电压控制,逆变侧VSC单元采用定交流电压控制策略。通过仿真软件PSCAD/EMTDC对系统和实际控制功能进行建模和仿真,进行了现场试验,并成功投入到现场,验证了所提方案的可行性和可靠性。     

轻型直流输电系统的不对称故障控制策略

基于电压源变流器(voltage source converter,VSC)的轻型直流输电(VSC-HVDC)正成为一种经济灵活的新型输电方式。但是当交流系统发生不对称故障时,系统中存在的负序分量在脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的作用下会产生大量的非特征谐波,并严重恶化VSC- HVDC系统的控制性能。文章在换流站正序模型的基础上建立了系统的负序模型,提出一种基于精确反馈线性化理论的正负序电流非线性控制器,并针对系统故障时出现的直流过电压问题设计了2种应对策略。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下对上述控制策略进行了仿真验证,达到了预期的控制效果。     

混合直流输电控制策略研究

为充分利用传统高压直流输电(LCC-HVDC)与柔性直流输电(VSC-HVDC)各自的优点,建立了整流侧采用LCC换流站,逆变侧采用VSC换流站的混合直流(hybrid HVDC)输电系统。对直流系统两侧换流站主控制器进行了设计,并针对该系统设计出双侧功率/频率调制的辅助控制器。最后对混合直流输电系统与交流输电线路并行输电和单独的混合直流输电系统进行了仿真与分析,通过仿真验证了当系统受到扰动时所加辅助控制器能提高系统的稳定性。     

一种新型的Hybrid HVDC系统研究

传统高压直流输电(HVDC)系统具有技术成熟、成本低廉的优点和需要吸收大量无功功率以及存在换相失败的危险等缺点;基于电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)的高压直流输电系统具有运行控制方式灵活的优点和相对成本较高的缺点。文中提出一种结合二者优点的新型混合直流输电方式,其送端采用传统HVDC 的相控换流器,受端采用VSC。仿真结果表明,这种混合直流输电系统可稳定地进行电力传输,且当交流系统发生单相接地故障和三相短路故障后,仍可以迅速恢复系统的稳定运行。     

一种新的优化协调控制在轻型直流输电中的应用

轻型直流输电是一种新型的直流传输技术，采用电压源型(VSC)换流站以及PWM控制技术。建立了轻型直流输电系统模型，提出一种在发电机励磁和轻型直流输电之间优化协调控制方法，用于改善系统暂态稳定和抑制系统故障后振荡。作为算例，该协调控制方法被用于含有轻型直流输电的多机系统，并将该优化协调控制与发电机励磁、轻型直流输电系统相互独立的控制做一比较，仿真结果表明，在系统大小扰动下，该控制能够给系统提供更好的阻尼特性。     

基于VSC HVDC联网的风电场故障穿越能力研究

通过VSC HVDC技术进行大规模风电场并网可以不受传输距离的限制,隔离线路两端网络减少故障之间的相互影响,并可以自动换相,运行不需要借助于外部电源,因此VSC HVDC被视为较理想的风电场并网方式。在分析VSC HVDC的风电场并网系统的稳态控制策略及运行特性的基础上,当交流电网发生故障扰动时,对VSC HVDC联网的风电场并网系统的故障穿越能力进行了研究。给出了传统的直流泄放电阻的故障穿越方法,并提出了一种基于风电机组惯性支持的故障穿越方法。通过对双馈风电机组（DFIG）组成的风电场经VSC HVDC并网的系统进行仿真分析,验证了该方法能够在交流电网发生故障时迅速响应,防止VSC HVDC直流过电压,提高了系统的故障穿越能力。     

一种优化协调控制策略在VSC HVDC 中应用

随着大功率电力电子技术的发展和可工作在高频率开关状态的完全可控器件(如大功率IGBT，IGCT等)的出现，使得电压源型直流输电(VSCHVDC)成为现实，这种新型的直流输电技术和传统直流输电相比，体现了诸多优点。该文建立了一种适合于研究VSCHVDC基频下的运行与控制特性的VSCHVDC模型，并将该模型方程与电力系统微分代数方程统一起来。在此基础上提出一种VSCHVDC与发电机励磁协调控制策略，在AC／DC交直流混合系统中研究了该控制方式对各自的影响，仿真表明，采用该优化协调控制，发电机和HVDC在系统发生故障或者扰动后都能够快速恢复正常稳定运行，且该控制方式对于系统参数变化具有一定鲁棒性。     

风电场经VSC-HVDC并网故障穿越协调控制策略

近年来基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)输电技术发展迅速,为保证电网安全运行,经VSCHVDC并网的风电场必须具备故障穿越能力。文中研究风电场经VSC-HVDC并网时的故障穿越能力,针对并网点故障换流站传输有功降低使得交流系统和直流系统功率不平衡,造成直流电压迅速升高影响系统运行的问题,设计了一种基于传统耗能电阻电路而改进的耗能电阻拓扑结构。当电网侧发生故障时,通过投入耗能电阻吸收功率差额并且结合风电机组进行协调控制,使得VSC-HVDC风电并网系统能够顺利平稳地穿越故障。最后,在PSCAD/EMTDC搭建基于VSC-HVDC的风电场并网模型,验证了所提方法的有效性。     

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。     

混合直流系统中直流侧故障暂态电流的解析表达与故障特性的研究

由基于线性换流器高压直流输电系统（LCC-HVDC）和基于电压源换流器高压直流输电系统（VSC-HVDC）共同构成的混合直流输电系统，其故障特性与传统直流输电系统不同。针对此问题，对混合直流输电系统中直流侧故障暂态电流特性进行了研究。首先建立了送端电网采用LCC型换流站、受端电网采用VSC型换流站的两端混合直流输电系统，利用拉普拉斯变换定理推导了直流侧故障时的等效电路，解析了LCC侧和VSC侧直流故障电流简易表达式。其次，在简易表达式的基础上，充分考虑送端LCC侧换流站的触发角动态变化过程和受端VSC侧换流站交流电流的馈入，进一步解析了两侧精确的故障电流表达式。然后，从故障电流幅值、谐波等方面对比分析了三种高压直流系统中直流侧故障电流的变化特征。最后，通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提故障电流解析表达式的正确性。     

基于电压下降方式的VSC-MTDC控制方式研究

电压源换相高压直流输电是基于电压源换流器(VSC)的新一代高压直流输电技术。首先对VSC-HVDC的内外环控制进行分析,确定内外环控制方式,然后对多端柔性直流输电(VSC-MTDC)的控制策略进行研究,采用电压下降的控制方式对五端直流系统进行建模,利用PSCAD/EMTDC仿真软件进行仿真模拟。结果表明采用电压下降控制方式的VSC-MTDC具有良好的系统协调性,具备利用上层控制可以快速自动调节功率分配的特性,并且具有良好的扩容性。     

基于主动限流的混合直流输电换相失败抑制策略

针对混合直流输电系统换相失败时冲击电流较大的问题,本文推导了冲击电流幅值与电压源型换流器（Voltage Source Converter, VSC）的关系,分析确定了换相失败时VSC投入的子模块数量是决定冲击电流的关键参数。研究了影响电网换相换流器（Line Commutated Converter, LCC）换相能力的主要因素,提出了一种基于主动限流的换相失败抑制策略,通过对VSC调制波交流分量与直流分量附加扰动因数来改变子模块的投切,实现了对换相失败冲击电流的抑制。本文通过在Matlab/Simulink中搭建相应的仿真模型,对提出的抑制策略在逆变交流侧故障下的有效性进行了仿真验证,结果表明,该策略不仅能够限制冲击电流,还可以有效预防连续换相失败的发生。     

DC Fault Clearing Characteristics of a Bulk Power VSC HVDC Transmission System using DC Circuit Breakers

Development of wind power generation resources is considered in Japan. However, long‐distance transmission lines are necessary to utilize the wind power because most of the wind power resources are distant from load centers. A voltage source converter based high voltage dc transmission (VSC HVDC) system is an option to realize their effective use. A VSC HVDC system equipped with dc circuit breakers has been considered to clear the dc line faults promptly. However, the fault clearing characteristics by the dc circuit breakers have not been analyzed very well for the system with the long distance overhead transmission line. This paper focuses on a fault clearing in the VSC HVDC system with long‐distance overhead line by the dc circuit breaker using a new fault detection method. A 2.4‐GW bipolar VSC HVDC system with 600‐km overhead transmission line is modeled and its operation performance is verified by computer simulations. The simulation results demonstrate the detailed fault clearing characteristics with the long transmission line. Moreover, specifications required for the dc circuit breakers are considered in terms of operation delay, peak current, and absorbed energy.