基于逆变侧定电压控制的HVDC系统稳态和暂态响应特性研究

为测试逆变侧采用定电压控制和定关断角控制对直流输电系统稳态和暂态性能的影响,在CIGRE高压直流标准测试模型原有控制系统中增加了定电压控制模块,即整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定电压、定电流和定关断角控制相互配合的控制方式。在PSCAD/EMTDC仿真平台中对其整流侧和逆变侧三相短路故障下的控制器特性进行了稳态及暂态仿真分析,并与相应的CIGRE标准模型暂态响应特性进行了对比。结果表明逆变侧增加定电压控制方式能够提高直流输电系统在交流故障扰动下的性能,减少换相失败的发生几率。     

整流侧控制方式对特高压直流输电系统换相失败影响研究

特高压直流输电系统发生换相失败时,会引起直流电压和直流电流突变,严重影响直流系统的安全稳定运行。控制系统是特高压直流输电系统的核心部分,其控制方式对系统的输出响应有重要影响。分析特高压直流输电系统换相失败的原因,介绍整流侧的控制方式,建立了云广特高压直流输电系统仿真模型,研究云广特高压直流输电系统整流侧采用定电流控制方式和定功率控制方式对换相失败的影响。仿真结果表明：当逆变侧换流变压器变比K改变时,整流侧采用定电流控制与采用定功率控制相比,系统发生换相失败时的临界变比较大;当逆变侧交流母线发生三相对称接地故障、两相短路故障及单相接地故障时,整流侧采用定电流控制与定功率控制相比,系统不发生连续换相失败的临界电阻较小。整流侧采用定电流控制方式时,对换相失败的控制能力优于定功率控制方式。     

±800kV云广特高压直流控制方式的动态特性分析

云广±800 kV特高压直流输电系统建成之后,将形成远距离和大容量交、直流输电并列运行的电网格局,特高压直流的控制方式对电网的稳定性有重要影响。为此在电磁暂态仿真软件EMTDC中对±800 kV云广直流双极运行下,整流侧分别采用定电流和定功率控制时,交流系统整流侧与逆变侧故障对直流系统的影响,直流控制系统与交流系统的响应过程进行了详细的计算分析,对两种控制方式下系统的动态特性进行了对比分析。结果表明,与整流侧采用定电流控制相比,定功率控制时,交流系统故障期间系统各电气量的变化较缓慢,故障清除后系统恢复过程中,直流电流的突增会导致短时换相失败,且故障后直流系统的恢复时间较长。     

直流输电系统典型暂态响应特性分析

基于PSCAD/EMTDC仿真程序研究了CIGRE直流输电标准测试系统在各种故障下的典型响应特性,包括整流侧交流系统发生三相故障、逆变侧交流系统发生三相故障和单相故障,以及直流线路发生短路故障时直流输电系统及其控制器的响应特性.特别研究了交流系统故障时直流输电系统的换相失败及其恢复过程,同时研究了直流线路短路时直流输电控制器的动作特性和直流线路的过电流水平.     

柔性直流输电系统交流侧线路继电保护适应性研究

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电（MMC-HVDC）系统运行控制特性与常规直流输电（LCC-HVDC）差别较大,其对交流侧继电保护的影响也不同于LCC-HVDC。基于MMC换流站控制器的动态响应特性,推导了交流电网故障下MMC逆变站交流侧短路电流表达式,分析了逆变站输出短路电流幅值、相位特性与MMC控制方式之间的关系;在此基础上,提出了基于MMC控制方式的等效矢量分析方法,直观刻画了保护电气量之间的相位关系。通过推导故障电气量及保护动作方程,分析了逆变站在不同控制方式下纵联电流差动保护、距离保护和零序电流保护的动作特性,明确了MMC对交流侧继电保护的影响范围,所得结论为MMC-HVDC交流侧线路保护的配置及整定提供了参考依据,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的有效性。     

中海油文昌柔性直流输电系统稳态仿真分析

以中海油文昌柔性直流输电系统向无源网络供电为例,搭建了PSCAD/EMTDC环境的系统仿真模型,在整流侧采用定直流电压控制、逆变侧采用定交流电压控制的方式下,分别针对逆变侧负载接入和逆变侧负荷变化进行仿真。结果表明,在所采用的控制方式下该柔性直流输电系统能够稳定地运行。     

直流输电控制器原理及稳态特性分析

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,其目的在于向系统提供高效稳定的运行.主要对分层控制中极控制层的控制器原理进行研究,并理论分析了整流侧定电流与定最小触发角控制器和逆变侧定关断角与定电流控制器从系统发生故障直至故障后系统再次恢复到稳态时的相关动作特性.在此基础上,基于PSCAD/EMTDC 的仿真程序研究了CIGRE直流输电标准测试系统在有扰动的情况下系统恢复到稳态时运行点的变化以及恢复过程中相应控制模式的转换.结果证明,故障时极控制器能迅速作出反应,并能根据所处的工况自行切换控制模式,以满足系统的要求.     

直流输电控制系统的组成及功能

介绍了高压直流输电控制系统的组成、基本控制功能及控制方式。直流极控制系统是换流站控制系统的核心,主要功能是通过对整流侧和逆变侧触发角的调节实现系统要求的输送功率或输送电流。直流输电和交流输电技术的显著不同在于输电过程对控制保护系统的依赖性。直流输电是建立在阀导通和截止控制上的一种电能传输方式。     

基于PSCAD/EMTDC的背靠背高压直流输电系统仿真

为了研究灵宝背靠背换流站在交流系统发生故障时的换相失败过程,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对灵宝背靠背高压直流输电系统进行了建模,并在此基础上对高压直流输电系统中常见的故障进行了仿真分析,其中包括逆变侧交流系统发生三相故障和单相故障的情况。仿真结果表明,在PSCAD/EMTDC环境下建立的模型能够比较准确地描述在暂态过程中背靠背直流输电系统的动态特性,可以为现场运行以及故障分析提供参考。在系统中加入故障检测控制环节,根据电压和电流的变化,适时增大提前触发角,可以有效地预防换相失败。     

无站间通信下的高压直流输电系统逆变侧频率控制方法

在常规直流输电系统中,频率控制器配置在整流侧,在站间通信中断时,逆变侧的频率无法送至整流侧,因而无法实现对逆变侧的频率控制。为此,提出了一种站间通信中断时的逆变侧频率控制方法,及一种适应该方法的直流系统启动策略和站间通信中断与恢复时定电流与定电压控制器的自动切换策略。应用该策略的实时数字仿真系统(RTDS)试验结果表明,所提策略兼具实用性和可实施性,对实现无站间通信下的高压直流输电系统逆变侧频率控制具有一定的参考价值。     

多馈入直流输电系统故障对上海电网暂态稳定性影响的仿真研究

未来多个直流输电系统落点于上海地区,将构成多馈入直流输电系统.以2010年上海电网规划数据以及届时落点于上海电网的葛洲坝-南桥、三峡-上海华新2条直流输电系统为仿真研究对象,主要研究了当直流输电系统出现故障时对上海电网的暂态稳定带来的影响.仿真结果表明:当南桥、华新换流站发生直流输电单双极闭锁以及交、直流侧短路故障时,不会给系统带来稳定问题.     

电压源换流器式高压直流输电的动态建模与暂态仿真

基于节点电流注入法建立了交直流统一基准值下的电压源换流器式高压直流输电(VSC-HVDC)的详细动态模型.该模型包括电压源换流器模型、直流系统内部动态模型以及控制系统三个部分,具有一般性.利用电力系统分析综合程序提供的用户自定义功能(PSASP/UD)对VSC-HVDC交、直流并联输电系统进行的暂态仿真分析验证了VSCHVDC动态模型的正确性.仿真结果还表明,VSC-HVDC的直流侧电容以及换流变压器漏抗的大小对抑制功角振荡无明显效果;两端VSC采用定交流电压控制方式时系统具有较好的电压稳定性,但在这种控制方式下,在系统受扰期间VSC的过载程度较两端定无功功率控制方式下更为严重.     

交直流输电系统静态电压稳定性研究

给出了交直流系统相互作用的简化模型,在此基础上介绍了短路比法、最大功率法和电压稳定性指标法,并以国内某在建±800 kV高压直流输电工程为研究对象,利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立仿真模型,并进行双极全压启动跟逆变侧无功动态变化仿真。理论分析跟仿真结果均表明交流系统越强静态电压稳定性越好;逆变器采用定直流电压控制时交直流系统静态电压稳定性较好,通过跟其他控制方式的配合,可较准确地模拟实际±800 kV高压直流输电系统。     

柔性直流配电系统下垂系数选取范围研究

直流电压下垂控制模式下,如何选取合理的下垂系数成为直流配电网稳定控制范畴的难点。针对这个问题,本文提出一种适用于柔性直流配电系统的下垂系数选取方法。该方法在考虑下垂控制特性和网络传输特性的基础上,针对柔性直流系统整流侧和逆变侧分别建立带下垂控制特性的P-V特性曲线,得到了下垂系数选取范围与参考运行工作点的关系,揭示了下垂控制对直流系统可行域的影响规律,即随着下垂控制功率参考值的增大,为了保障直流电压运行在合理水平,下垂系数不能超过上限。     

并联型多端高压直流输电系统的控制与保护策略及仿真

多端高压直流(multi-terminal direct current,MTDC)输电系统可以实现各换流站所连交流系统之间的功率输送或电力交换,能够解决多电源供电或多落点受电的输电问题,其接线形式总体分为串联型与并联型。针对4端并联型高压直流输电系统进行稳态运行和暂态故障过程的相关研究,基于EMTDC/PSCAD平台建立单极仿真模型,完成了多种解锁起动和闭锁停运组合的仿真分析,设计了直流功率平衡控制器实现各换流站功率协调控制,并提出了单个换流站紧急停运以及直流线路故障时的控制保护配合方式,仿真结果表明了控制与保护策略的有效性。     

高压直流系统过电压模拟计算与实测的比较

介绍了用ATPEMTP程序建立葛南直流工程交直流系统的模拟方法 ,对葛南直流调试时所进行的若干现场试验进行了仿真计算。通过计算与现场实测的过电压波形的对比分析了过电压产生的原因及影响其大小及持续时间的因素。计算与现场实测的过电压波形和幅值基本相一致 ,证明了所建计算模型是正确的。     

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。     

直流电压前馈控制数字逆变电源设计与实现

针对双环控制逆变电源在直流侧电压扰动时输出电压波形畸变、幅值变化的问题,设计了一种直流电压前馈控制逆变器,分析了利用输入电压解耦方法消除扰动的前馈控制原理。采用HPWM(Hybrid Pulse Width Modulation)调制方式,设计实现了基于DSP的全数字式低谐波逆变电源方案。仿真和实验结果表明,该逆变电源能输出较理想的正弦波形电压,逆变电源在输入直流电压扰动下,有很好的正弦输出波形和稳定的幅值,4个开关管均能实现零电压开通和关断,系统具有良好的动、静态特性。     

微电网中超级电容器储能系统的仿真研究

超级电容器作为一种高功率型储能装置,其在微电网中是提高电能质量的重要组成部分.设计了微电网中超级电容器储能系统,在此基础上重点阐述了双向DC/DC变换器的拓扑结构、工作原理以及双重移相脉冲下电压外环电流内环的双闭环控制策略.最后在Simulink/MATLAB平台实验验证了在该控制策略下储能系统能够很好的维持直流侧母线电压和网侧电流的稳定性.     

基于半桥MMC特征信号注入的柔性直流线路频变参数辨识

柔性直流电网故障电流上升速度快与电力电子器件过流能力弱形成突出矛盾,线路保护需要在数毫秒级完成故障判别,输电线路精确参数的获取对于提升继电保护的性能至关重要。然而直流系统中缺乏稳定基频,导致输电线路相关参数难以获取、保护实现较为困难。针对柔性直流线路频变参数难以获取的问题,提出基于半桥模块化多电平换流器(half bridge modular multilevel converter, HB-MMC)特征信号注入的柔性直流线路频变参数辨识方法。首先通过换流器控制在线路中注入特定频率信号,然后利用快速傅里叶分解提取不同频率的信号并计算指定频率下的线路参数,最后依据不同线路参数的频变特性拟合出对应的幅频特性曲线。仿真表明,所提参数辨识方法可以准确拟合保护所需直流线路频变参数,参数辨识频段内相对误差小于1.5%。