电压源换流器高压直流输电的特点与前景

综述了电压源换流器高压直流输电,包括电压源换流器的拓扑结构、工作原理和控制策略。分析了电压源换流器直流输电(VSC-HVDC)的技术特点和应用领域,并对VSC-HVDC的研究现状和发展趋势进行了研究,指出电压源换流器直流输电在电力系统中有着广阔的应用前景,是未来直流输电技术的一个重要发展方向。     

德阳换流站谐波稳定性分析

针对直流换流站中换流器的非线性所引发的谐波稳定问题,在根据德阳换流站实际设备情况的基础上建立仿真模型,通过戴维南等值定理等值简化,利用系统短路比的变化对德阳换流站谐波不稳定的主要影响因素进行分析,得出交流侧电压电流二次谐波含量变化对德阳换流站可能存在的谐波不稳定起主导作用的结论.     

基于超定线性方程组模型的HVDC地电流计算方法研究

为进一步提高高压直流输电(HVDC)单极大地回路运行时接地极入地电流对周边交流系统影响的计算结果的准确性,提出了基于超定线性方程组模型的HVDC地电流计算方法。该方法充分利用已测量到的直流电流数据,将实测数据建立的附加方程与理论计算模型结合起来对HVDC引起的变压器中性点直流进行评估。推导了回路电流法和节点电压法的超定线性方程组模型,并使用最小二乘法对所得到的超定线性方程组数学模型进行求解从而得到流过变压器中性点直流电流。通过四网孔网络阻抗模型的算例对此方法进行了验证,并与传统模型方法的计算结果进行了比较,比较结果证明此方法简单实用、准确性高,尤其在受现实条件限制而无法获取准确原始数据的条件下,更能体现出此方法的优越性。     

兴安直流兴仁换流站交流滤波器运行分析

兴安直流输电工程是我国首条国产化率达到70%的直流工程。自2007年8月13日兴安直流500 kV级2线路投入运行以来,兴仁换流站因交流滤波器影响导致直流系统正常运行的事件曾多次发生。通过将近3年的运行考验,交流滤波器运行已经趋于稳定。笔者对交流滤波器3年来的运行情况作简要总结,并对滤波器故障进行统计分析,提出相应的整改措施及建议,为今后直流工程国产化提供参考与借鉴。     

天广直流输电系统融冰功能仿真研究

基于RTDS仿真系统对天广直流输电工程融冰功能进行详细研究,在介绍天广直流系统RTDS模型及其控制系统的基础上,阐述双极功率异向传输融冰原理、融冰功能的实现和融冰模式操作流程,并基于RTDS系统进行融冰模式仿真研究,特别对融冰模式和双极功率正常模式下天生桥站和广州站的无功消耗和滤波器投入情况进行分析。仿真结果表明:新天广直流系统双极功率异向传输融冰模式具有良好的动态响应性能,能够满足直流输电系统在枯水期小负荷下的融冰要求。融冰模式下,天生桥站的滤波器投入情况和正常模式一样,而天生桥站双极无功消耗大于正常模式下的双极无功消耗;融冰模式下广州站的滤波器投入情况和正常模式一样,而广州站双极无功消耗小于正常模式下的双极无功消耗。     

大规模交直流系统潮流计算的实用化模型

给出了一种不发散的大规模交直流系统潮流计算的实用化模型.通过在交直流潮流方程组引入一组松弛量,将常规的潮流计算转换为松弛量平方和最小的非线性规划模型.在该模型中引入不等式约束以反映运行约束及直流控制方式.采用内点法求解该模型,减少修正方程的维数,使之与牛顿-拉夫逊潮流计算修正方程具有完全相同的维数,而且修正方程的系数矩阵具有对称正定特性.采片j近似最小度(approximate minimum degree,AMD)算法与改进平方根分解法来求解修正方程以提高程序计算速度.该模型具有如下特点:无需特殊的初值计算环节:能够适应具有大量小阻抗与负阻抗支路的系统;在潮流有解、潮流无解、可行域边界附近具有良好的、一致的收敛性.在6891节点含8同高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线路的测试系统的潮流计算中验证了所提算法的有效性和高效性.     

抛物线PWM电流控制稳定性分析

抛物线脉宽调制（pulse-width modulation,PWM）电流控制方法采用一对特定的抛物线函数曲线,以控制电压型变换器电流跟踪误差的正负峰值和PWM开关时刻,实现与滞环控制相媲美的高精度、快速电流跟踪控制,并能保持开关频率基本恒定。但该方法也存在与峰值电流控制类似的动态稳定性问题。从理论上详细分析抛物线PWM电流控制方法在各种工况下的动态稳定性以及影响稳定性的因素,导出PWM占空比与稳定性及动态调整时间之间的关系,结果表明：抛物线法电流控制满足全局动态稳定性条件。仿真和实验结果验证了上述结论的正确性。     

换流站内的交流系统故障分析及保护动作特性研究

换流站内发生的交流系统故障会对交直流系统产生严重的危害。通过对换流阀换相电压的特性分析指出：站内发生交流接地时会伴随桥臂短路及交流系统复故障的出现;相间故障则表现为不平衡换相。通过接地故障发生后换流阀的电流时间函数来说明故障电流呈现交流多相短路的特征。通过故障等效交流电路来研究交直流保护特性,并得出结论：对于接地故障,电流互感器（current transformer,CT）安装在不同位置时,阀短路保护、桥差保护均能正确动作;但发生相间故障时,却会造成某些工况下保护不能动作;在连接高端阀的交流系统接地时交流保护的距离元件有时会有超越现象。最后提出采用零序补偿分量的方法来提高启动元件的性能。CIGRE高压直流（high voltage direct current,HYDC）模型验证了分析结论。     

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。     

HVDC transmission systems: Bipolar back-to-back diode clamped multilevel converter with fast optimum-predictive control and capacitor balancing strategy

Voltage source multilevel power converter structures are being considered for high power high voltage applications where they have well known advantages. Recently, full back-to-back connected multilevel neutral diode clamped converters (NPC) have been used in high voltage direct current (HVDC) transmission systems. Bipolar back-to-back connection of NPCs have advantages in long distance HVDC transmission systems, but highly increased difficulties to balance the dc capacitor voltage dividers on both sending and receiving end NPCs.This paper proposes a fast optimum-predictive controller to balance the dc capacitor voltages and to control the power flow in a long distance HVDC system using bipolar back-to-back connected NPCs. For both converter sides, the control strategy considers active and reactive power to establish ac grid currents on sending and receiving ends, while guaranteeing the balancing of both NPC dc bus capacitor voltages. Furthermore, the fast predictive controller minimizes the semiconductor switching frequency to reduce global switching losses.The performance and robustness of the new fast predictive control strategy and the associated dc capacitors voltage balancing are evaluated.