电压源换相HVDC站内交流母线故障特性及保护配合

基于电压源型换流器的高压直流输电(voltage sourced converter based HVDC,VSC-HVDC)是一种以电压源换流器、自关断器件为基础的高压直流输电技术,其换流阀价格昂贵,需要进行必要合理的保护来保证换流阀的安全运行。内部交流母线故障是换流站内部一种严重的故障形式,因此,有必要对该故障进行分析从而进行保护设计。分析了内部交流母线故障的故障机制,同时针对故障换流站不同控制方式、不同运行模式下,非故障站的动作配合进行了深入的研究。通过在PSCAD/EMTDC中建立相应的电磁暂态模型,对内部交流母线故障进行了详细的模拟,给出了分析验证。结合不同应用下的系统运行要求,提出了故障后相应的两站保护动作配合要求。     

大功率电力电子装置等效试验方法及其在电力系统中的应用

大功率电力电子装置核心组件试验的目的是验证其符合设计准则，并确保大功率电力电子装置在正常及故障条件下都能完成预定的工作目标而不至于损坏或影响到所接入的电力系统。随着电力电子装置在电力系统中的广泛应用，大功率电力电子组件的试验技术已成为电力电子技术发展和工程应用极其重要的组成部分。电力电子装置容量的日益提高使得很难直接在电力系统中进行试验，等效试验成为必然的选择。由于其自身的高度复杂性，大功率电力电子组件等效试验方法的研究通常比传统电力设备更复杂、难度更大。大功率电力电子组件试验等效分析的目的是：首先从机理上保证在一定的试验条件约束下，试验方法及试验装置产生的电流、电压、机械和热应力等应与被试电力电子装置在实际运行中所遇到的各种工况具有等价效果；其次是利用必要的试验条件对试品耐受能力作出合理的评价。文章重点对大功率电力电子装置的等效试验机理、等效试验方法和技术应用进行了全面研究，相关研究成果已成功地推动了灵活交流输电技术和高压直流输电技术的工程化进程，为电力系统电力电子技术在中国电网成功应用奠定了重要的理论基础和实验平台。     

2008年国际大电网会议系列报道——高压直流输电和电力电子技术最新进展

介绍了2008年国际大电网会议（CIGRE）中高压直流输电和电力电子技术委员会（SC B4）的主要专题和论文。涉及的技术领域包括:现有高压直流输电（HVDC）工程运行、可行性研究、规划、设计、可靠性标准，以及±800 kV特高压直流和基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）工程的新进展、灵活交流输电（FACTS）装置的应用和最新发展、新型大功率电力电子装置的发展和应用等。     

大功率IGBT串联电压不平衡机制研究

随着电力电子技术及其应用的快速发展,高压大功率换流器的应用越来越多。大功率绝缘栅双极晶体管（insulationgatebipolartransistor,IGBT1串联是实现高压大功率自换相换流器的一个重要基础。大功率串联IGBT运行中,最难解决的是串联IGBT之间的电压不平衡问题。为推进高压大功率换流器的研究,对大功率串联IGBT中器件间的电压不平衡机制进行了系统的研究。根据IGBT阀在串联运行时的主要静态、动态过程,结合IGBT自身的特性,得出了影响产生串联IGBT电压不平衡的各个因素,并对各个元件间的电压不平衡度进行分析,为进行串联IGBT电压平衡化的控制打下基础。     

基于MMC的多端柔性直流输电系统改进下垂控制策略

多端柔性直流输电(voltage sourced converter based multi-terminal high voltage direct current,VSC-MTDC)系统安全运行至少应满足N?1法则,即当一个换流站由于故障或检修退出运行时,剩余系统可以恢复功率平衡而继续稳定运行,且暂态过电压不会超过设备绝缘裕度。为了维持VSC-MTDC直流电压稳定及整个网络功率平衡的站间协调控制,提出一种改进直流电压下垂控制策略,同时引入一个公共直流参考电压,参与下垂控制换流站的功率调整。在PSCAD/EMTDC中建立基于模块化多电平换流器的三端VSC-MTDC仿真模型,在稳态和暂态运行工况下对所提直流电压控制策略进行仿真验证。结果表明,所提策略可抑制换流站交流侧故障引起的直流侧功率振荡,进行换流站退出运行后系统功率的紧急输送,提高了VSC-MTDC系统的运行稳定性。     

直流输电网规划关键技术与展望

新能源的大力发展促使传统能源供给和使用模式发生了根本性变化,大型煤炭、水力、光伏以及风能等多种能源并存发电的新局面,给传统的输电技术带来了巨大的挑战和深刻的变革。以常规直流(基于电网换相换流器(LCC))和柔性直流(基于电压源换流器(VSC))为基础的直流输电网为研究对象,对直流输电网规划的研究动态进行了综述。首先,分析直流输电网的特点与优势,提出并详细阐述直流输电网规划的总体框架;接着,分别从新能源广域并网、多馈入多落点地区直流组网、多电力电子设备协同优化三个方面,提出了直流输电网应用规划的关键技术;最后对张北±500kV柔性直流电网示范工程进行了简要的说明,并展望了未来直流输电网规划研究中需要关注的问题。     

大功率电力电子装置试验方法及其等效机理

大功率电力电子装置试验方法的理论研究一直处于混沌状态,需要有系统化的理论指导。该文基于电力电子装置的特点,分析了试验目标与层次的确定、物理试验方法、可靠性试验等,提出“数字辅助试验”的概念。建立用于试验等效机理研究的数学模型,提出试验等效的原则,分别阐述了用于试验等效性分析的解析法、灵敏度法、目标函数优化法和相似理论法,给出等效机理的评价方法,并分析了试验装置的设计原则和方法。为今后各种大功率电力电子装置的试验方法及等效机理的研究提供了理论基础。     

基于器件物理特性的晶闸管阀串联机制系统化研究

高压晶闸管阀的串联应用一直缺少系统化的理论指导,也常常忽略了器件本身的物理特性。为适应我国电力工业新的发展战略的需要,推进电力电子装置可靠性研究,文中对柔性交流输电(FACTS)和高压直流输电(HVDC)装置高压晶闸管阀的串联机制进行了深入系统的研究。分析了晶闸管阀串联运行所涉及各个相关环节的物理过程,结合晶闸管本身的物理特性建立相应的数学模型,尤其是建立了包含晶闸管自身恢复电流特性的反向恢复数学模型。对各个元件参数的影响及相互关系进行分析,推导出安全运行所需的边界条件。从而在理论的层次上将晶闸管阀串联机制明确化、系统化。在此基础上,应用该理论对现有的串联方法进行了分析和评价,提出改进后的串联技术。     

混合式直流断路器合成开断试验方法及等效研究

国际上已开发出多种混合式高压直流断路器,并完成工程应用,其在多端和直流电网应用前景广阔。短路电流开断能力是直流断路器的核心性能,而直流开断过程同时存在大电流、高电压和强能量,造成在试验室中等效复现开断应力极为困难。国际上至今尚未形成统一的等效开断试验标准,试验容量与等效性关系也缺少理论研究和定量分析。该文基于混合式直流断路器开断原理,提取开断过程分阶段等效应力,揭示试验容量与等效性数学关系,奠定试验电路参数设计及等效分析的理论基础。进一步提出双频电流源合成开断试验方法,完成关键等效应力数学解析与试验电路参数最优设计,开展试验应力仿真验证及等效性对比分析。研究表明,双频电流源合成等效试验方法可实现混合式直流断路器开断电应力全等效,技术经济性良好,对开断试验装置开发及标准制定具有指导意义。     

一种新型模块化多电平换流阀运行试验拓扑

运行试验是保证柔性直流换流阀安全可靠运行的重要手段。该文分析了模块化多电平换流阀在柔性高压直流输电系统中的运行特性;在此基础上,提出了一种H桥型运行试验拓扑结构。建立了试验拓扑的交直流等效电路,从功率平衡角度,建立了拓扑的数学模型,详细阐述了其运行机理。搭建了运行试验平台,并对±500 k V/3000 MW的换流阀进行运行试验,试验结果验证了所提运行试验拓扑的正确性、有效性。