A novel fault detection method for VSC-HVDC transmission system of offshore wind farm

VSC-HVDC transmission system is going to become the most economical way of power delivery for large and remote offshore wind farms. An accurate and fast fault detection method is necessary to protect sensitive devices of these systems and maintain uninterrupted power delivery. This paper investigates an innovative technique for recognizing DC zone faults including HVDC cable faults and unbalancing of DC capacitor bank. Sheath voltage is presented as a novel criterion for detecting abnormal situations in the system. Transient voltage of cable sheath and Wavelet transform are used to identify different types of DC faults. Extensive simulation examples are performed on EMTDC–PSCAD platform and post-processed using MATLAB. The results illustrate that the proposed technique gives a robust performance and can be applied to protection scheme of offshore wind farms.     

双馈风机经VSC-HVDC接入弱受端系统运行特性分析

基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)是远距离风电并网的理想方案,同时可用于联接弱受端系统,但双馈风机经VSC-HVDC能够馈入多弱的受端系统仍待深入研究,有必要提出基于短路比的指标来衡量所能接入的受端系统。对此,基于定功率控制下VSC的稳定运行约束,分析系统稳态的临界运行点,总结出临界短路比的求解步骤。在此基础上,结合双馈风机的控制方程,详细讨论了风电场出力、弱交流系统等效阻抗和临界短路比的关系。仿真分析发现,受双馈风机无功特性的影响,接入受端系统的临界短路比未能达到理论值,引入基于无功补偿的有效短路比作为受端系统的强弱判断指标,使得所提临界短路比求解方法在此工况下依然成立。     

降低模块化多电平换流器子模块电容值的控制方法

模块化多电平换流器(MMC)因必须对子模块电容电压波动范围进行限制,导致所需的子模块电容值较大,带来较大的成本和体积问题。提出了一种降低MMC所需电容容量的运行方式和参数设计方法。所提方法将子模块电容电压直流分量的实际运行值适当降低一定的比例,使电容电压波动的最大允许幅度增大,使选择较小的电容值成为可能。详细分析了所提方法的运行方式。为使所提出的降低电容容量的运行方式能够更好地实现,还提出了一种可以实现交流端口电流、直流端口电流和内部环流解耦控制的桥臂瞬时电流直接控制方法。通过这一方法可以直接控制换流器的内部环流分量,并能够动态调节各桥臂子模块电容电压。通过RT-LAB平台对所提出的运行方式进行了详细的仿真研究,验证了其可行性和有效性。     

适用于大规模风电并网的多端柔性直流输电系统控制策略

提出了一种适用于区域大规模风电并网的六端柔性直流输电系统,设计了该系统的协调控制策略,即送端电压源型换流器(VSC)采用交流电压控制、受端VSC采用直流电压下垂控制。以直流网络损耗最小作为优化目标,计算了系统稳态运行点。通过在PSCAD/EMTDC平台上搭建仿真算例,验证了所提出的系统控制策略可以自动跟踪风电功率波动并协调受端功率分配。通过设计系统启动和风功率波动及交流侧故障和换流器停运的仿真算例,验证了该六端柔性直流输电系统具有良好的功率调控能力和运行灵活性。     

柔性直流输电在城市电网中应用的可行性

由于大中城市的空中输电走廊的限制和不断发展的城市负荷,仅有交流线路的城市电网已经越来越不能满足社会和经济发展的需求。柔性直流输电利用电压源换流器的自换向特性使其具有诸多优点,研究其在城市电网中的应用具有重要意义。本文分析了当前城市电网面临的问题和柔性直流输电的原理及技术优势,详细对比分析了目前城市电网的供电方式,从现实...     

柔性直流输电在城市电网中应用的仿真研究

城市化进程的不断推进和社会经济的高速发展对城市电网的供电能力和供电水平要求越来越高,而柔性直流输电提供了新的解决方案.本文在四机两区系统模型的基础上构建含有柔性直流输电线路的符合受端电网性质的城市电网模型,利用PSS/E把柔性直流输电在城市电网中对于抑制低频振荡及提高电压稳定性等方面的作用进行了仿真研究.仿真表明柔性直...     

MMC型VSC-HVDC系统电容电压的优化平衡控制

介绍模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)电容电压平衡的原理以及子模块(sub-module,SM)电容的充放电过程.指出传统的电容电压平衡控制下,子模块投切较频繁,器件开关频率较高,会造成较大的开关损耗.针对传统方法的问题,提出一种适合MMC型直流输电系统的电容电压优化平衡控制策略,将平衡控制的重点放在电容电压越限的子模块上.对电容电压未越限的子模块,优化策略通过引入保持因子使具有一定的保持原来投切状态的能力,以降低开关器件的开关频率.使用PSCAD/EMTDC对优化控制策略进行仿真,结果表明优化平衡控制策略与传统方法相比,可以在基本不增加电容电压波动的前提下,显著降低器件的开关频率.     

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。     

柔性直流输电不同电压等级的经济性比较

分析了柔性直流输电输送容量与电压等级的关系,提出了确定经济输送范围的方法,比较分析了不同电压等级的换流站造价、电缆造价、传输损耗、运行费用、总工程投资以及投资回报等经济性指标。以典型柔性直流工程为例,研究表明,对于输送容量为几百兆瓦的柔性直流工程,考虑换流站、电缆和环境等因素,在输送容量和传输距离相同的情况下电压等级越...