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。     

基于VSC-HVDC异步互联系统联网转孤岛运行稳定控制策略

以渝鄂背靠背柔性直流工程为案例,对交流联络线N-2故障跳开形成柔直+交流近区局域电网孤岛运行方式下系统存在的主要稳定问题及其特征进行分析。建立了能够准确反映渝鄂柔性直流系统、九盘地区电网实际特性的电磁暂态仿真模型,重点围绕联网转孤岛的暂态特性展开了研究,对开机、负荷以及机组旋备关键影响因素进行了敏感性分析。通过时域仿真分析法给出了不同运行方式下、不同应对措施下,保障联网转孤岛系统稳定运行的交流联络线潮流预控范围,并据此提出了九盘地区联网转孤岛运行的稳控策略,为渝鄂柔性直流系统的安全稳定运行提供了技术支撑。     

柔性直流输电功率模块过压保护误动原因分析及优化

针对鲁西柔性直流输电工程中换流器频繁发生功率模块过压保护误动的情况,提出一种防范功率模块过压保护误动的优化策略。分析功率模块在故障前后及旁路开关闭合前后的工作原理,剖析保护误动案例,阐述功率模块过压保护策略存在的电压测量采样异常导致换流器跳闸的风险,提出增加判断旁路开关是否发生拒动的防误判据。该优化策略在功率模块控制板中实现,可有效避免阀控层设备误判、误动作的风险。通过仿真验证了所提优化策略的有效性和可行性,目前该策略已在鲁西柔性直流输电工程中实际应用,取得了良好的效果。     

柔性直流输电的改进行波保护仿真研究

柔性直流输电(VSC-HVDC)由于其特殊的控制系统和结构,线路故障后故障电流上升快,极易损坏换流器件。在行波保护基本原理的基础上,研究采样率对于保护灵敏性的影响。仿真分析发现,合适的高采样率可以显著提高行波保护的灵敏性。配合以极波变化率作为保护启动判据,以极波斜率区分雷电干扰和短路故障,以极波差值构造故障选极判据,提出一种适用于柔性直流输电线路的改进行波保护。在PSCAD/EMTDC平台上对双端柔性直流输电系统进行仿真分析,仿真结果验证了该新型行波保护具有良好的灵敏性,并且具有较强的抗干扰能力。     

基于全生命周期成本的海上风电并网方案优选分析

针对海上风电并网方式选择问题,建立了基于全生命周期(LCC)成本的并网方式优选模型。通过一个装机容量250 MW、离岸距离70 km的海上风电场算例,比较分析了交流并网方式和柔性直流并网方式的LCC成本经济性优劣。结果表明,尽管交流并网方式初始投资高于柔性交流并网方式,但运营过程中的成本明显小于柔性直流方式,因而在算例项目中采用交流并网方式更具经济性。在此基础上,综合考虑经济性和传输能力因素,建立并网方式优选模型,为实际工程中并网方式选择提供参考。     

多端柔性直流输电系统直流电压模糊控制策略

直流电压斜率控制适用于潮流经常变化的多端柔性直流输电系统,但现有的直流电压斜率控制不能很好地兼顾不同运行工况对斜率参数的要求。文中提出一种基于模糊控制的直流电压变斜率控制策略。该控制策略应用模糊控制理论,把常规的直流电压斜率控制由原来难以整定参数的固定斜率控制变为控制参数根据运行工况变化的变斜率控制。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建四端柔性直流输电系统模型,并与MATLAB互联仿真。仿真结果验证了文中设计的直流电压模糊控制策略能有效维持系统稳定运行和加快系统故障恢复。     

基于Parareal算法的VSC-HVDC电磁暂态计算方法

针对VSC-HVDC系统,考虑Parareal并行计算方法的并行性与高效性特点,提出一种电磁暂态计算问题方法,以提高VSC-HVDC系统电磁暂态计算速度与数值精度。首先,建立VSC-HVDC时域动态模型,并使用Parareal方法进行计算,该方法通过划分整个仿真时间为一系列子区间,将各子区间内的初始值用一组满足网络初始条件的近似解来表示;其次,利用这组初始值在各子区间内单独、同时进行计算求解;最后,通过预估-校正的方法得到精细解。算例测试表明:该算法可获得有效的加速比及较高的并行效率,应用于VSC-HVDC系统电磁暂态数值仿真中能显著提高计算速度。     

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.     

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。