高压直流输电系统逆变站最后断路器跳闸装置配置原则

高压直流输电系统逆变站最后断路器跳闸装置是非常重要的换流站直流系统控制设备,主要防止直流系统运行时逆变站交流负荷突然全部断开造成换流站交流侧及其它部分过电压,导致交、直流设备绝缘损坏。文章结合我国第一个全面国产化高压直流工程——灵宝背靠背直流联网工程,分析了最后断路器跳闸装置配置原则,结合工程系统调试实际对该控制功能进行了优化和完善,并总结了最后断路器跳闸装置设计原则和调试经验,这些经验同样适用于其它高压直流输电系统,有助于提高我国高压直流输电工程的设计、调试和运行水平。     

云广±800 kV特高压直流工程逆变站最后断路器跳闸故障研究

逆变站最后断路器跳闸即逆变侧交流系统甩负荷会在换流母线和直流侧设备上引起严重的过电压,是直流过电压与绝缘配合研究中需考虑的最主要故障之一。文章对云广特高压直流系统逆变站最后断路器跳闸引起的换流站交直流侧过电压水平以及避雷器工况进行仿真研究,分析揭示不同运行工况、不同直流保护动作延时与过电压水平的相互关系,提出对保护配合时间的要求,以确保系统设备能安全可靠运行。文中的研究结果可为实际工程设计提供基础数据和技术依据,对现场调试和系统运行时的保护配置具有实际指导意义。     

舟山多端柔性直流输电控制保护系统

对多端柔性直流输电控制及保护系统的分层设计及其功能配置进行了描述。介绍了多端柔性直流输电系统中多站之间的协调控制功能,即当直流电压控制站失去直流电压控制功能后,通过设计的基于站间通信和直流电压偏差检测的自适应策略,可以实现其余功率站的直流电压无偏差接管。介绍了工程采用的快速负序控制、直流侧主动充电以及在线联网转孤岛运行等控制功能设计。最后给出的部分现场试验结果证明了多端柔性直流输电控制保护系统可以很好地满足舟山五端柔性直流输电工程的需求。     

（一）鼠笼式风电场电磁暂态等值建模

对多端柔性直流输电控制及保护系统的分层设计及其功能配置进行了描述。介绍了多端柔性直流输电系统中多站之间的协调控制功能,即当直流电压控制站失去直流电压控制功能后,通过设计的基于站间通信和直流电压偏差检测的自适应策略,可以实现其余功率站的直流电压无偏差接管。介绍了工程采用的快速负序控制、直流侧主动充电以及在线联网转孤岛运行等控制功能设计。最后给出的部分现场试验结果证明了多端柔性直流输电控制保护系统可以很好地满足舟山五端柔性直流输电工程的需求。     

±800 kV云广工程逆变站阀组最后断路器保护逻辑改进分析

±800 kV云广特高压直流输电工程单极采用双阀组串联设计,每个阀组均配置最后断路器保护.文中分析了云广特高压工程逆变站阀组最后断路器保护跳闸的原理,指出阀组最后断路器保护跳闸逻辑存在威胁系统安全的风险.针对该风险提出跳闸逻辑的改进方案,并在现场得到应用,对高压直流输电系统设计、电网安全稳定运行具有重要的参考意义.     

基于模块化多电平的真双极柔性直流控制保护系统开发及验证

文章对基于模块化多电平(MMC)的真双极柔性直流输电控制保护系统的分层设计及功能配置进行了描述。针对双极柔性直流输电设计了无功功率控制策略,实现了无功功率控制和交流电压控制下两站无功功率的优化运行。设计了双极金属回线与大地回线转换控制策略,实现金属与大地转换。进一步对模块化多电平真双极拓扑结构的阀侧故障进行了详细分析,提出了可行的保护配置方案。最后给出了基于厦门双极柔性直流输电工程真实控制保护主机构成的实时硬件闭环系统试验结果,证明设计的双极柔性直流控制保护策略能够很好地满足双极柔性直流工程的需求。     

永仁-富宁直流工程三种功率输送方式自动转换顺序控制及影响分析

在直流输电领域,逆变站可以将直流功率直接输送到不同的异步电网,目前的直流控制保护功能无法满足这种新的功率输送模式。针对不同的功率输送模式,控制系统必须具备自动判别和顺序控制功能,并选择正确的无功控制等逻辑,这对直流系统的稳定运行至关重要。为此,基于直流系统的运行工况和逆变站交流场开关配置,系统分析了不同功率输送模式间自动转换的原理、过程和联锁条件,研究了在直流解锁工况下进行在线转换时对无功控制、最后断路器/线路保护、交流母线过电压保护的影响。研发的技术、设计的直流控制保护逻辑对今后的类似工程具有参考价值。     

永仁-富宁直流工程三种功率输送方式自动转换顺序 控制及影响分析

在直流输电领域,逆变站可以将直流功率直接输送到不同的异步电网,目前的直流控制保护功能无法满足这种新的功率输送模式。针对不同的功率输送模式,控制系统必须具备自动判别和顺序控制功能,并选择正确的无功控制等逻辑,这对直流系统的稳定运行至关重要。为此,基于直流系统的运行工况和逆变站交流场开关配置,系统分析了不同功率输送模式间自动转换的原理、过程和联锁条件,研究了在直流解锁工况下进行在线转换时对无功控制、最后断路器/线路保护、交流母线过电压保护的影响。研发的技术、设计的直流控制保护逻辑对今后的类似工程具有参考价值。     

适用于风电并网柔性直流控制器设计

针对传统风电并网对交流系统稳定运行产生的不利因素,提出采用柔性直流输电系统完成风电并网外送。首先给出基于柔性直流输电系统风电并网系统结构设计,并针对该系统结构展开理论分析,提出适合风电系统接入送端换流器控制功能配置、受端换流器控制功能配置。详细分析换流器桥臂结构及子模块模型结构,在上述分析基础上,进行整流侧频率控制器设计、交流电压控制器设计、逆变侧直流电压控制器设计和无功控制器设计。最后,在PSCAD/EMTDC完成上述一次模型搭建以及控制策略的仿真验证,对仿真结构进行总结分析。     

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。     

双极MMC-HVDC系统站内接地故障特性及保护策略

针对双极柔性直流输电系统模块化多电平换流器(MMC)交直流出口接地故障,研究了换流器闭锁后的电压电流暂态特性,并推导了故障分量的数学解析式。研究结果表明,交流出口发生单相接地故障时,换流器闭锁后非故障相上、下桥臂分别出现了过电压和过电流现象,并且交流侧电流出现直流偏置导致故障相短路电流不存在过零点。直流出口发生单极接地故障,换流器闭锁后桥臂短路电流主要由交流系统注入的稳态电流和上下桥臂电抗间衰减的环流构成。针对交流出口发生单相接地故障这一特殊的故障特性,提出了一种选相跳闸保护策略,解决了故障电流不存在过零点时交流断路器无法正常断开的难题。最后搭建了张北四端环网结构柔性直流电网仿真模型,仿真结果验证了换流器出口故障特性分析的准确性以及所提选相跳闸保护策略的有效性和可行性。     

贵广二回高压直流逆变站无通信紧急跳闸试验的仿真分析

贵广二回极2于2007年5月29日进行了小功率(150 MW)无通信逆变站手动紧急跳闸试验。试验方案预期，在试验工况下，在逆变站按下紧急停机(ESOF)按钮后，整流站将在1 s后由直流低电压保护(27DC)启动闭锁顺序。但实际试验结果显示，整流站由换流器过压保护59/37DC一段启动紧急停机顺序，退回至备用状态。本文对这种异常情况进行了分析，并对分析结论做了PSCAD/EMTDC仿真验证。根据分析建议的试验方案进行的再次试验证明了分析的正确性。     

特高压直流与常规直流工程最后断路器保护浅析

为防止逆变站交流系统甩负荷后引起的严重过电压,通常会在逆变站安装最后断路器保护。在±800 kV向家坝-上海直流工程中,ABB公司采用了不同于常规直流的最后断路器保护设计理念。从保护信号采集、保护逻辑、存在隐患等方面,阐述了特高压直流和常规直流中的最后断路器保护,并进行了对比分析。指出了常规直流最后断路器保护在设计上的局限性以及特高压直流最后断路器保护在运行中可能存在的问题,并提出了改进意见。该研究有助于提高现有直流工程的运行可靠性,并对将要投产的特高压直流工程的运行维护工作有一定指导意义。     

电阻型超导限流器在柔性直流系统中的优化配置计算

电阻型超导限流器R-SFCL(resistive superconducting fault current limiter)在柔性直流系统中的优化配置是超导限流器应用的关键技术。通过对电阻型超导限流器在模块化多电平换流器型直流系统中的应用场景分析,得到R-SFCL不同安装位置对其限流能力的影响,并改进了超导限流器和直流断路器配合下换流站闭锁初期的多端柔性直流系统短路电流迭代计算方法,在此基础上提出了基于人工免疫算法的R-SFCL柔性直流系统中的优化配置计算方法。最后,通过五端柔性直流系统实例研究,给出了该系统中R-SFCL的最佳安装位置、安装数量、限流电阻大小和限流效果。     

具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器

针对直流电网目前面临的2个关键性问题:直流潮流控制自由度不够和直流线路故障,文中提出了一种适用于直流电网的具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器。首先,介绍了模块化多电平潮流控制器和混合式高压直流断路器的基本结构和工作原理。然后,提出了一种组合式高压直流断路器,介绍了它的基本结构、配置原则、控制方式和工作原理;基于单换流器直流侧故障分析模型,分析了组合式高压直流断路器处理直流线路故障的可行性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了四端柔性直流输电系统,分别对组合式高压直流断路器的直流潮流控制能力和直流故障处理能力进行了仿真。仿真结果表明:组合式高压直流断路器能够很好地控制直流潮流,并具有处理直流线路故障的能力。     

LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统故障穿越控制策略

送端采用电网换相换流器（LCC）、受端采用全半桥子模块混合型模块化多电平变流器（FHMMC）的LCC-FHMMC混合直流输电系统,当受端交流系统发生故障时,受端交流电压跌落,受端功率传输受阻,盈余的功率导致子模块电容过电压,甚至可能造成设备的严重损坏。为此,提出了一种基于FHMMC直流电压降压运行的受端交流系统故障穿越控制策略,使其直流电压始终低于逆变侧交流母线的电压有效值。同时,整流侧LCC保持常规的定直流电流控制,保证逆变侧的直流电流在额定值附近运行,从而实现了进入直流系统的有功功率与逆变器向受端交流系统输出的有功功率之间的平衡。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台上对LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统发生的对称故障和不对称故障分别进行了仿真分析,仿真结果验证了所提控制策略能够快速有效地穿越受端交流系统故障,并抑制子模块电容过电压。     

适应大容量直流接入弱受端的直流极控系统优化控制方法

大容量直流接入较弱受端系统,换流母线电压相对敏感,故障扰动易引起直流换相失败甚至发生连续换相失败。针对弱受端交流故障恢复过程中可能出现的连续换相失败问题,提出了根据交流系统和直流系统关键变量,在线计算调整低压限流功能直流电压上限值的方法,使直流的恢复速度能适应交流系统的恢复状态,避免连续换相失败的发生;提出了逆变站调节器配合和分接头控制的优化方法,使逆变站进入定直流电压控制模式,能在一定程度上减小远端故障引发换相失败的概率。利用与实际直流工程极控系统完全一致的仿真模型进行仿真验证,仿真结果表明:所提出的优化方法可行、有效,能适应弱受端系统对于抵御换相失败的需求,有利于改善交直流系统运行稳定性。     

柔直电网站内单相接地故障分析及过电压抑制

柔直电网换流站内单相接地故障的电磁暂态过程复杂且易产生过电压,严重影响系统的安全稳定运行。文中将换流站内单相接地故障分成交流故障区和直流故障区,首先采用复合序网络定量分析交流侧过电压机理及零序电压特征。然后,基于换流器控制器方程推导得到故障序分量从交流侧向直流侧传播的规律,得出零序电压是导致直流侧和其他换流站过电压的主要因素。此外,为了抑制直流侧过电压,提出一种零序过电压控制方法,并给出控制器参数的选择方案。最后,基于PSCAD搭建柔直电网仿真模型,仿真结果验证了故障机理推演的正确性及过电压抑制策略的有效性,提升了站内单相接地故障后的安全稳定运行能力。