特高压可控避雷器参数配置及控制策略

可控避雷器通过动态改变伏安特性可实现操作过电压的深度限制,进而取消特高压系统断路器合闸电阻,提高工程经济性和可靠性.该文研究了可控避雷器对合闸操作过电压幅值、分布、波形等特性的影响;研究了可控避雷器参数在不同系统条件、线路长度下的适应性,提出取消断路器合闸电阻的可控避雷器参数配置方案;分析了可控避雷器的控制策略和实现方...     

混合级联特高压直流输电系统方案设计及动模试验验证

提出了同站布置的混合级联特高压直流输电技术,并设计了该拓扑的直流滤波器、可控避雷器和快速旁路开关等关键设备及混合级联协调控制策略.为验证该技术的工程可行性,搭建了含真实一次和二次系统的低电压等级的动模平台,该动模平台不仅包含直流线路、换流阀、换流变、控保装置等常规直流设备,而且包含可控避雷器和快速旁路开关等特有设备,可...     

基于晶闸管的直流可控避雷器关键技术

电网换相换流器(LCC)与模块化多电平换流器(MMC)级联系统具备诸多独特优势,但其低压端模块化多电平换流器(MMC)由多个电压源换流器(VSC)换流器并联组成,当发生交流侧故障时会引起低压端直流母线过电压。为抑制MMC过电压问题,提出在直流母线侧安装直流可控避雷器。对交流侧故障时MMC过电压机理进行了理论分析,提出了直流可控避雷器拓扑结构。在深入分析直流可控避雷器不同运行方式的基础上,给出了直流可控避雷器的直流混合可控开关所需的极限电流耐受能力。为实现开关触发的快速性,提出在直流混合可控开关中采用串联晶闸管阀组方案。通过晶闸管Cauer计算模型仿真研究了极限电流下晶闸管阀组瞬态结温,验证了设计方案的合理性。基于某规划直流工程进行直流可控避雷器设计,并给出了主设备布置方案。基于PSCAD/EMTDC平台搭建了系统的仿真模型,验证了所提出的直流可控避雷器拓扑抑制系统MMC过电压的有效性。     

可控串补动模装置研制及阻抗特性研究

提出了可控串联补偿器TCSC(Thyristor Controlled Series Compensation)动模装置的设计方案，给出了系统接线及主电路配置，并介绍了系统核心部分即控制保护系统的实现。利用数值仿真程序和所研制的动模装置对TCSC的稳态及动态阻抗特性进行了研究，重点分析了以电容电压和线路电流作为同步信号时的阻抗阶跃特性。提出闭环阻抗控制，用以改善以电容电压为同步信号时TCSC的阻抗阶跃特性。通过动模试验对其结果进行了验证。     

可控串补(TCSC)模式切换控制策略的动模实验研究

基于模块化动模实验平台,提出了一套可控串联补偿(TCSC)模式切换控制策略.动模实验证实了通过简单改变触发角TCSC的模式切换无法实现;分析了电抗器支路不同品质因数对硬件旁路切换的影响,通过串加小电阻的方法改进TCSC主回路接线以有利于模式切换的实现.采用线路电流与晶闸管支路电流同向触发的方法实现由容性运行模式到Bypass的切换.动模实验结果表明,提出的模式切换策略能使切换过程平稳迅速,且动态特性良好.     

可控串补（TCSC）模式切换控制策略的动模实验研究

基于模块化动模实验平台,提出了一套可控串联补偿（TCSC）模式切换控制策略。动模实验证实了通过简单改变触发角TCSC的模式切换无法实现;分析了电抗器支路不同品质因数对硬件旁路切换的影响,通过串加小电阻的方法改进TCSC主回路接线以有利于模式切换的实现。采用线路电流与晶闸管支路电流同向触发的方法实现由容性运行模式到Bypass的切换。动模实验结果表明,提出的模式切换策略能使切换过程平稳迅速,且动态特性良好。     

三峡—华东HVDC辅助频率控制的动模试验

通过大规模动模试验分析了三峡—华东高压直流（HVDC）输电系统加装辅助频率控制器后的动态特性。试验结果表明，加装了辅助频率控制器的HVDC系统能在两侧交流系统发生大扰动时，实现两侧系统之间功率的相互紧急支援，可显著改善两侧交流系统频率，并能在多回直流输电线路中实现功率的平稳转移，经济效益显著。通过试验也初步揭示了HVDC辅助功率调制对交流系统稳定性以及对HVDC系统自身稳定性的影响，为设计综合性能良好的辅助控制器提供了具有较高参考价值的试验数据。     

三峡—华东HVDC辅助频率控制的动模试验

通过大规模动模试验分析了三峡一华东高压直流(HVDC)输电系统加装辅助频率控制器后的动态特性。试验结果表明，加装了辅助频率控制器的HVDC系统能在两侧交流系统发生大扰动时，实现两侧系统之间功率的相互紧急支援，可显著改善两侧交流系统频率，并能在多回直流输电线路中实现功率的平稳转移，经济效益显著。通过试验也初步揭示了HVDC辅助功率调制对交流系统稳定性以及对HVDC系统自身稳定性的影响，为设计综合性能良好的辅助控制器提供了具有较高参考价值的试验数据。     

柔性直流输电系统控制策略及动模试验

柔性直流输电作为新一代直流输电技术,其控制策略理论方面的研究已取得了不少成果,但是对于控制策略的工程实现及应用的相关研究却相对较少。因此在分析柔性直流输电系统模型的基础上,提出了工程控制策略的实现方案,在通用控制平台HCM3000/F上进行了实现,并将其与已有的阀控系统、一次系统组成完整的柔性直流输电动模系统进行控制系统功能和性能验证。动模试验结果表明,该控制系统能够完成柔性直流输电系统的各种控制功能,在暂稳态过程中具备优良的调节性能,满足工程需求。     

天广直流输电系统的基本控制策略

控制系统是直流输电系统的核心部分,在简介直流输电基本控制原理的基础上,阐述了天广直流输电系统基本控制策略的实现方法,并结合故障实例分析了控制方式的转换过程。实际运行情况和实例分析表明,天广直流输电工程所采用的方法有效保证了功率传输的准确稳定、设备的安全及交直流系统的稳定运行,这对直流输电控制理论的仿真研究与应用、我国未来直流输电工程的实施有较大的参考价值。     

适用于混合级联特高压直流输电系统的可控自恢复消能装置

混合级联型直流输电技术兼具传统直流输电和柔性直流输电的优点,有效扩展了直流输电系统的适用范围,必将成为未来大规模、远距离、大容量输电的一个发展方向。该文针对该系统运行中故障态存在的过压等特殊工况,首次提出一种大容量可控自恢复消能装置来提升系统暂态特性,所提方案具有运行过程中不产生谐波、控制策略相对简单和可耐受大电流冲击等优点。相对于斩波型电阻消能装置,该装置具有成本低、电压/电流变化率低、电磁兼容(excellent electromagnetic compatibility,EMC)性能好等显著优势。电磁暂态仿真结果表明所提方案可有效解决混合直流输电系统中的直流过压难题,提升直流系统运行可靠性。     

基于VSC的多端直流输电系统的动模平台设计

电力系统动模实验为实际的电力系统运行提供了实践参考,而传统的动模样机大多以交流输电系统为主,无法模拟实际柔性直流输电系统的运行特点。引入了基于三端VSC(电压源型换流器)的柔性直流输电系统的结构,其融合了二电平、三电平和多电平的VSC系统,开放性的拓扑结构可适应现代柔性直流系统的多种运行方式。同时,对柔直系统的控制与保护、实验设计、实验验证等各方面也展开了研究,并对柔直系统的稳态及故障部分开展了动模实验,为实际柔直系统的实验教学研究、工程推广及新型设备验证提供了广阔的平台。     

可控串联补偿阻抗控制策略研究

提出触发角修正反馈阻抗控制策略,与常规阻抗误差反馈修正命令阻抗的方式相比,避免了每次修正后都需查表求触发角,提高了底层响应速度.可控串联补偿(TCSC)采用非线性控制方法进行阻抗闭环控制效果最佳,但所需数据量大,实现困难.设计触发角修正变结构PID阻抗控制器:在测量阻抗第1次到达或接近命令阻抗之前,积分环节参数为0,即为PD控制器;之后则投入积分环节,恢复为PID控制器.当TCSC从不同的阻抗值阶跃到同一阻抗值时,误差累加器的值接近,从而可以得到非常接近的控制效果.数字仿真和动模实验结果表明该控制策略超调小、响应速度快,并能快速消除偏差,具有良好的动态和静态性能,且结构简单,易于工程实现.     

一种可控避雷器的晶闸管开关介绍与应用

针对电力系统中的过电压问题,对过电压保护装置进行分析,设计了一种可控避雷器的晶闸管开关,充分利用了电压过零触发、电流过零切除、开关无触点、响应速度快等晶闸管特性。和机械断路器相比,晶闸管开关的操作寿命几乎是无限的,而且晶闸管的投切时刻可精确控制,以减少投切时的冲击电流和操作过电压。通过仿真和各项试验,充分验证了晶闸管开关系统的稳定性、可靠性和安全性,为过电压保护装置结构提供一种设计方法。     

可控避雷器的触发型间隙方案研究

可控避雷器技术可以深度限制电力系统操作过电压,而该技术实用化的关键是其控制元件的简单可靠。为此提出一种新的触发型间隙作为控制元件,该间隙无需外部触发信号和能量,仅利用避雷器自身动作电流实现触发导通。以限制特高压交流合空线过电压为典型应用,可控比取10%,首先确定间隙参数并建立间隙模型,通过仿真分析研究间隙方案的限压效果及触发特性,然后提出间隙结构并设计原理样机,通过样机试验验证间隙触发功能及模型的正确性,最后综合仿真和试验结果,确定间隙方案可行性。研究结果表明:提出的触发型间隙能够在0.87倍额定电压下可靠触发导通,典型触发时延为33～333μs,且过电压波前越陡时延越短。间隙特性满足应用要求,该间隙方案用于可控避雷器具有技术可行性。     

基于可控关断电流源换流器的直流输电控制策略

近年来,特高压直流输电技术快速发展,为解决晶闸管换流阀易发生换相失败问题,国内已经建成了多条基于电压源型换流阀的混合直流输电系统,但IGBT电压源换流器仍存在过流能力差的固有缺陷。基于可控电流源换流器,分析比较了多个全控电力电子的工程适用性,提出了可用于常规高压直流输电工程的电流源换流器拓扑结构,研究基于非全周期逆向锁相环技术的关断脉冲触发策略,提出了基于可控关断电流源换流器的直流控制优化策略和故障穿越策略。最后基于半实物仿真平台RTDS搭建混合直流输电系统,验证了所提拓扑可行性和策略有效性。     

特高压直流输电阀控动模试验系统设计

针对近年国内特高压直流输电工程中换流阀控制设备的实际运行工况,设计了一套完整的特高压直流输电工程阀控动模试验系统,整个试验系统包括整流侧换流阀、整流侧阀控(valve control equipment,VCE)、逆变侧换流阀、逆变侧VCE、控制与监视后台系统.该试验系统直接采用工程用晶闸管来搭建微型换流阀,相比实际工程用换流阀,减少了每个单阀的晶闸管数量,其他换流阀设计参数与实际工程相同,相较于采用实时数字仿真(real-time digital simulator,RTDS)系统模拟换流阀参数的方式,更有利于换流阀及输电线路参数的精确获取与处理,对阀控功能的验证更加有效.最后对许继集团研制的VCE800阀控系统进行了试验,验证结果表明该阀控动模试验系统可以满足特高压直流工程阀控设备联调需要.     

子模块混合型LCC-MMC混合直流输电系统的启动控制策略

为了充分发挥电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)各自的优势,并使MMC具有直流故障穿越能力,研究了一种新型LCC-MMC混合直流输电系统。该系统主要特点是整流侧采用传统LCC,逆变侧采用由半桥子模块、全桥子模块和箝位双子模块构成的混合型MMC,具有可过调制运行和直流故障穿越的功能。重点分析了此种混合直流输电系统的启动过程,并给出了LCC和MMC的启动控制策略。最后,在物理动模混合直流输电试验系统上进行了验证,结果表明了该启动策略的可行性和有效性。     

混合三端直流输电系统在风火打捆并网中的应用及其控制策略

针对大规模风电外送可靠性问题,提出风火打捆经混合三端直流输电并网系统拓扑结构并设计各换流器的控制策略。混合三端直流输电系统的发电端由两个自然换相(LCC)整流器组成,受端由一个电压源型逆变器(VSC)与外电网相连。风电场群侧LCC1换流器采用定有功功率的控制策略,可以追踪最大功率;火电厂侧LCC2换流器采用定直流电流控制策略,可以平抑风功率波动。受端换流站控制器VSC采用定直流电压和定无功功率控制策略,能有效应对换流站侧交流系统短路故障和负荷突变等工况。仿真结果表明所提控制方案的有效性。这种输电模式能够综合利用常规直流输电和轻型直流输电各自的优点,有效扩展常规风火打捆直流输电系统的适用范围。     

藏中电网SVC控制策略实时仿真及参数优化

为配合青藏直流馈入,计划在夺底、乃琼和曲哥3站加装静止无功补充装置(static var compensator,SVC),以改善藏中电网电压稳定性,提升直流输送容量。为在实际工程实施前对SVC控制器的控制策略进行仿真校验及参数优化,搭建了基于HYPERSIM实时仿真装置的藏中电网数字仿真模型,并与实际的SVC控制器相连,对SVC控制策略进行了参数优化与实时仿真验证。对藏中电网夏季大方式和冬季大方式等进行仿真试验,相比未加装SVC时,加装SVC后藏中电网具有较好的故障电压恢复特性。仿真结果表明,SVC的控制策略对藏中电网电压稳定具有较好的控制特性。