舟山多端柔性直流输电系统仿真试验研究

多端柔性直流输电系统能够实现多电源供电、多落点受电,运行方式更加灵活、便捷;结合舟山多端柔性直流输电工程,借助RT-LAB,依托电力网络、电力电子和控制系统的完全电力系统仿真结构对阀控系统进行仿真试验,通过试验数据验证了相关设计的正确性。     

多端柔性直流输电的发展现状及研究展望

随着能源战略结构的不断调整和完善,多端柔性直流输电逐渐成为解决新能源并网的重要技术手段。文中针对多端柔性直流输电技术及其国内外工程实例进行了详细介绍。结合可再生能源并网以及海岛供电等需求,对VSC-MTDC在风光电等新能源接入、孤立海岛和钻井平台的供电、大电网的非同步联网以及大型城市供配电等领域的应用前景进行了展望。并从拓扑结构、控制保护策略、数学模型与仿真分析、运行特性等理论方面分析了VSC-MTDC的研究现状,提出了各方面进一步研究的建议。     

多端柔性直流输电经济性问题研究

针对多端柔性直流输电的经济性,建立多端柔性直流输电经济模型,分别从拓扑结构及经济调度两方面对其进行分析,并给出问题的目标函数及约束条件,运用遗传算法进行了求解。以某多端柔性直流输电系统为例进行验证,结果表明基于加权斯坦纳树的多端柔性直流输电经济拓扑相比于点放射式拓扑,减少了大量的建设投资及运行费用。     

逆变型新能源场站柔性直流送出系统交流线路差动保护灵敏性优化方案

针对逆变型新能源场站柔性直流送出系统交流线路差动保护灵敏度降低问题,提出了一种基于改进判据的差动保护优化方案。利用逆变型新能源场站柔性直流送出系统交流线路故障特征,分析交流线路差动保护的适应性,正常区内故障时,将制动分量设为0,提升保护的灵敏性,当两侧相角差超90°时,判据中加入两侧电流相角差来削减灵敏性降低程度;与直接降低制动系数的方法相比,优化方案可以通过改变参数来兼顾差动保护的可靠性,且优化方案不受逆变型新能源场站外接系统强弱影响,适用范围更广;最后,利用PSCAD仿真软件搭建了逆变型新能源场站接入张北四端柔性直流系统模型,仿真验证了优化方案的有效性。     

柔性直流输电系统控制保护方案

在系统论述柔性直流输电系统的基本控制策略、上层控制功能和保护策略的基础上,提出了适合于柔性直流输电系统的控制保护功能配置方案以及控制保护与换流阀设备的接口方案。所述方案已在上海南汇柔性直流输电示范工程中得到了成功应用,很好地满足了柔性直流输电系统控制保护快速性、高性能的要求。     

高压直流输电系统双极中性母线差动保护改进方案研究

为提高直流输电系统双极中性母线差动保护运行可靠性,针对双极中性母线差动保护性能存在缺陷,提出保护的改进方案。由于双极中性母线差动保护存在缺陷,曾导致多起单一元件故障引发高压直流输电系统单、双极强迫停运事件。结合具体停运事件,对双极中性母线差动保护性能进行分析,包括:1)保护引入非电量信号的必要性及方式;2)双极运行工况下,保护经控制极判据开放的逻辑以及闭合双极中性母线接地开关的动作策略。根据分析结果,提出保护的改进方案,保护改进方案在提高保护运行可靠性的同时,兼顾了改善直流输电系统运行维护工作的效率。目前,改进方案已在多个高压直流输电系统中实施,采用该方案后,双极中性母线差动保护运行情况良好。     

柔性直流输电工程二次保护系统的实现

介绍了某柔性直流示范工程中直流保护系统的配置原则及其二次构成,分析了基于多模块多电平(MMC)的换流器保护特殊性,并对单站现场调试、验收过程中保护系统所遇到的若干问题进行分析和总结。     

中国柔性直流输电系统可靠性标准需求研究

依据中国柔性直流输电系统可靠性发展愿景,通过调研国内柔性直流输电领域设备可靠性标准的发展现状,梳理了柔性直流输电工程可靠性工作需求,利用从工程应用需求与底层应用现状找差距的方法引出了标准需求的方法论,绘制了中国柔性直流输电系统可靠性标准概念模型图.并通过借鉴其他相关领域可靠性标准现状,从工程建设、技术研发、产业发展3个...     

柔性直流输电控制及保护系统

介绍了柔性直流输电控制及保护系统的工作原理。结合上海南汇柔性直流输电示范工程,描述了中国制造的柔性直流输电控制及保护系统的组成和软件配置,并给出了实时数字仿真器（RTDS）仿真验证结果,表明其在稳态和暂态过程中均具有良好的控制效果,适合实际工程应用。     

计及柔性直流装置的交直流配电网保护控制研究

交直流混合配电网可更好地接纳分布式电源和直流负荷,缓解城市电网站点走廊有限与负荷密度高的矛盾,已成为现代城市配电网的一个重要发展趋势。接入柔性环网控制装置后,配网由单端电源供电网络变为多端电源供电网络,其可靠性面临新的挑战。通过对交直流混合配电系统的故障特点进行总结,分析接入柔性直流控制装置后柔直侧及系统侧的保护影响,提出基于时序配合的智能装置协同控制架构。利用柔性电力电子器件的快速响应特性,设计柔性直流控制装置与交流保护控制装置配合的保护控制策略。在GOOSE有向节点及快速通信机制的作用下,运用保护控制协同策略进行故障定位及隔离,有效地增强了含柔性互联装置的交直流混合配电网可靠性,具有工程实用价值。     

一种基于暂态量的柔性直流系统保护及雷击识别方法

暂态量保护伴随着柔直技术的发展迎来了国内外研究的热潮,当前保护动作速度的研究进展已趋近于极限。而保护识别速度的提高必然伴随着可靠性的降低,所以,如何在保证速动性要求下提高保护的可靠性是重中之重。远距离输电工程中雷击发生较为频繁,在不引起闪络的情况下,其作为一种干扰源是不容忽略的。基于此原因,利用希尔伯特黄变换设计了一种高频保护方案,同时利用雷电波波形特征提出了一种雷击干扰识别方法。之后,将雷击判据与保护判据相结合,以弥补暂态量保护的不足,提高其可靠性。最后,在PSCAD仿真平台中搭建张北四端柔直系统以及雷电流模型完成保护方法的验证。经验证,所设计保护方法可以准确识别故障极和区内外故障,且不会因雷击干扰而误动,同时保护具备较高的耐过渡电阻能力。     

柔性直流输电系统接入交流电网的高频谐振风险运行方式辨识

柔性直流输电系统接入交流电网后存在高频谐振的风险,研究表明交流电网运行方式变化与高频谐振的产生存在内在关联。针对交直流系统中的高频谐振问题,首先构建了柔性直流输电系统直流侧和交流侧计及串补站的等效阻抗模型,分析了柔性直流输电系统接入交流电网的高频谐振机理。对柔性直流输电系统交流侧运行方式变化(特别是线路发生N-1、N-2故障)下等效阻抗的变化规律进行了理论分析和总结。此外,提出了一种柔性直流输电系统接入交流电网的高频谐振风险运行方式辨识方法,并以某地区电网局部交直流系统实际数据为例进行仿真,验证了所提辨识方法的有效性。     

交流电压不对称下柔性直流配网换流站功率传输极限研究

为了维持直流配网中直流电压的稳定,需要换流器在交流电压不对称时消除传输功率的二倍频波动。分析了交流电压不对称下换流器的不平衡控制策略。由于换流器过流能力限制,换流站的传输功率极限受不对称电压影响,推导了交流侧传输功率极限解析式。针对直流侧功率极限解析式难以求得的问题,提出了直流侧功率极限的数值计算方法。最后通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对交流电网不对称下换流器传输功率极限进行了验证。功率极限值的给定,为合理分配多端直流配电网各端的功率,维持直流电压稳定提供了参考。     

柔性直流换流阀控制系统架构与通信安全性设计

柔性直流输电技术在国内国际上应用越来越广泛,柔性直流输电系统的规模和容量逐步提高。文中针对柔性直流输电控制系统,论述了控制系统各层级的功能,详细阐述了换流阀控制系统复杂的硬件架构和功能。针对阀控系统安全稳定运行问题,论述了阀控设备在功能架构、冗余备份、故障监视等方面的安全性设计方案。考虑到阀控系统复杂的硬件配置,重点研究了阀控设备内部的通讯问题;在阀控设备多层级间、多CPU间,除配置有实现上下级间数据信息交互的基本通讯链路之外,增设专用的通讯校验监视通道,实时监视通讯内容的正确性;将阀控内部的关键通讯故障问题与阀控设备故障相关联,避免因通讯故障导致更加严重的故障发生,为柔性直流换流阀安全可靠运行提供了保障。     

基于模量行波差异的柔性直流输电线路单端量保护方法

在柔性直流输电中,基于波形特征的行波保护在近端或对近端故障时易受后续行波影响,保护范围存在死区;且发生区外非金属性故障时故障处电压并非阶跃波,若以故障处电压为阶跃波开展原理研究,则也会影响保护的动作性能。针对以上问题,首先解析发生区内、外故障时故障处电压波形差异的原因,然后分析线模与零模电流之间的差异性,进一步得到反映区内、外故障的模量行波差异通项。为避免区外非金属性故障的影响,在此基础上利用不对称故障下行波的折反射特征,提出模量行波差异与折反射特征相配合的单端量保护方法。PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提保护方法能有效解决近端故障下保护拒动的问题且具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪声干扰能力,此外还避免了区外非金属故障的影响。     

基于电流行波突变特性的多端柔性直流线路纵联保护

在柔性直流输电线路中,广泛应用行波保护作为主保护。但行波保护作为单端量保护,耐受过渡电阻能力有限。因此,针对高阻接地故障使得柔性直流输电线路主保护故障识别灵敏度降低问题,提出了一种基于电流行波突变特性的快速纵联保护方法。首先,通过分析线模电流行波在线路上的传播过程,推导出区内外故障时线路两端线模电流行波突变特征。然后,利用最小二乘法对线模电流行波拟合构造保护主判据,并结合启动判据、选极判据构成纵联保护方法。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建四端柔性直流电网模型进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的保护方法能快速可靠识别区内外故障,能耐受300 过渡电阻和30 dB高斯白噪声,并且对采样频率和通信要求低。     

柔性直流输电系统MMC换流阀闭环充电策略

随着柔性直流输电系统的快速发展与广泛应用,其启动工况愈发具有多样性,MMC换流阀传统开环充电策略需要综合考虑系统状态变量进行参数配置,且配置难度大。由此提出了通用性的换流阀闭环充电控制策略,无需检测系统状态即能将子模块稳态电压控制在额定值,具有较好的适应性。首先,分析了柔性直流输电系统的三类充电回路及主动均压充电策略。其次,基于子模块特性不一致的均压需求分析,提出了完整的通用性闭环充电策略及对应的柔性直流输电系统的协调启动策略。最后通过PSCAD/EMTDC搭建了三端直流电网模型,仿真验证了闭环充电策略。结果表明闭合充电策略通用于各类换流站的启动充电过程,且可将子模块电压平稳充电至额定值,同时不存在桥臂过流及子模块过压等现象。     

直流输电控制与保护系统的工程镜像仿真方法

为了研究直流输电工程对电网的影响,针对直流输电控制与保护系统,提出了一种工程镜像仿真概念并研究了其实现方法。首先分析了工程镜像仿真的基本原理和关键技术。然后针对直流输电控制与保护系统典型开发平台SIMADYN D开发了工程镜像仿真工具New Link C组态软件平台,利用New LinkC完成了直流控制保护仿真程序功能模块的编制,并封装成能够被RTDS识别的直流控制保护仿真模块,与已有的RTDS系统元件仿真模块(如交流系统、换流变压器、换流阀、直流线路、滤波器等)构成RTDS闭环交直流实时仿真系统。最后以贵广Ⅱ回直流输电项目为例,对比分析了实际控制保护系统与镜像系统的暂态过程,结果表明,该镜像系统能准确反映实际控制保护Ⅱ系统的运行特性,可替代实际控制保护系统进行直流输电工程的仿真研究。     

用于弱电网互联的柔性直流输电系统双端构网型控制

针对常规跟网型控制下柔性直流输电系统不具备电网频率支撑能力、弱电网运行能力差的问题,提出了一种柔性直流输电系统的双端构网型控制策略。利用直流电容的动力学特性,将柔性直流输电系统模拟为同步电动机-连轴-同步发电机运行,使其具备良好的弱电网运行能力与电网主动支撑能力。在此基础上,设计了柔性直流输电系统的电网故障穿越策略。在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真验证,结果表明所提柔性直流输电系统的双端构网型控制策略具备弱电网适应能力、快速潮流调节能力、电网频率主动支撑能力以及电网故障穿越能力。