一种交直流混合输电系统直流侧双极故障保护策略

为进一步分析含柔性直流输电(MMC-HVDC)的交直流混合输电系统的故障特征,基于交直流混合输电系统和模块化多电平换流器(MMC)的拓扑结构,推导了MMC的数学模型,研究了直流系统双极短路的故障机理和故障特征,针对含MMC-HVDC的交直流混合输电系统的双极短路故障,设计了限流电路及闭锁换流站与交流断路器跳闸相结合的故障保护方案。以厦门市柔性直流输电系统为例,在PSCAD/EMTDC中搭建了交直流混合系统,并对保护方案进行了仿真验证。结果表明,提出的保护策略能有效地降低故障电流,提高系统稳定性。     

基于虚拟电感与限流器的柔性直流电网故障隔离方法

基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converters,MMC）的柔性直流电网能够支持大规模可再生能源的高效接入与可靠送出。为解决柔性直流电网发生双极性短路故障后短路电流上升速度快、峰值大的问题,文章提出了一种基于虚拟电感与限流器的柔性直流电网故障隔离方法。首先,在分析双极性短路故障电流特性基础上,基于虚拟电感限流控制实时改变换流器调制系数,控制MMC投入运行子模块数量,进而降低换流器出口电压,限制短路电流上升速率;然后,当故障电流到达限流器的动作阈值时,通过限流器支路换流与直流断路器（Direct Current Circuit Breaker,DCCB）协调配合抑制故障电流并隔离故障;最后,基于PSCAD/EMTDC电磁仿真平台建立三端柔性直流电网仿真模型,对双极性短路故障进行仿真分析。结果表明,文章所提方法可以快速有效地隔离柔性直流电网双极性短路故障,在直流断路器开断之前能够显著降低故障电流峰值,缩短故障隔离时间,并减小换流器闭锁风险,提高柔性直流电网运行的安全稳定性。     

基于模块化多电平换流器的高压直流系统直流侧故障限流技术研究

基于模块化多电平换流器的高压直流输电技术迅速发展,直流侧短路故障电流的限制与开断困难等问题已然成为研究热点.故障限流技术能够快速限制短路电流的峰值与上升率,为直流断路器的快速隔离提供有利条件.在现有混合式直流断路器基础上,提出2种快速限流的技术方案:新型直流故障限制器与直流断路器配合方案、结合限流电路的混合直流断路器方...     

基于暂态信号距离辨识的MMC-HVDC线路保护方案

针对柔性直流线路保护的主要技术难点直流故障的可靠识别和快速隔离,分析了基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流输电线路故障暂态量变化特征,发现线路内部故障时直流线路两端的电流量、电压量变化特征与区外故障时有较大差异。并通过暂态信号距离辨识得出互距离度构成线路保护判据。仿真验证表明,该方案原理简单、可靠性高,且不受系统参数及干扰的影响。     

模块化多电平柔性直流输电系统的直流侧启动方法研究

模块化多电平换流器的启动是系统正常运行的前提和基础,也是柔性直流输电系统运行过程中的重要环节。换流器交流侧为无源网络或待启动的有源网络时,启动过程需要增加辅助电源,增加成本和工作量。提出一种直流侧充电启动方法,通过不控整流预充电后子模块数递减方法解锁使子模块电容电压达到预先设定值,无需增加辅助电源,能有效限制充电过程中的电压和电流冲击。在PSCAD/EMTDC中搭建两端柔性直流输电系统模型,验证了该方法的可行性和有效性。     

柔性直流系统的交流侧故障穿越优化控制策略

基于模块化多电平换流器(Modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电在大规模的风电并网中具有广阔的发展前景,针对风电接入下交流侧故障时MMC的故障穿越能力进行研究,提出一种基于功率预测控制的交流侧故障穿越控制方法,通过新型瞬时功率理论建立功率预测控制模型及环流预测控制模型,并以上下桥...     

一种适用于风电外送的混合高压直流输电系统

整流侧采用模块化多电平换流器(MMC),逆变侧采用电网换相换流器(LCC)的混合高压直流输电系统可结合两者的优点,是一种适用于风电外送的新型拓扑。为弥补MMC无法清除直流侧故障的缺陷,可在整流侧直流线路上装设混合式高压直流断路器。针对单级接地和双极短路2种故障分析其故障特性和对系统的影响,并根据故障电流特性设计断路器时序控制策略。基于PSCAD仿真软件建立该输电模型并仿真分析其在稳定送端交流母线电压上的优势,然后验证所提故障特性分析,最后证明所设计的时序控制策略可有效清除直流侧故障。     

适用于大规模风、光直流送出系统的改进型MMC子模块拓扑

高压直流输电系统中多采用模块化多点平换流器,但传统半桥型子模块不具备直流故障自清除能力;逆阻型半桥子模块在换流器闭锁时,下管IGBT两端会出现过电压现象;部分新型直流故障自清除能力的子模块拓扑在闭锁后,故障阻断能力不强。文章将改进型子模块与半桥型子模块相结合,提出一种新型MMC桥臂设计方案,分析了其子模块的拓扑结构、各种运行工况和故障阻断机理,从耐压性与经济性两个方面,与其他经典的子模块作比较分析。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建双端21电平MMC直流系统模型进行验证,仿真结果表明,文章所提改进子模块拓扑能够快速有效阻断直流侧故障电流,且子模块下管IGBT两端不会出现过电压,兼具故障自清除与低损耗的特点。     

基于无源性控制的二极管钳位三电平VSC-HVDC

电压源换流器型高压直流输电系统(VSC-HVDC)采用多电平换流器结构能够提高系统传输容量并改善电能质量。基于无源性理论,构建无源性控制模型,通过对二极管钳位(NPC)三电平VSC-HVDC系统进行仿真,整流侧换流器采用定直流电压和单位功率因数控制,逆变侧换流器采用直接功率控制,实现三电平换流器的电容电压均衡控制和双侧换流器的独立控制。仿真结果证实了基于无源性控制的三电平VSCHVDC能够稳定地运行,并且具有稳态特性好、响应速度快、算法实现简单和鲁棒性强等优点。     

基于电压回升比的混合直流线路主保护新原理

由于混合直流输电系统电网换相换流器——模块化多电平换流器（line commuted converter - modular multilevel converter,LCC-MMC） 存在弱边界特性,电网换相换流器（line commuted converter,LCC）侧耐受过渡电阻能力较弱,导致现有的高压直流线路行波保护原理适应性不足。在定量分析直流线路边界特性和故障特征的基础上,针对LCC侧线模电压首行波波头的“尖峰-回落”特征,构建了基于线模首行波电压回升比的主保护新原理。通过计算保护时窗内电压跌落值和回升值之比判别故障区域,并提出了消除保护死区和识别雷击干扰的辅助判据。仿真结果表明,所提方案能在100 μs内实现故障选区,且对采样率、对侧电抗器数值、过渡电阻和雷击干扰等具有较好的鲁棒性,较现有行波保护原理具有明显的性能提升。