特高压直流分层接入交流电网

<正>特高压直流分层接入交流电网,其逆变站采用分层接入1000 kV及500 kV交流电网的方式,可实现特高压直流功率输送的优化,提高受端交流系统电压支撑能力,引导潮流合理分布。锡盟-泰州±800 kV特高压直流属于多端直流输电模式。该工程的特高压泰州换流站是世界上首座千万千瓦级分层接入1000 kV和500 kV     

弱网直流输电系统起动方式研究

针对受端是弱交流系统的直流输电系统,上海-嵊泗直流输电工程为研究对象,模拟研究了如何通过调整控制策略,增加相应的频率控制环节,使受端为弱交流系统的直流输电系统在不同的运行方式要求下,随着系统动态负荷的增加稳定地起动。同时,研究中结合了系统无功能量平衡和系统运行稳定性的要求,分析了各设备状态,如滤波器、调相机和发电机等,最终在保证交流系统稳定、安全运行的同时得到受端为弱网的直流系统最优起动方式。     

背靠背直流输电的交流电网故障计算模型研究

背靠背直流输电系统由于两侧换流器联系紧密,在一侧交流电网发生故障时会对另一侧交流系统造成影响。现有的故障计算模型并不适用于背靠背直流,为此,在计及直流系统控制特性的换流器等值模型基础上,分析了背靠背直流系统中谐波传变特性和两侧交流电网间的故障影响机理,并建立了背靠背直流系统故障计算模型;利用该模型结合双端交流电网网络结构以及故障侧的边界条件,提出一种含背靠背直流输电的电网故障分析方法。将所提出的故障计算模型应用于灵宝背靠背直流输电模型的故障分析计算,并与PSCAD/EMTDC软件仿真结果相比较,结果表明所提模型和方法是有效的。     

风电经柔性直流输电系统接入电网研究综述

近年来,可再生能源特别是风电发展迅猛。对于距电网较远的风电场,经交流线路并网会引发并网点电压波动、故障穿越困难等技术问题。柔性直流输电(HVDC Flexible)为风电场,特别是距电网较远的风电场顺利接入系统提供了有力的支撑,因此越来越受到研究者的关注。文章总结了目前风电经柔性直流输电系统接入电网的相关文献,分双端和多端柔直两种拓扑,从控制策略、故障穿越和频率控制等方面展开综述。在此基础上,对现有研究进行了总结,并对未来可能的研究方向进行了展望。     

考虑锁相环动态的柔性直流输电机电暂态模型

在进行柔性直流输电系统的规划设计、调度运行以及稳定性分析与研究等工作时,离不开准确可靠的柔性直流输电机电暂态模型。柔性直流输电系统中,锁相环(phase locked loop,PLL)模块起着测量并向控制系统提供相位信息的作用,其对相位信息的测量不是完全理想的,而是存在动态过程。现有的柔性直流输电机电暂态模型中均忽略了锁相环对相位信息的动态测量误差,这与实际动态过程不符,在一定程度上降低了柔性直流输电系统机电暂态模型的仿真精度。该文分析了忽略锁相环动态对柔性直流输电系统机电暂态模型仿真精度的影响,并提出了在机电暂态模型中考虑锁相环动态的方法。通过与电磁暂态模型的仿真对比以及大电网算例仿真,验证了所提出的考虑锁相环动态后的柔性直流输电机电暂态模型的准确性和适用性。     

柔性直流输电的动态电流限幅控制

研究了对电压源变流器型高压直流输电系统(voltage source converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)的电压和电流的限幅控制。通过建立VSC-HVDC的离散化状态方程,分析电压、电流的稳态限幅控制和电流的动态限幅控制的关系,设计了电流可工作范围的预测方法。建立了VSC-HVDC的串级控制系统,用外环控制功率目标,内环控制电流,在两环间加入动态限幅环节。对VSC-HVDC系统的启动状态和接收电网发生接地故障进行仿真,仿真显示动态电流限幅措施可以大大减小系统的波动和恢复时间,说明动态电流限幅对提高控制系统动态响应速度有明显效果。     

多端柔性直流输电系统滑模电流控制策略

针对多端柔性直流输电系统(voltage source converter multi-terminal DC,VSC-MTDC)具有强非线性和不确定性的特点,提出了一种新型基于指数趋近律的滑模电流控制策略。直流输电系统换流站采用直接电流控制时的内环电流PI控制环节用滑模电流控制代替,与传统双闭环PI控制相比减少了一个内环PI控制环节,简化了系统的参数调节过程。在旋转坐标系下构造了以内环d轴电流、q轴电流误差为滑模面的滑模变结构控制器,并结合李雅普诺夫函数对控制系统的全局稳定性进行了分析,实现了在换流站因故障退出运行时,系统能保证功率的快速调节,在交流系统等效阻抗发生变化时,系统仍能维持直流电压的稳定。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了大规模海上风电场多端直流输电系统模型,将所提控制策略与传统PI控制策略进行了对比,仿真结果表明所提控制策略具有良好的动态性能和稳态性能。     

受端交流电网故障时多端柔性直流系统的功率再分配

对多端柔性直流输电系统中受端交流侧发生故障时的功率再分配进行了研究。通过改变受端非故障侧电压下降控制特性的有功定值,可实现各受端在不过载的情况下的功率再分配。运用PSCAD软件建立了三端柔性直流输电系统模型并进行了仿真,仿真结果表明,提出的控制策略在交流电网故障时可实现功率再分配目标,并能很好地保证系统直流电压的稳定和功率的平衡。     

特高压柔性直流内环电流异常原因分析及改进措施

锁相环是柔性直流输电工程控制系统的关键技术之一。针对龙门换流站极2低端阀组控制系统内环电流异常导致换流器闭锁的情况,通过对故障录波的深入分析,发现现有控制策略中锁相环存在功能缺陷,于是提出预防锁相环饱和的改进措施,并在实时数字仿真系统RTDS仿真试验平台上进行仿真测试,以保障昆柳龙多端混合特高压直流输电系统安全稳定运行。     

多端柔性直流输电系统接入某海岛电网的研究

多端柔性直流输电系统是理想的风电场与电网的联接方式。根据规划,将在某海岛建设多端柔性直流输电工程。岛上风电场及岛上负荷将经交直流混合输电线路与陆上交流电网实现互联,电网运行特性复杂。根据建设坚强智能电网的要求,需详细分析多端柔性直流输电系统的接入对电网影响。在PSCAD/EMTDC中搭建含多端柔性直流输电系统的交直流混合输电模型,分析混合输电方式下电网运行的稳定性。仿真结果表明多端柔性直流输电系统的接入增强了风电场出口处电压的稳定性,确保了风电的可靠输出。若交流线路由于故障或检修退出运行,与其并列运行的换流站改变功率传输模式,承担整个风电场功率的传输,提高了系统运行的稳定性。     

海上风电场采用柔性直流输电接入电网的控制策略研究

为了稳定海上风电场的交流电压,给出了一种基于RLC滤波器的送端VSC控制策略。讨论了通过转速控制器降低低频的轴系振荡。针对不同类型的故障,提出了风机故障穿越下的控制策略。在PSCAD/EMT-DC软件下,模拟了一个由双馈风机组成的150 MW风场通过VSC-HVDC并入系统。针对提出的控制策略进行了仿真,介绍了仿真结果。     

柔性直流输电系统研究

柔性直流输电是一种新型的高压直流输电技术,如今在全世界已被广泛使用。本文首先针对柔性直流输电的历史和研究意义进行了分析,比较了柔性输电相较于交流输电的优势。接着介绍了它的基本工作原理,对换流器的发展进行了回顾。同时指出了现在国内外相关学者的研究以及目前开展的柔性直流输电工程,最后探讨了柔性直流输电今后可能研究的重点。可以看到,柔性直流输电对未来的电力输送有着至关重要的作用。     

柔性直流输电网线路保护配置方案

受限于直流断路器开断能力,柔性直流电网的线路保护需要具有极快的动作速度。提出了柔性直流电网线路保护配置方案:主保护采用单端量保护原理以满足动作速度的要求,同时需要采取适当的解耦措施和故障选极方法,以及雷击、噪声等干扰的识别方法,以保证保护的可靠性;后备保护采用灵敏性较高的双端纵联保护原理,包括行波差动保护和基于无功能量的方向保护,在时序上与主保护配合,同时在直流侧故障时要能够先于交流侧保护动作。比较分析了柔直电网线路保护和传统直流线路保护、交流线路保护配置方案的异同,对于我国在建的柔直电网具有重要参考价值。     

多电平柔性直流输电在风电接入中的应用

大规模风电的发展和集中接入对输电技术提出了更高的要求,为此,基于d-q矢量定向直接电流控制,提出了一种柔性直流输电(VSC-HVDC)的有功功率控制策略,使柔性直流输电系统能实时调整输送功率的大小并保持风电场的稳定。在考虑风速波动和电网故障的情况下,对柔性直流输电和交流输电2种接入方式进行了分析比较。在PSCAD/EMTDC软件下对所提出的控制方法和2种接入方式进行建模和仿真。结果表明:当风速发生波动时,柔性直流输电两端公共连接点处的电压和受端直流电压都能控制在参考值上,输电功率与风电出力一致,送端直流电压随功率的波动而变化。与交流输电相比,柔性直流输电能将风电场电压更有效地控制在参考值上,发生故障时能有效稳定风电场的电压与频率。     

MMC柔性直流输电系统网侧故障时紧急功率支援控制

为了解决MMC-HVDC(Modular Multilevel Converter Based on HVDC,MMC-HVDC)交流侧系统故障时的过流问题,以及增强MMC换流器的低压穿越能力,通过对换流器功率数学模型及控制方式进行分析,发现了换流器有功和无功功率解耦的PI控制方式。提出了当交流侧发生对称和不对称故障时,通过控制PI值限制功率输出,同时由交流电压偏差有效值生成正负序补偿电流的紧急功率支援控制策略。将这种控制策略添加到电磁暂态仿真系统当中,当系统网侧发生对称或不对称故障时,利用数值仿真技术分析了换流器阀侧的电能质量。仿真结果验证了所提出的控制方法对故障时过流抑制的有效性,同时增强了换流器的低压穿越能力。     

海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时直流功率再分配策略

大容量海上风电场通过多端柔性直流输电系统接入主网是未来极具前景的并网方式。研究了岸上换流站故障退出运行后,基于电压源型换流器的多端直流输电系统(voltage source converter based multi-terminal HVDC,VSC-MTDC)直流功率的优化再分配策略。岸上健全换流站间的功率再分配可分为自消纳情景与无法自消纳情景。首先,针对自消纳情景,以减小潮流重分配对交流电网频率稳定影响为优化目标,合理地重新配置各受端换流站的控制器,使转移功率完全被故障端换流站所在交流电网消纳;其次,针对无法自消纳情景,保持故障端换流站所在交流电网内的其余健全换流站满发,并利用源侧风电场的桨距角控制以及虚拟惯量控制减小换流站退出功率冲击对岸上电网频率稳定影响。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建改造的39节点系统,所设计的直流功率再分配策略对系统频率稳定提升得到了验证。     

柔性直流输电系统的桥臂功率解析

该文从能量传递角度对柔性直流输电系统故障进行解析,提出了基于换流阀桥臂功率的柔性直流输电系统故障解析方法与新思路,为柔性直流输电系统交流故障、直流线路故障分析及瞬时能量平衡控制提供了解析基础和实用工具。首先,建立了交流系统故障等效电路,利用对称分量法推导在交流单相故障、双相短路故障以及三相短路故障下桥臂功率解析表达式,分析了交流故障下桥臂功率的变化特征;继而,从能量传递角度出发,建立了直流故障等效电路,推导了直流线路故障下桥臂功率解析表达式,分析了直流故障下桥臂功率的变化特征;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了柔性直流输电系统,把解析结果与仿真结果进行了对比,验证了该文所提解析方法的准确性。     

接入弱交流系统的背靠背直流输电系统控制策略改进

背靠背直流工程逆变侧采用定熄弧角控制时,整流侧和逆变侧耦合关系较强,但换流变压器分接开关动作次数少;而采用定直流电压控制时,耦合关系较弱但分接开关动作次数多。在分析相关控制策略优缺点的基础上,提出了改进控制策略,逆变侧通过熄弧角控制直流电压为指令值,直流电压指令值随直流功率变化,分接开关控制熄弧角在正常范围内。该控制策略保留了定熄弧角控制和定直流电压控制的优点。提出整流侧和逆变侧在分接开关动作时预估无功小组是否会因分接开关动作而投切,进而确定分接开关和无功小组动作的先后关系,防止了分接开关的反复动作。算例表明该控制策略可以减少背靠背工程无功小组投切和分接开关动作次数,减小逆变侧无功小组投切电压波动,适用于接入弱交流系统的背靠背工程,长距离直流输电工程也可以借鉴文中控制策略。     

柔性直流输电系统控制研究综述

柔性直流输电作为新一代直流输电技术,目前被认为是实现新能源并网和直流电网的极具潜力的输电方式,也是构建未来智能化输电网络的关键技术。柔性直流输电系统的控制是影响输电系统运行性能的关键因素之一。为此,针对柔性直流输电系统控制进行研究,首先概述了两端柔性直流输电系统接线及控制方式,着重分析了多端柔性直流输电系统的拓扑结构及其优缺点,介绍了多端柔性直流系统协调控制和功率优化控制的主要方法。然后讨论了柔性直流输电系统附加控制的多种方法,并分析了风电接入下柔性直流输电系统的控制。最后对未来直流电网构建中柔性直流输电控制技术的研究方向提出了一些建议,为后续的研究工作提供参考。     

柔性直流输电系统启动控制策略研究

基于MMC的两端及多端柔性直流输电系统,根据换流站充电策略的不同需要设计不同的启动模式,又由于不控充电过程中存在功率模块电容电压发散问题及多站启动时存在启动顺序等问题,需要合理的启动策略来保证基于MMC的柔性直流输电系统启动的安全可靠性。根据柔性直流输电系统换流站的充电策略分别设计了基于MMC的两端柔性直流输电系统的启动模式和多端柔性直流输电系统的启动模式。