交流系统改接线对葛洲坝换流站运行的影响

根据三峡送出系统规划葛洲坝换流站交流系统将改行接线,接入三峡系统,其电网结构、换流站正常运行电压、背景谐波、谐波阻抗等条件都发生重大变化,需要校核新条件下的阀短路电流、无功控制、交直流各种运行方式下交流滤波器的性能和稳态额定值。为此结合原葛南直流系统设计参数和新的系统条件,重新计算了换流阀短路电流,采用无功控制计算程序重新校核了滤波器的投切点,对新的网架进行了谐波阻抗等值,对改接线后葛洲坝换流站交流母线背景谐波电压进行了24h连续监测,校核了各种运行方式下的滤波器性能和定值。葛洲坝换流站交流系统改接线校核计算表明,除个别极端运行方式外,葛南直流系统在新的接入系统条件下均能保证安全稳定运行。     

MMC对交流系统三相短路故障短路电流影响的机理研究

该文从柔性直流输电系统运行控制原理出发,分析得到柔性直流电网换流站近区发生三相短路故障后,换流站提供短路电流的特征,并在PSCAD上搭建模型进行仿真验证。研究发现,短路故障发生后,柔性直流换流站呈电流源特性,提供的短路电流分为暂态过程和稳态过程两个阶段。故障发生控制系统响应后,换流站提供的短路电流是三相对称交流量,不存在直流分量。短路电流暂态过程与换流站的控制参数有关,而短路电流稳态值的大小与换流站的控制方式、运行模式以及换流站控制器的控制参数密切相关。该研究可以为今后柔性直流输电工程建设中控制参数的设定,以及柔性直流输电工程换流站接入点的选择提供参考。     

计及换流站闭锁的多端直流系统限流电抗器优化配置策略

多端直流系统故障电流上升速度快,仅靠直流断路器无法可靠隔离故障,需要配置故障限流器降低故障电流上升速度.目前,多端直流系统故障限流器配置方法大多未考虑故障后换流站闭锁的情形.文中提出了一种计及换流站闭锁的多端直流系统限流电抗器(CLR)优化配置策略,给出了换流站闭锁方案,以减小换流站闭锁对交流电压的影响.提出用于优化配置分析的故障位置选取方法,可以获得最严重故障场景,从而保证了最终的CLR配置方案最优.基于柔性四端直流系统,详细分析了2种不同场景下CLR的优化配置.结果表明,所提策略能够得到不同换流站闭锁情形的CLR优化配置方案,可为实际直流电网工程的CLR配置提供参考.     

海上风电场多端高压直流输电系统母线电压控制策略

基于电压源型换流器的电压-电流特性研究了电压下垂控制策略。为解决下垂控制在风功率注入较低时,直流线路功耗相对较大的问题,采用引入障碍函数的内点算法研究了一种基于最优功率潮流的电压控制策略,实现母线电压稳定,并调整系统以最小的线路功耗输送电能;故障时系统切换至下垂控制,实现换流站的自主协调控制。最后,以4端输电系统为例,采用MATLAB编程和Optimization Tool计算系统稳态运行点,验证2种控制策略的有效性;结果表明,所提策略能够实现多端直流输电系统换流站间的电能分配,而最优电压控制为网侧换流站提供更为合适的电力调度电压参数。     

VSC-MTDC输电系统的直流侧运行特性分析与稳态工作点计算

由于换流站数目、控制模式以及指令值的不同,电压源换流器型多端直流(voltage source converter based multi terminal dc,VSC-MTDC)输电系统在实际运行中具有多种运行方式,并且随着电网运行条件的变化,VSC-MTDC输电系统的运行方式也随之改变。因此,直流运行中心需要根据换流站运行特性、电网条件和系统参数等快速确定VSCMTDC输电系统运行控制模式与系统状态量,这对系统调控和安全运行具有重要意义。基于此,分析主导换流站、辅助换流站、定有功功率控制换流站和风电场换流站的直流电压–电流运行特性,推导各换流站在不同控制模式下的特性方程,给出各换流站不同控制模式下的电气量范围。接着,提出VSC-MTDC输电系统稳态工作点的计算方法,完善换流站的控制模式修正方法。最后,以典型的五端直流输电系统为例,Matlab编程验证了直流运行特性分析方法和稳态工作点计算方法的准确性;计算结果表明,该稳态分析方法能够快速准确地计算出VSC-MTDC输电系统的稳态工作点。     

无刷直流电机无磁链观测直接转矩控制

根据无刷直流电机的特点,在其直接转矩控制中,可以省去磁链观测环节.分析了无磁链观测条件下无刷直流电机电压矢量和电机转矩之间的关系,根据二者之间的关系得到最优电压矢量的选择依据,选择最优电压矢量直接控制转矩.根据无磁链观测条件下电机转矩和电流的关系,通过对转矩的控制实现对电流的限制.仿真和实验验证了最优电压矢量选择依据的正确性和电流限制方法的有效性,实现了无磁链观测条件下电机转矩的直接控制,为提高无刷直流电机直接转矩控制系统的性能提供了理论依据.     

降低三端直流系统入地电流与功率损失的换流站电流调整策略

含接地极系统的多端双极直流系统不允许长时间带较大入地电流运行。在受端单极退出工况下,需要兼顾降低各换流站接地极电流与弥补停极换流站的功率损失。基于并联型双极三端直流系统,文中提出一种受端单极退出工况下的换流站电流调整策略。首先,通过调节各换流站两极电流降低入地电流,再利用空闲直流线路/备用线路作为金属支路,将停极受端的入地电流转移至相邻换流站的接地极上,最后降低相邻换流站的直流电流,从而转移相邻换流站部分功率以支援停极受端。基于PSCAD/EMTDC对所提策略进行仿真验证,由仿真结果可知,所提换流站电流调整策略能够将入地电流控制在安全水平,并减少停极受端直流功率损失。     

海上风电柔性直流输电变流器控制与试验系统设计

简要介绍了柔性直流输电系统的控制方法,基于三相静止对称坐标系和dq同步旋转坐标系建立了柔性直流输电系统换流站数学模型,采用双闭环直接电流控制方法,设计了以tms320f28335作为dsp控制芯片,由dsp输出的信号控制三相两电平变流器逆变与整流波形。在换流站级控制采用双闭环直接电流控制,基于换流站的dq模型分别控制d轴和q轴电流实现对有功和无功功率的分别控制,减小了控制环节的稳态误差,完善了控制环节的动态特性。解决了海上风电由于其间歇性和不确定性在并网过程中引发的谐波污染、电压间断和波形闪变等问题。试验系统主要测试整流端输出的母线电压电流特性和逆变端输出的并网电压电流特性,以及对功率的控制特性,达到了较好的整流和并网效果。     

海上风电柔直换流站负序电流参考值选取及保护适应性分析

对于海上风电经柔性直流送出系统中的交流汇集线路,线路两侧均为电力电子换流器,故障电流受换流器控制影响呈现幅值受限且相位不定的特征,常规继电保护难以适应。针对海上模块化多电平换流器（MMC）换流站,采取负序电流抑制与负序电流注入两种控制策略,分析了电流差动保护的适应性。当海上MMC换流站采取负序电流注入的控制策略时,电流差动保护可靠性与负序电流参考值大小密切相关,因此以提升差动保护可靠性为目标,提出了海上换流站负序控制电流参考值的确定原则,并进一步考虑负序电流参考值大小对交流汇集线路过电压的影响,最终确定了负序电流参考值的最佳选取范围。最后,在PSCAD/EMTDC中构建了相应的电磁暂态仿真模型,验证了所提负序电流注入及负序电流控制参考值选取原则的有效性和可行性。     

基于自适应下垂调节的VSC-MTDC功率协调控制EI北大核心CSCD

多端柔性直流输电系统(voltage source converter multi-terminal DC system,VSC-MTDC)中各换流站的功率协调控制是至关重要的。采用传统的下垂控制时,电压功率只能按特定的斜率分配。然而,换流站功率实时变化,且根据电流方向变化不同换流站的功率裕度也不同。为了防止单个换流站功率裕量不足而影响系统功率分配,提高VSCMTDC的稳定性,文中提出一种适用于功率共享的自适应下垂控制方法。根据直流电压变化的大小及方向,实时调节下垂系数,使系统中采用下垂控制的换流站可根据自身功率分配能力灵活参与功率调节,达到功率的最优分配。同时结合定直流电压控制和所提自适应下垂控制,提出一种通用的VSC-MTDC功率协调控制策略。该方法考虑了各个换流站的动态功率裕度,无需站间通信,响应速度快,能在各个控制模式中平滑切换,对所有拓扑结构的多端系统均适用。基于PSCAD/EMTDC进行了仿真验证,同时,搭建了四端直流输电实验平台,通过仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

基于V-I特性的多端柔性直流输电系统的控制策略

针对典型的分布式电站如大型海上风电场的柔性直流输电接入和控制问题,本文建立了一个具有两个发送端和两个接收端的多端柔性直流输电系统,说明了针对该多端直流输电系统的框架结构与运行原理,给出了一种各个换流站之间的协调控制策略.该控制策略对送端换流站采用定交流电压与定频率控制,对受端换流站,通过分析其直流网络特性,并基于受端换流站的电压-电流(V-I)特性曲线,得到了各受端换流站吸收的功率之比与其V-I特性曲线的斜率之间的关系.在此基础上提出了一种在电压外环采用比例控制的方法,推导得出了比例系数与受端换流站的V-I特性曲线的斜率之间的关系,给出了调节功率分配的方法.通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该控制方法的正确性,仿真表明该控制方法具有良好的稳态特性和动态性能.     

±800kV龙门换流站共用接地极运维风险分析及策略优化

龙门换流站与新东直流东方换流站和牛从甲乙直流从西换流站四回共用田源接地极,接地线路电气设备众多,运维风险未知.结合接地极线路接线方式及主要电气设备,分析存在的入地电流引起换流变中性点直流偏磁、共用接地极导致站内接地网过流保护动作及接地极刀闸地刀联锁关系不完善的运维风险,有针对性地提出了控制入地电流大小及时间、在主变中性点增加隔直装置、金属大地回线方式转化时需明确共用接地极无入地电流等优化策略.     

基于自适应下垂调节的VSC-MTDC功率协调控制

多端柔性直流输电系统(voltage source converter multi-terminal DC system,VSC-MTDC)中各换流站的功率协调控制是至关重要的。采用传统的下垂控制时,电压功率只能按特定的斜率分配。然而,换流站功率实时变化,且根据电流方向变化不同换流站的功率裕度也不同。为了防止单个换流站功率裕量不足而影响系统功率分配,提高VSCMTDC的稳定性,文中提出一种适用于功率共享的自适应下垂控制方法。根据直流电压变化的大小及方向,实时调节下垂系数,使系统中采用下垂控制的换流站可根据自身功率分配能力灵活参与功率调节,达到功率的最优分配。同时结合定直流电压控制和所提自适应下垂控制,提出一种通用的VSC-MTDC功率协调控制策略。该方法考虑了各个换流站的动态功率裕度,无需站间通信,响应速度快,能在各个控制模式中平滑切换,对所有拓扑结构的多端系统均适用。基于PSCAD/EMTDC进行了仿真验证,同时,搭建了四端直流输电实验平台,通过仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

双极短路故障下海上风电MMC-HVDC并网系统的暂态运行特性

双极短路故障作为最严重的直流系统故障,研究该场景下海上风电模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)并网系统的暂态运行特性对于系统的断路器配置与控制方案设计有着重要意义.首先分析了直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB)未动作时换流站短路电流的产生机理,并提出了风电场侧与电网侧交、直流短路电流的计算方法.其次,研究了计及DCCB控制作用下换流站交、直流侧暂态电压、电流特性,并考虑了风电场运行工况和限流电抗参数对其暂态特性的影响.最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了全系统的电磁暂态模型,通过仿真分析了双极短路故障下有无DCCB控制时换流站的暂态电压、电流特性.研究表明:所提短路电流计算方法具有良好的精度,且DCCB动作后风电场侧交、直流电压恢复速率与其输出有功功率呈正相关关系.该研究工作可为系统的电气设计、断路器选型提供理论依据,也可为系统故障恢复阶段控制方案的制定奠定基础.     

交流不对称多端柔直受端换流站交互影响分析与抑制方法

对于多端柔性直流(modular multilevel converter multiterminal direct current,MMC-MTDC)输电系统,单个受端换流站交流侧不对称不仅会导致MMC阀侧交流电流失衡,而且可能引发直流线路电压、电流和传输功率出现二倍频波动,此类扰动会影响到其他换流站的稳定运行。针对此问题,首先分析了采用不同控制模式的受端换流站间二倍频扰动交互影响机理,发现较直流电压控制MMC而言,采用下垂控制的MMC受到的扰动影响程度更大。而后,为减少受端换流站间二倍频扰动交互影响程度,构建一种受端换流站通用改进控制策略,通过对MMC阀侧电流和桥臂能量的平衡优化控制,实现了平抑受端站间直流电压、电流和功率扰动的目的。最后,基于RT-LAB5600实时在线仿真平台,搭建四端MMC-MTDC系统仿真模型,验证了所提受端换流站改进控制策略的有效性。     

应用于DFIG风电场的VSC-HVDC控制策略

随着风力发电的快速发展,如何连接风电场和电网成为至关重要的问题.研究了基于双馈感应电机(DFIG)的风电场连接方式及控制策略,通过与交流输电和电流源型高压直流输电(CSC-HVDC)的比较,说明电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)技术在连接风电场与电网方面具有独特优势.在换流站的dq解耦控制基础上,对DFIG与VSC-HVDC的换流站的控制设计进行了研究.利用PSCAD/EMTDC平台对该方案进行了仿真研究.仿真结果表明,该方案可以实现一个换流站连接多台DFIG的结构,并具有良好的控制效果.     

±1100kV分层接入换流站短路电流计算及地网设计研究

短路电流计算及接地设计是工程设计的重要内容,对换流站的安全稳定运行具有重要意义。基于±1100 k V分层接入的特高压古泉换流站,对各种短路电流进行了计算,并在考虑了避雷线、变压器中性点等对短路电流的分流作用后,计算了换流站的入地短路电流。根据入地短路电流计算结果,给出了换流站接地网设计方案及其安全性评价。对于分层接入的换流站,应对不同的交流母线,基于换流站各类运行工况计算不对称短路电流,并取最大值校验地网设计指标。     

优化电压偏差的换流站站用变压器分接开关控制方法

换流站站用变压器的分接开关挡位控制对电压调节起到关键作用。介绍了某±500 kV换流站站用变压器有载调压分接开关控制器的运行异常概况,分析了现有控制方法在级电压偏差和最优挡位控制方面的不足,找出了不能将电压偏差缩减至最小的原因。提出了一种以满足实际误差与调挡需求的偏移量为启动判据,以低压侧线电压的最小误差平方值为目标,寻找最优挡位的控制方法。最后,结合换流站中压配电母线电压的运行状况,从适应电压波动能力和控制计算复杂度两方面评价了该方法的控制效果。     

柔性直流输电系统的振荡模式分析

针对柔性直流(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)输电系统的稳定性问题,分别在电压源型换流站(voltage source converter,VSC)采用不同控制策略时建立了两端VSC-HVDC详细的状态空间模型,全面分析了VSC-HVDC的振荡模式。在不考虑锁相环的情况下采用特征值法计算系统23阶状态矩阵的特征值和阻尼比,基于模态频率和参与因子分析,甄别出VSC-HVDC的主要振荡模式。结果表明,该系统主要包含直流侧的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)模式、q轴电流的SSO模式和定有功功率换流站交流侧d轴电流的超同步振荡模式。当换流站有功功率类控制为定有功功率时,考虑到VSC-HVDC的振荡模式最少、阻尼比最大,定交流电压控制要优于定无功功率控制;当换流站定直流电压控制时,定交流电压控制与定无功功率控制对振荡模式的影响基本相同;VSC-HVDC大部分振荡模式主要与定直流电压控制环节和定有功功率控制换流站的状态变量相关,主要受该侧换流站控制环节的影响。     

HVDC系统中换流站的辅助模糊控制

在换流站两侧传统的P—I型电流调节器、电压调节器基础上分别引入辅助控制变量，该辅助控制变量由模糊逻辑控制器生成。用传统控制与模糊控制分别对三机系统进行的仿真结果表明，与传统控制方法相比，当交流系统受到扰动后，模糊逻辑控制能改善换流站直流电流的恒定性，而且提高了交直流系统的暂态稳定性。