溪浙特高压直流输电工程交流滤波器投切异常分析及对策

在特高压直流输电工程中,交流滤波器为输电系统提供无功、滤除谐波,保证换流器正常起停、母线电压稳定和良好的电能质量,对于直流输电系统的安全稳定运行作用重大。本文以溪浙工程交流滤波器投切异常为例,分析了投切异常的原因,阐述直流输电工程无功控制滤波器投切策略以及针对投切异常所采取的改进优化措施。现场运行情况表明,优化后的交流滤波器投切正常,系统运行稳定、可靠。     

基于滤波规则的HVDC交流过电压快切滤波器控制策略

高压直流输电的换流器采用晶闸管作为开关器件,在传送有功功率的同时需要消耗大量的无功功率,因此需要配置无功补偿设备。如果换流器发生闭锁、紧急停运、功率回降或者连续换相失败,无功补偿设备不能及时切除,很容易产生交流过电压。传统的根据绝对最小滤波器和最小滤波器投切顺序表的交流过电压快切滤波器控制策略只能按顺序实现单组切除,严重故障时如果不迅速切除可能会引起直流闭锁。提出一种基于滤波规则的交流过电压快切滤波器控制策略,一次计算得到不同类型滤波器的切除数目,实现同时切除多组交流滤波器。仿真试验对两种控制策略进行了对比,仿真结果表明所提控制策略切除速度更快,抑制过电压效果更好。     

链式APF的功率平衡机理和控制策略研究

研究了链式有源电力滤波器(APF)各H桥之间的功率平衡机理,采用相量法分析了各H桥直流母线电压与逆变器交流侧输出电压的相互影响机理,设计了基于直流母线平均有功功率调节和有功偏差调节相结合的直流母线电压控制策略,通过仿真验证了直流母线电压均衡控制策略的有效性。动态模拟实验表明,链式APF对于无功和谐波负载均具有良好的补偿精度和动态响应速度,实现了各H桥直流母线电压的自均衡控制。     

云广±800kV直流系统滤波器组投切控制策略优化

云广±800kV直流换流站内交流滤波器组容量大、投切频繁,其控制策略的优劣将直接影响到直流系统、甚至整个电网的稳定运行。分析了云广直流系统用于控制滤波器投切的无功控制、电压控制和谐波性能控制,并讨论了双套直流站控系统故障情况下滤波器由极控接口屏6MD66进行控制的参数设定原则及实现方法。针对云广直流工程试运行期间滤波器控制出现的问题,提出了相关的优化控制逻辑建议。     

天广直流无功控制功能中Umax逻辑存在的风险分析及改进措施

±500kV 天广直流天生桥换流站无功控制功能中的 Umax (交流侧母线电压控制)设计逻辑中存在使交流滤波器频繁投切的风险,因此文章对该风险进行分析并提出有效的改进措施,对提高高压直流输电系统运行的可靠性有着重要的意义。     

混合多馈入直流输电系统交流故障下VSC暂态调压控制策略

混合多馈入直流输电系统逆变侧发生交流故障,会引起直流电压的跌落和直流电流的增大,严重时可能导致多回输电线路同时发生换相失败。为了依靠MMC四象限运行能力向受端交流系统提供电压支撑,在分析LCC连续换相失败机理和逆变侧交流故障特性的基础上,设计了基于快速无功-电压下垂控制的MMC暂态调压控制策略,并根据不同交流电压跌落程度,分别设计了其无功参考值的选取方法。交流母线电压跌落较小时,利用公共耦合母线电压跌落前后的差值确定MMC无功功率参考值。交流母线电压跌落较大时,通过建立LCC直流电流与MMC无功出力之间的关系,提出了由换相电压–时间面积理论计算抑制LCC后续换相失败直流电流限值的方法,并由此确定MMC外环无功功率参考值。最后,通过对不同严重程度的交流故障进行仿真对比分析验证了所提控制策略的有效性。     

SVC在高压直流输电换流站的应用研究

介绍了高压直流输电换流站无功控制(RPC)的原理,并针对弱交流系统条件下换流站安装的静止无功补偿器(SVC)控制策略进行了研究,提出了直流控制系统和SVC控制系统协调的控制策略.直流系统运行时,SVC采用开环+闭环的无功控制策略,并引入辅助电压控制.同时,采用暂态控制策略抑制换流站内交流滤波器组投切引起的暂态电压波动.直流系统未运行时,SVC采用电压控制,提高弱交流系统的电压稳定性.最后进行的实时数字仿真(RTDS)试验验证了控制策略的正确性.     

静止无功补偿器改善特高压直流运行性能仿真研究

云南-广东±800 kV特高压直流输电系统送端孤岛运行方式下,由于送端系统较弱,直流系统投切交流滤波器或电容器将会在换流母线上产生较大的电压波动,影响直流系统运行.利用实时数字仿真器(RTDS)和南瑞继保公司开发的直流控制保护系统建立了云南-广东±800 kV特高压直流输电系统闭环实时数字仿真系统,在此基础上对特高压直流输电工程中应用静止无功补偿器(SVC)抑制换流母线电压波动问题进行了详细的研究.仿真结果表明,利用SVC能够很好地抑制投切交流滤波器或电容器引起的换流母线电压波动,改善特高压直流输电系统运行性能,为解决国内特高压直流工程中类似问题提供了参考.     

特高压直流输电工程无功控制逻辑的优化

无功控制功能是特高压直流输电工程设计的重要组成部分,目的是满足换流站的直流系统无功需求、滤除交流侧谐波、保持交流侧母线电压稳定的要求。±800 k V普洱换流站是云广Ⅱ回特高压直流输电工程中的整流站,其直流站控系统中无功控制功能的电压有效性选择逻辑存在缺陷,文中提出了优化的措施,对特高压直流输电工程的可靠运行有着重要意义。     

换流站交流滤波器连续切除导致直流功率回降原因分析

无功控制是换流站直流控制保护的重要组成部分,主要用来控制交流母线电压与交流系统交换的无功,可实时对直流功率进行相应的控制。重点描述一起无功控制连续切除滤波器导致直流功率回降的事故,并对排查过程、暴露问题进行分析,提出相应反措及建议。     

特高压直流输电系统无功控制策略研究

介绍特高压直流输电系统中无功控制的滤波器的配置策略、滤波器投切顺序控制、滤波器限电流控制、无功控制和电压控制、滤波器无功控制及无功定置自适应控制、谐波性能控制、分离母线无功控制、CSD控制、无功和电压测量异常处理,零功率试验时无功控制处理,GammaKick控制,并进行必要的分析,提出了有利于现场运行的有效建议。     

MMC柔性直流换流站无功级联控制策略

模块化多电平换流器(MMC)可独立解耦调节有功、无功功率,使得柔性直流换流站具有在交流系统电压跌落工况下提供无功支撑的潜能。提出了MMC柔性直流换流站无功级联的控制策略,即将定交流电压控制和定无功控制级联,其中定交流电压控制包括桥臂电流辅助控制环节,并在故障清除后瞬间进行积分环节清零重置控制。以中国张北±500 kV四端柔性直流电网工程为例进行了仿真验证,结果表明相对于传统的定无功或定交流电压控制方式,柔性直流换流站无功级联控制方式可以兼顾电网稳态无功调节和暂态无功支撑等需求,快速平稳地输出无功功率,能在保证MMC设备安全的前提下提供暂态无功支撑,并缓解故障清除瞬间可能发生的暂态交流过电压。     

基于特高压直流输电无功调制的直流近区交流过电压优化控制策略

为解决直流输电工程外送功率受阻时直流近区交流电网出现的过电压问题,提出一种基于直流无功调制的直流近区交流过电压优化控制策略。首先,对直流输电系统外送功率受阻时交流系统过电压的机理进行了研究。其次,提出了通过短时提升健全极逆变侧关断角γ从而抑制工频电压升高乃至过电压的思路。最后,提出基于发电机无功调整和直流无功调制的过电压快速优化控制策略。该策略将近区发电机和健全直流总的无功调整量最小设为目标函数建立了非线性优化模型。同时,鉴于非线性优化模型迭代次数多、求解时间长、不能满足过电压紧急在线控制的缺点,又将非线性优化模型进行了线性化,并针对西南某实际电网利用GAMS优化软件进行了对比验证。结果表明,该过电压抑制方法可以有效抑制因直流外送功率受阻后产生的过电压,同时相对于非线性优化模型,线性优化模型的求解时间大幅减少,在求解速度和控制精度上都能够满足工程实际的要求。     

±500kV换流站无功补偿运行特性与优化策略研究

换流站无功补偿是保证交直流系统正常运行的重要手段。文中研究了宝鸡换流站的无功功率平衡以及换流阀无功功率消耗的机理与计算方法,分析了该换流站在目前的“750 kV固定高抗与66 kV并联电容、电抗和±500 kV换流站交流滤波器补偿”配置模式下的无功功率补偿和系统电压调节过程。对66 kV侧投入并联电抗后,330 kV和750 kV母线电压的变化情况进行了仿真分析。同时,指出了±500 kV直流系统中交流滤波器的投切过程中存在的问题,对存在的问题提出了优化方案,并通过仿真对优化方案进行了验证。     

海上风电经柔性直流联网系统受端交流故障穿越协调控制策略

针对海上风电经柔性直流联网系统受端交流故障导致的直流过电压问题,提出了直流过电压协调抑制策略。针对单极直流过电压,通过合理切换双极MMC控制模式,可使故障极MMC主动维持直流电压稳定。并设计了风电场精确减载控制策略,以保证非故障极MMC满载运行,从而降低单极MMC退出对受端交流电网的影响。针对双极直流过电压,设计了一种基于本地直流电压测量信息的风电场减载控制策略,即根据直流电压变化率及偏差量主动降低风电场有功出力,以抑制直流电压上升率及幅值。并提出了附加桨距角控制及其参数选取原则,使风电场与各换流站内电容共同维持直流电压稳定,提高系统故障穿越能力。最后,基于RTLAB OP5600实时数字仿真平台搭建了系统仿真模型。不同受端交流故障情况下的仿真结果表明,所提直流过电压协调抑制策略可保证直流电压在安全运行范围,维持系统安全稳定运行。     

多直流协调的新能源送端地区暂态过电压抑制策略

针对直流闭锁故障导致的高比例新能源多直流送端系统暂态过电压问题,文中首先分析多直流间的交互影响机理,引入多馈出电压交互作用因子,揭示了直流闭锁导致其他健全直流近区域交流系统暂态过电压的根本原因。其次基于直流闭锁故障下调相机不同时间尺度的无功特性与整流侧换流母线电压的定量关系,在改进直流系统整流侧控制的前提下,于整流侧母线处投入调相机并以调相机暂态无功特性对其容量进行配置,降低了调相机所需投入容量。然后整合了调相机与整流器的无功调节能力,据此提出多直流、多无功设备协调配合的暂态过电压抑制策略。最后在PSCAD仿真平台中搭建两直流送端系统模型,验证了所提协调策略对暂态过电压的抑制效果以及调相机容量的配置效果。     

基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制

为了减少功率损耗和确保独立交直流混合微电网稳定运行,设计一种新的基于混合储能动态调节的分布式协调控制策略。通过检测直流电压和交流电压频率,该策略对连接交直流微电网的双向AC/DC变流器输出功率进行动态调节。混合储能中采用下垂控制自动调节蓄电池的输出功率,同时超级电容器迅速提供负荷功率的高频分量,以减小负载突变对蓄电池和母线电压造成的冲击。此外,在逆变器的下垂控制器中引入电压前馈补偿量来减小交流负荷的电压波动。最后,利用Matlab/Simulink搭建了混合微电网仿真模型。仿真结果表明,在不同工况下,该分布式控制策略均能控制混合微电网稳定运行及电压稳定。     

混合多馈入直流系统VSC-HVDC和滤波器的无功协调控制

为了减少常规直流输电(LCC-HVDC)的滤波器投切,充分利用柔性直流输电(VSC-HVDC)的无功调节容量和其动态调节无功的优势,提出一种适用于LCC-HVDC和VSC-HVDC电气距离较近情况下的混合多馈入直流系统的无功协调控制策略.分别分析了LCC-HVDC和VSC-HVDC的无功控制原理及其控制特点,基于滤波器投切和VSC-HVDC两者的无功控制优势,设计了混合多馈入直流系统的无功协调两级控制模块,达到减少滤波器投切,抑制暂态低电压和过电压的目的.在PSCAD/EMTDC中搭建混合多馈入直流系统模型并进行仿真验证,仿真结果表明所提协调控制策略的控制效果优于VSC-HVDC采用定无功功率控制和定交流电压控制.     

直流闭锁暂态过电压对风电外送影响及其抑制措施

高压直流输电系统直流闭锁引起的送端交流母线暂态过电压可能影响送端风火打捆交流系统风电机组的稳定运行。针对该问题,首先分析了直流闭锁引起暂态过电压的主要原因及其对风电机组造成的影响,然后阐述了直流闭锁动态过电压及保护动作过程,并利用由PSCAD中自带示例Cigre_Benchmark改进的双极高压直流输电系统模型仿真分析了直流闭锁的触发方式及其引起暂态过电压的过程机理。通过改进触发直流闭锁的紧急停机策略,减缓直流闭锁的触发过程,改变保护措施的触发顺序,并与安全控制系统配合来抑制送端并网母线的暂态过电压,以此来保证风电机组的稳定运行。基于PSCAD/EMTDC搭建了风火打捆高压直流模型,最后通过算例仿真证明了所提方法的有效性。该方法对于风火打捆高压直流输电系统的电压稳定性研究具有一定的参考价值。