高压直流输电受端换流站接入方案研究

分析了文山州电网现状和存在问题,对＂十三五＂期间的电力需求做出预测,根据规划电源和预测负荷,分析电力平衡情况,提出文山直流建设必要性;研究受端换流站接入电压等级、接入方案,提出推荐的换流站接入方案。     

三端无源网络柔性直流输电的仿真研究

就柔性直流输电对多端无源网络供电及其故障情况进行了简单的探讨。首先进行了系统模型的搭建;然后进行了控制器的设计、控制策略的选取;最后运用PSCAD软件进行了正常运行以及系统无源网络侧发生短路故障两种情况的仿真。仿真结果表明,建立的三端无源网络柔性直流输电系统,可以灵活地向无源网络输电,当发生故障时,也能较快恢复。     

柔性直流换流站顺序控制方案研究

提出了柔性直流换流站顺序控制功能实施方案:直流系统顺序控制由直流控制系统实现,不配置独立设备; 交流系统顺序控制由站控层设备、控制层设备及一次设备传感器共同实施,具体由一键顺控主机实现相关功能.还提出了断路器与隔离开关双确认防误逻辑方案.     

舟山多端柔性直流输电工程换流站绝缘配合

换流站的绝缘配合是柔性直流输电工程实施的关键技术之一,其研究对换流站设备设计、选型、制造和试验具有重要的指导作用。为合理确定舟山多端柔性直流输电工程各换流站设备的绝缘水平,提出了换流站的避雷器布置方案,计算确定了相应避雷器参数及保护水平,给出了换流站设备推荐的绝缘裕度,并根据选取的设备绝缘裕度最终确定了换流站各设备的绝缘水平。文章给出了3种不同避雷器布置方案下的绝缘配合结果,结果表明不同避雷器布置主要对桥臂电抗器端子间的绝缘水平有较大影响,方案1下桥臂电抗器端子间的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平分别为450 kV和325 kV;方案2和方案3的避雷器布置下,桥臂电抗器端子间的绝缘水平相同,雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平分别为750kV和550kV。除桥臂电抗器外,3种方案下换流站其他设备推荐的绝缘水平均相同,换流站联结变压器阀侧交流设备的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平取为650 kV(或750 kV)和550 kV,桥臂电抗器阀侧交流设备的雷电和操作冲击绝缘水平与联结变阀侧设备取为一致,换流站200 kV直流母线的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平建议取为650 kV(或750 kV)和550 kV,直流平波电抗器端子间的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平取为850kV(或950kV)和750kV。此外,文章还分析了3种避雷器布置方案的优缺点。研究结果可为该工程的建设提供重要依据,也可为其他相关工程提供参考。     

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。     

柔性直流换流站阀厅布置方案研究

柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可控关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。该技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点,在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电和城市电网供电等领域具有明显的优势;而阀厅是直流换流站工程的核心设计内容之一。文中综合考虑换流阀进出线选择,换流阀与直流场、阀冷、阀控间的连接布置,从设备布置、建筑、结构、暖通等多方面,研究了换流站阀厅布置方案,并最终提出柔性直流换流站阀厅布置的优化方案。     

舟山多端柔性直流输电工程换流站内部暂态过电压

舟山多端柔性直流输电工程建成后将成为世界上第一个基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的五端柔性直流输电工程。为研究各换流站的过电压水平,依托舟山多端柔性直流输电示范工程,详细分析了换流站交直流侧的过电压机理,建立了基于详细控制保护策略的五端柔性直流输电系统过电压仿真模型,计算了换流站联结变压器阀侧单相接地、桥臂电抗器阀侧单相接地、直流极线接地、直流平波电抗器阀侧直流母线接地和直流极间短路等故障在换流站关键设备上产生的过电压。结果表明：联结变压器阀侧交流母线上的最大过电压为360 kV;直流极线上的最大过电压为370 kV,直流平波电抗器阀侧直流母线的最大过电压为369 kV,避雷器CB和D承受的最大能量分别为1.258 MJ和1.655 MJ;星形电抗接地支路中性点上的最大过电压为188 kV;桥臂电抗器两端产生的最大过电压为235 kV。计算结果可为该工程换流站的绝缘配合研究以及相关设备的选型、试验等提供重要依据。     

南澳多端柔性直流输电示范工程系统接入与换流站设计方案

南澳多端柔性直流输电示范工程(简称为南澳柔直工程)是世界上第一个VSC-MTDC工程。介绍了南澳柔直工程的系统接入设计方案和换流站设计方案。该工程在南澳岛上建设2个直流送端换流站(金牛站和青澳站),在大陆塑城变电站附近建设1个直流受端换流站(塑城站)。将岛上的风电经柔直线路“青澳—金牛”和“金牛—塑城”送出,并在塑城变电站接入交流系统。通过三种方案的比较,决定换流站接地方式为：联接变压器采用△/Yn 形式,在阀侧设置Y接变压器中性点电阻以得到接地点。按功能分区明确、工艺流程紧凑、节能和协调周围环境的原则设计了换流站电气总平面布置方案。     

南澳多端柔性直流输电示范工程仿真和测试

南澳多端柔性直流输电示范工程（简称南澳柔直工程）是世界上第一个VSC-MTDC工程。对该工程柔直换流器满载运行时谐波和损耗水平进行测试,结果表明柔直换流器产生谐波电流小,对交流电网电压畸变率基本无影响,换流器损耗在额定功率的1%左右。对换流器的有功和无功阶跃、风电场通过纯直流系统并网、系统功率反转和三端功率升降进行了仿真研究,结果表明南澳柔直工程构成了灵活可控的三端直流输电网络,能将南澳岛风电场的风电接入电网并保持自身和相关电网稳定运行。     

大连柔性直流输电工程的系统设计

大连跨海柔性直流输电重大科技示范工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程。提出了大连柔性直流换流站的主接线方案、基本控制策略、主回路及主设备技术参数、绝缘配合方案和设备绝缘水平,形成了柔性直流的整体技术方案,对同类工程的系统设计提出了完整的设计方法和思路,对于推动我国柔性直流技术的进步和工程应用具有重要意义。     

电流源型混合直流输电系统建模与仿真

为解决传统直流输电系统换相失败问题,针对电压源型混合直流输电系统存在直流故障难以处理、平波电抗与直流电容容易产生谐振、无法进行潮流反送等缺点,分析了一种新型电流源型混合直流输电系统,其特点是整流侧采用传统的电网换相换流器,逆变侧采用基于全控型器件的新型电流源型换流器。重点推导了电流源型换流器在dq旋转坐标系下的低频和稳态数学模型,并设计了相应的控制器和控制策略。在PSCAD/EMTDC中以葛南直流系统为基础搭建了电流源型混合直流系统。详细阐述了启动和潮流翻转的步骤和过程,测试了逆变侧发生三相短路故障下系统的响应和恢复特性,研究了系统的直流故障自清理能力和重启动策略。仿真结果表明,该系统具有良好的性能,是直流输电系统在远距离、大功率应用领域一种可行的改进方案。     

适用于电压源换流器型高压直流输电的模块化多电平换流器最新研究进展

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)为多电平换流器家族中的一员,其技术特点非常适用于电压源换流器型高压直流(voltage source converter high voltage direct current,VSC-HVDC)输电领域。为了分析MMC的最新研究进展,首先介绍了MMC的拓扑电路及其工作原理,分析了其技术特点和应用领域,比较了其相对于传统2电平和3电平VSC拓扑的优势所在。然后分别从MMC的数学模型、调制策略、子模块电容均压、预充电、内部环流、控制方面、换流阀试验以及其在VSC-HVDC系统中的工程应用等方面,回顾了MMC目前在国内外的最新研究进展和工程应用现状,并指出了MMC自身的缺点和今后亟待研究的关键问题。已有的研究表明,MMC在电力系统中有着广阔的应用前景,是未来高压直流输电技术的一个重要发展方向。     

直流输电系统电压源换流器直接功率控制研究

随着全控型电力电子器件的成本降低和技术不断成熟,电压源换流器技术在直流输电领域得到广泛应用。基于矢量表的直接功率控制由于其结构简单、动态响应快、参数鲁棒性好和无需电流内环整定等优点而得到了国内外学者的广泛关注。研究一种应用于直流输电领域基于直接功率控制的电压源换流器,提出一种有效的控制矢量表,具有很好的稳定性和动态响应。最后以仿真结果验证所提矢量表的有效性。     

一种适用于电压源型换流器多端直流输电系统的协调控制策略

提出了一种适用于多端柔性直流输电系统的协调控制策略。在协调控制中采用分段系数电压斜率控制,提高了直流网络在发生不同程度的功率变化时的运行稳定性;在换流站本地控制中采用无差拍直接功率控制,提高了功率响应的速度和控制精度。最后通过Matlab/Simulink建立多端柔性直流输电系统的仿真模型,验证了策略的有效性。     

轻型直流输电在海上风力发电并网中的应用

比较海上风电场的并网方法,说明了轻型直流输电技术在连接风电场与电网方面具有的独特优势。在换流站的d-q解耦控制基础上,研究设计了轻型直流输电控制器,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件,对海上风电场的轻型直流输电模型进行仿真。仿真结果表明,轻型直流输电能很好地承担海上风电场的并网工作,并且具有快速的电流响应特性和鲁棒性。     

基于模块化多电平高压直流输电系统接地故障特性仿真分析

模块化多电平电压源换流器型高压直流输电采用子模块级联结构,解决了开关器件直接串联所带来的动态均压问题,同时具有输出电压波形品质高、开关频率和损耗低等诸多优点,因此成为极具市场应用价值的输电技术之一。在故障时,工作机理、调制策略和拓扑结构的差异导致系统呈现出与传统直流和电压源换流器型直流输电不同故障特性。分别以交流系统侧、阀侧和直流侧接地故障为例,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型基础上,针对联接变压器绕组不同接线方式,分析其不同故障特性以及对系统运行的影响,并提出了应对策略。     

一种电压源型高压变频器的检测方法研究

高压变频器在现代工业企业中发挥着重要的节能降耗作用,应用也越来越广泛,当变频器出现故障后,需要尽快定位故障元件并采取有效的措施,但是由于故障形式的多元化,往往不能一针见血,多次的故障会对高压电源系统的稳定性带来一定的安全威胁。为此以国产6 k V,6级级联电压源型变频器为研究对象,提出一种脱离高压电源系统、施压低压电源的变频器检测方法,适用于故障排查和检修检测。     

适用于多端柔性直流输电系统的优化下垂控制策略

电压下垂控制策略适用于换流站数目较多以及功率波动频繁的多端柔性直流输电系统,针对下垂系数计算繁琐、个别换流站功率越限及下垂系数对控制性能影响等问题,提出了优化下垂控制策略。该策略以优化下垂系数为基础,结合电压裕度控制,给出有功功率—电压特性曲线,实现了功率的合理分配。在MATLAB/Simulink下搭建的四端柔性直流输电系统仿真表明,该控制策略可以避免下垂系数设置不当造成的控制问题,能够合理分配各换流站有功功率,快速稳定直流母线电压。     

合成试验方法在VSC-HVDC换流阀短路电流试验中的应用

合成试验方法是用多套电源分别提供试品在试验中所需应力的试验方法。为检验由模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)构成的电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)换流阀设计的正确性及其对暂态工况应力的耐受性,研究了MMC阀暂态运行试验的试验方法,分析了与过电流关断试验和短路电流试验相关工况的应力,提出了2种等效试验方法,并将合成试验方法应用于试验电路的设计中,给出了试验电路与实际工况下阀的应力波形,结合关键应力等效性分析,验证了上述试验方法和试验电路的正确性和有效性。