多端直流输电技术及其发展

分析了多端直流输电系统的运行机理,概述了国内外多端直流输电的应用情况,并从多端直流输电系统的模型建立、控制策略、直流调制、潮流计算以及基于VSC的多端直流输电技术等几个方面综述了国内外在理论方面的研究成果,展望了多端直流输电技术的发展趋势,认为多端高压直流输电也是我国大区电网发展中值得考虑的一种电网互联模式和可供选择的输电方式。     

VSC的多端直流输电系统的控制策略

采用电压源换流器(VSC)的新型直流输电技术有两端和多端系统,在目前的电力运输中具有广泛应用,如在分布式发电及中/低电压输配电等方面均有已用。本文通过介绍采用以直流电压-有功功率为调节特点的多端直流输电系统的控制手段来提高系统运行的可靠性。再通过实验分析该方法的可行性,与单点直流电压的控制手段进行比较发现,可显著提高直流电压的质量和换流器的利用效率等。     

基于CSC和VSC的混合多端直流输电系统及其仿真

研究了一种新型混合多端直流输电系统,其换流器可以分男由电压源换流器(VSC)和电流源换流器(CSC)构成,各个换流器之间以并联方式连接.为验证该直流输电模式的有效性和可行性,建立了一个混合三端直流输电系统仿真模型,包含1个电流源整流器、1个电流源逆变器和1个电压源双向换流器,并分别设计了2种控制策略.当采用第1种控制策略,即电流源整流器采用定电流控制,电流源逆变器采用定电流控制,电压源双向换流器采用定直流电压控制和定交流电压控制时,混合多端直流输电系统在启动、稳态运行、直流和交流故障等情况下具有良好的运行特性,不失为一种有效的直流输电模式,能够综合利用常规直流输电和轻型直流输电各自的优点,有效扩展常规直流输电系统的适用范围.     

新型多端直流输电技术研究

随着电力电子器件的发展,电压源换流器VSC(voltage source converter)在多端直流输电系统中得到了应用。针对传统的基于电流源换流器(CSC)的输电技术的缺陷,例如运行中无功需求大,而且一旦交流系统发生干扰,就容易发生换相失败等等,新型的基于电压源换流器弥补了部分传统输电技术上的缺憾,得到了社会及科研工作者的广泛关注。从工作原理,数学模型以及控制方式等方面综述了目前基于VSC的多端直流系统(VSC-MTDC)研究现状,并对其应用领域,以及存在的问题进行展望。     

基于VSC的多端直流输电系统的仿真研究

基于电压源换流器的直流输电技术(VSC-HVDC)是一种新型的输电技术,笔者分析了VSC-MTDC系统的基本原理和特点及直流输电系统的运行方式,并利用MATLAB/Simulink建立基于VSC换流器的三端和五端直流输电系统的模型,改进了控制系统,最后通过仿真试验,验证了VSC-MTDC系统可以灵活的控制有功功率,且可靠性较高.     

适用于海上风场并网的混合多端直流输电技术研究

针对海上风电并网的需求,提出了采用VSC换流器连接海上风场和弱受端交流系统,LCC换流器连接较强交流系统的混合多端直流输电系统拓扑结构,并对一个混合5端直流输电系统进行了详细研究。分析了5个换流器的电压电流控制特性,设计了直流系统控制策略,研究了系统在风速波动、逆变侧VSC和LCC分别出现三相短路故障以及直流线路故障时系统的动态响应特性,仿真结果表明所提出的混合多端直流输电系统具有较好的运行特性,可以适应海上风电并网的需求。     

多端柔性直流输电系统启动控制及其仿真

启动控制是多端柔性直流输电（VSC-MTDC）系统中重要的附加控制。合适的启动控制策略可以减小VSC-MTDC启动时产生的过电压和过电流,缓解其对交流电网和各个元器件的冲击,防止设备损坏。为此,首先分析了VSC-MTDC系统过电压过电流的形成原因,针对不同的启动阶段设计了适合于VSC-MTDC系统的启动控制策略,最后在PSCAD/EMTDC环境下建立了VSC-MTDC系统的模型,验证了设计的启动控制策略。仿真结果表明,该控制策略可以有效地抑制启动过程中的过电压和过电流,保证系统平稳地过渡到额定运行状态。     

舟山多端柔性直流输电技术及应

多端柔性直流输电是新一代直流输电技术,对其从拓扑结构、基本控制原则作全面分析,对比分析串联多端柔性直流输电与并联多端柔性直流输电的优势与不足,并重点研究舟山5端柔性直流输电的技术特点。多端柔性直流输电的国内外研究现状及工程应用表明其应用前景广泛。     

混合直流输电系统综述

混合直流输电系统是通过结合各种电流源型换流器(CSC)和电压源型换流器(VSC)的技术特点,互相取长补短而形成的新型直流输电拓扑结构。在简要介绍CSC和VSC基本结构和技术特点的基础上,分别阐述了混合两端、混合多端、混合多馈入、混合双极直流输电系统和混杂换流器各自的技术特点、控制方式、应用场景和研究进展,最后总结了混合直流输电系统的优势和不足,展望了未来混合直流技术的研究和发展方向。通过对混合直流输电技术的研究成果的总结和工程应用的介绍,表明混合直流输电是一种独具特色,拥有广泛应用前景的新型高压直流输电技术。     

柔性直流输电技术及其示范工程

城市电网的不断发展和电力电子器件的快速进步,使柔性直流技术在城市电网中的实际应用已成为可能。简要介绍了柔性直流输电的技术特点。具体介绍了上海南汇柔性直流输电示范工程的换流系统参数,主要设备的选择、配置,设备布置方案。总结了柔性直流输电技术在工程应用中存在的一些问题。     

多端直流输电与直流电网技术

基于常规直流及柔性直流的多端直流输电和直流电网技术是解决中国新能源并网和消纳问题的有效技术手段之一。从对直流输电发展的背景分析入手,概述了两端直流输电技术,深入探讨了多端直流输电和直流电网的基本概念,结合多端直流和直流电网的区别与联系及其各自的技术特点,指出了构建未来直流电网需要解决的关键技术问题、产生原因和国内外的研究进展,为中国直流电网技术的研究方向提出了思考和建议。     

一种新型的高压直流输电技术——MMC-HVDC

介绍了模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)的基本结构、工作原理和技术特点,比较了MMC-HVDC相对于电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)的优势;对MMC-HVDC目前在国内外的研究进展和工程应用情况进行了回顾,分析了MMC-HVDC技术的不足之处和未来发展中可能的重点方向,包括主电路拓扑的相关问题研究、系统设计、故障保护、接地、谐波和损耗等,指出目前研究所采用的MMC-HVDC分析模型精度较低;因自身拓扑限制,目前成熟的VSC-HVDC控制方法无法直接用于MMC-HVDC;MMC-HVDC拥有较强的故障保护能力,当前研究着重于故障仿真分析,亟待探讨适合工程应用的保护策略;由于直流侧无需安装高压电容器组,MMC-HVDC接地实现困难;由于MMC-HVDC子模块数较多,采用较低的开关频率可得到较好的输出电压波形,使得系统损耗大幅降低;最后探讨了适合我国国情的MMC-HVDC工程实践。     

多端柔性直流输电系统中的低电压穿越问题

为了解决风机的低电压穿越问题,使其很好地渡过电压故障和电压恢复时刻,采用基于直流电压-有功功率控制策略的多端系统,接入风力发电系统,在该控制策略的协调控制下,系统有功功率能够自动匹配,即使交流电网发生电压跌落时,风力发电机所发的功率仍然能够输送出去。在Mtalab下搭建接入风电的四端系统,在整流站、逆变站和主导站所连电网分别发生电压跌落时,风力发电机能够继续平稳工作。仿真结果表明,多端系统是解决风力发电机低压穿越的问题最有效途径之一。     

基于VSC的多端直流输电系统的控制策略

在换流器控制器设计中,采用基于输入输出反馈线性化策略的双闭环控制器结构和直流电压前馈补偿环节,既实现有功和无功的解耦控制,又改善了换流器交流侧的输出电压和电流波形.在多端系统稳定控制中,提出了多点直流电压控制策略,它提高了多端系统的功率平衡能力和运行的可靠性与经济性.文章对1个5端的电压源型直流输电( voltages...     

并联型多端直流输电金属回线运行方式*

并联型多端直流输电系统换流器故障后,采用金属回线运行可减小接地极引线电流。与两端直流输电不同的是,并联型多端直流输电系统的金属回线运行方式非常多。以四端并联型多端直流为例,按1～3个换流器故障分类,分别介绍各金属回线运行方式。分析金属回线运行时电流流向。提出在并入开关站的换流站之间采用3根输电线路设计,使得任一换流器故障后均有金属回线运行方式。分析多端系统中换流站共用接地极线的金属回线电流情况,对金属回线电流测点的配置进行建议。     

并联型多端直流输电系统保护相关问题探讨

该文介绍了并联型多端直流输电保护系统分区、测点和开关刀闸位置以及系统运行的方式。对于多端直流输电系统,直流线路保护设置保护线路全长时,可能发生区外故障误动;换流站线路保护需根据所连接的直流线路数目分别配置。在变电站,每条直流线路会配备一套保护装置,每套保护装置配置多套定值,其保护范围分别覆盖不同长度的线路;这些定值需根据其他换流站的运行情况进行切换;支线路故障后可采取隔离故障线路的处理策略,同时需闭锁隔离出来的换流站。不能通过检测是否存在流经接地站的接地电流,来判断是否发生金属回线接地故障;建议在并联型多端系统中不采用移相处理策略清除金属回线接地故障。高压T区保护采用差动原理,保护动作后,建议相关站采用极闭锁策略。逆变站故障后延时分断换流变网侧开关有利于阀的关断。逆变站换相失败后,更大的直流电流将流经换流阀,需在工程设计环节加以考虑,防止交流系统故障引起的换相失败导致直流过流保护动作。     

串联多端直流输电系统接地极拓扑研究

随着全球能源互联网战略的推进,国内很多科研机构已经开始研究将串联多端直流输电系统应用于跨海联网、电流源与电压源换流器混合直流输电等方向。串联换流器在正常运行时不能接地的特征决定了其可靠性有待提高。本文分析了串联多端直流输电系统在不同运行方式下对接地极拓扑的要求,据此提出了串联多端直流输电的接地极拓扑及控制方法,该接地极拓扑能有效避免串联多端直流输电系统在任意设备检修时发生整体停运。     

并联型多端混合高压直流线路故障区域判别方法

对于并联型多端混合高压直流输电系统,直流线路故障区域的判别对于最小限度地隔离故障从而提高直流系统的可用度具有重要意义。为此,针对并联型多端混合高压直流输电系统中换流站并联接入这一特有结构,分析了其对故障暂态行波的影响。研究表明,并联接入的换流器对中低频段的故障行波有大幅削减。因此,利用小波变换对暂态电流进行分析,提出了基于T区两侧暂态电流能量差的故障方向判别原理,进而利用各换流站故障方向信息确定故障区域。最后,建立了四端混合高压直流输电系统的PSCAD/EMTDC仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。     

一种适用于多端直流系统的模块化多电平潮流控制器

为有效解决现有晶闸管潮流控制器在故障下所存在的严重过电压问题,提出了一种基于全桥模块化多电平换流器的模块化多电平潮流控制器。首先,对多端环网结构进行了系统分析,然后指出并分析了晶闸管潮流控制器的过电压问题。针对模块化多电平潮流控制器,通过子模块状态分析,指出了其故障过电压穿越内在机理,提出了过流保护措施,并设计了相应控制策略用于潮流控制。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了相关模型,针对模块化多电平潮流控制器的电流调节、双向运行以及过电压穿越三方面特性,进行了仿真分析。仿真结果表明:模块化多电平潮流控制器能够较好地调节潮流,且响应时间较短,各种故障情况下都能很好地实现过电压穿越。