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。     

多端高压直流输电系统保护动作策略

多端高压直流输电（HVDC）系统保护动作后故障处理策略的选择与多端系统结构密切相关。详细分析了串联型和并联型多端直流输电系统的闭锁和线路故障再启动逻辑2类保护动作后故障处理策略,并简要介绍了其他保护动作处理策略。快速移相及同时投旁通对是串联型常用的闭锁策略;并联型常采用闭锁脉冲策略,以及禁止投旁通对策略。对串联型而言,极隔离实际上是换流器隔离;由于存在多条多电压等级的直流线路,从而线路故障处理策略复杂度很高;功率回降和极平衡需各主控站协同处理;新增合大地回线开关的处理策略。对并联型而言,线路故障处理需各整流站协同处理;新增降电流后闭锁策略;新增分断直流线路开关策略,便于隔离故障直流线路。     

并联型多端直流输电系统的控制策略与故障特征

为适应并联型多端直流输电系统更灵活、更精准的电压、电流控制要求,对其控制保护策略进行了研究,提出了一种适用于并联型多端直流输电系统的控制策略和一种直流线路短路故障下不依赖直流断路器的故障清除策略,并研究了交流系统短路故障时多端直流系统与2端直流输电系统的不同特征。对一个并联型4端双极直流输电系统进行仿真分析,结果显示所提出的控制策略可行、有效,控制模式切换不会引起系统明显扰动,且在直流线路短路故障时可摆脱对直流断路器的依赖。相比2端系统,多端系统逆变站交流侧短路故障对系统的冲击更严重。     

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。     

基于并联卷积神经网络的多端直流输电线路故障诊断

针对多端直流输电(MTDC)线路故障时存在故障电流上升速度快、峰值大、不易定位等特点,提出一种兼顾快速性与准确性的MTDC线路故障诊断方法。首先,分析MTDC线路故障信号波形的幅值特征和频率特征,研究基于信号波形幅值变化的故障幅值特征提取方法和基于小波包分析的故障频率特征提取方法,进而形成基于幅值-频率特征的MTDC线路故障诊断方法。其次,构建具有故障分类支路和故障定位支路的双支路结构卷积神经网络——并联卷积神经网络(PCNN),提出基于迁移学习的P-CNN训练方法。最后,仿真验证基于P-CNN的MTDC线路故障诊断方法满足故障诊断的快速性要求,且其并联结构相比于其他人工智能故障诊断方法更具有准确性和可拓展性。     

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。     

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.     

并联型多端高压直流输电系统的控制与保护策略及仿真

多端高压直流(multi-terminal direct current,MTDC)输电系统可以实现各换流站所连交流系统之间的功率输送或电力交换,能够解决多电源供电或多落点受电的输电问题,其接线形式总体分为串联型与并联型。针对4端并联型高压直流输电系统进行稳态运行和暂态故障过程的相关研究,基于EMTDC/PSCAD平台建立单极仿真模型,完成了多种解锁起动和闭锁停运组合的仿真分析,设计了直流功率平衡控制器实现各换流站功率协调控制,并提出了单个换流站紧急停运以及直流线路故障时的控制保护配合方式,仿真结果表明了控制与保护策略的有效性。     

多端柔性直流输电的发展现状及研究展望

随着能源战略结构的不断调整和完善,多端柔性直流输电逐渐成为解决新能源并网的重要技术手段。文中针对多端柔性直流输电技术及其国内外工程实例进行了详细介绍。结合可再生能源并网以及海岛供电等需求,对VSC-MTDC在风光电等新能源接入、孤立海岛和钻井平台的供电、大电网的非同步联网以及大型城市供配电等领域的应用前景进行了展望。并从拓扑结构、控制保护策略、数学模型与仿真分析、运行特性等理论方面分析了VSC-MTDC的研究现状,提出了各方面进一步研究的建议。     

多端柔性直流输电系统中混合运行方式分析

多端柔性直流输电系统可实现多电源供电、多落点受电等,是解决孤岛供电、新能源并网行之有效的解决方法。以基于模块化多电平换流器的"两送一受"三端柔性直流输电系统为例,介绍混合运行方式中各换流站控制策略,并在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型,仿真结果验证了混合运行方式的可行性。     

光伏经多端柔性直流输电并网的控制研究

为解决大规模光伏电站远距离输电问题,采用光伏电站接入基于直流电压-有功功率-交流电压控制的多端柔性直流输电系统的并网方案。利用Matlab/Simulink仿真软件构建了一个包含两座光伏电站和一个无源网络的五端柔性直流输电系统模型,并对该系统的运行特性进行了详细的仿真分析。仿真结果表明,当光伏电站的输出功率发生波动时,五端柔直系统传输的有功功率可实现自动平衡;当电网发生三相短路故障时,光伏电站依然能够稳定运行,具有较好的故障穿越能力。     

特高压多端混合直流输电系统阀组计划投/退控制方法

现有的阀组投入/退出控制策略只适用于特高压两端常规直流输电系统,不能适用于特高压柔性直流输电系统,更不能适用于特高压多端混合直流输电系统。为此,以乌东德电站送电广东广西工程为背景,提出基于混合桥模块化多电平换流器的阀组计划投入/退出控制方法,并对现有常规直流阀组计划投/退控制方法进行改进。在RTDS仿真试验平台上进行硬件闭环测试,结果表明所提阀组计划投入/退出控制方法能够平稳、快速地完成特高压多端混合直流输电系统阀组的计划投/退。     

交流背景谐波对MMC多端直流的影响分析及抑制策略

连接弱交流系统是基于模块化多电平换流器(MMC)的多端直流输电系统的重要应用场景之一。然而,弱交流系统更易受到谐波扰动的影响,该交流系统中的非线性设备可能形成总谐波畸变率偏高的背景谐波电压,这些背景谐波电压将在MMC的三相桥臂中产生正序、负序及零序电压分量及相应的电流分量。在一些极端情形下,某些频率的谐波将会引起直流网络的谐振,导致直流网络的谐波含量显著增大,并通过直流网络传播到其他互联的交流系统中。因此,本文首先从理论上分析了交流系统电压背景谐波对MMC桥臂电压的影响,获得了谐波传递规律;在此基础上,设计了利用MMC子模块储能能力的抑制直流侧谐波的附加控制策略。在PSCAD/EMTDC中的仿真表明,本文所提出的控制策略能有效阻断背景谐波向直流网络的传播,避免直流网络由于背景谐波产生谐振现象。     

配置HSS的并联多端高压直流输电线路保护选择性研究

文中综述了并联多端直流线路保护的研究现状,基于并联多端直流主回路拓扑,提出了配置直流高速隔离开关(HSS)的并联多端直流的线路保护配置方案。为解决配置HSS的并联多端直流线路主保护选择性问题,对现有的多端线路主保护存在选择性盲区的原因进行分析,并提出一种新的线路保护策略:将线路主保护分为2段,通过定值配合和新增保护辅助判据策略,解决了通信正常和通信故障下线路主保护选择性问题。通过RTDS仿真系统试验,验证了提出的线路保护策略能有效区分线路区内故障和区外故障,解决选择性问题,实现了某一线路全长范围内发生永久故障时无需多端直流全停,只需隔离故障线路而剩余线路可继续运行,可应用于配置HSS的并联多端直流输电系统中。     

直流多落点系统控制敏感点挖掘技术研究

针对交直流相互作用引发的低频振荡模态的抑制问题,提出了一种基于单回直流对系统功率振荡灵敏度理论的控制敏感点挖掘技术。该技术的关键步骤在于应用Prony辨识技术得到系统关键振荡模态,以及采用TLS-ESPRIT算法筛选出参与因子较大的发电机组,从而能够通过检测不同直流调制下各模态强相关机组的转速变化,找到对系统关键振荡模态调节效果最有效的一回直流线路。以一个多落点系统为实例,设计小方式控制模块验证了该方法的有效性。     

正负双极混合多端直流输电系统控制策略的研究

正负双极混合多端直流输电系统兼具LCC-HVDC成本低、控制简单、工程应用丰富和VSC-HVDC能够独立控制有功功率和无功功率、可以孤岛供电等优势,同时系统接线和运行方式灵活,在国内直流输电领域有广阔的应用前景。文中首先介绍了正负双极混合多端直流输电系统的拓扑结构和换流器拓扑结构;然后,详细推导了LCC换流器和MMC换流器的数学模型,并以此为基础设计其相关控制策略;接着,针对多端直流输电系统,设计了稳态和单阀组故障紧急退出工况下换流站间的协调控制策略;最后,在PSCAD/EMTDC环境下,参考乌东德工程相关系统参数搭建了电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了相关控制策略的有效性以及系统运行的可靠性。     

Fault identification scheme for protection and adaptive reclosing in a hybrid multi-terminal HVDC system

A fault identification scheme for protection and adaptive reclosing is proposed for a hybrid multi-terminal HVDC system to increase the reliability of fault isolation and reclosing. By analyzing the "zero passing" characteristic of current at the local end during the converter capacitor discharge stage, the fault identification scheme is proposed. The distributed parameter-based fault location equation, which incorporates fault distance and fault impedance, is developed with the injection signal and the distributed parameter model during the adaptive reclosing stage. The fault distance is determined using a trust region reflection algorithm to identify the permanent fault, and a fault identification scheme for adaptive reclosing is developed. Simulation results show that the proposed scheme is suitable for long-distance transmission lines with strong anti-fault impedance and anti-interference performance. Also, it is less affected by communication delay and DC boundary strength than existing methods.     

舟山多端柔性直流输电工程主接线方案设计

主接线设计是工程设计的前提,主回路计算、设备选型等研究都必须在确定主接线方案的前提下进行。柔性直流输电工程不像传统直流工程有比较确定的主接线形式,而是可以根据工程需求,采取灵活的主接线方案。研究了柔性直流输电主接线方案和接地方案,详细比较了不同主接线方案的特点,讨论了不同接地方案的优缺点和适用范围,对多端柔性直流系统各换流站之间的系统连接方式及运行方式也进行了研究。以舟山五端柔性直流输电科技示范工程为实例,根据舟山工程系统和站址条件,系统地研究了其主接线方案的设计过程,给出了典型的站内主接线方案。可作为后续多端柔性直流输电工程主接线研究的参考。     

特高压混合级联系统受端交流故障问题分析

受端混合级联直流输电系统具有经济性高、灵活性强等诸多优势,应用前景十分广泛。当其受端VSC发生交流系统故障时,换流阀功率输送能力减弱,此时,整流站功率持续输出会加剧直流侧的功率盈余,造成VSC换流器电压急剧升高。故障结束后,系统需要较长时间恢复功率正常输送,严重影响系统的正常运行和稳定性。针对特高压混合级联系统受端换流器发生交流故障时直流侧过电压问题及故障结束后的功率恢复问题,提出了电压-功率协同控制策略及基于受端交流电压变化的交流低压限流控制策略。最后采用真实控制保护装置搭建基于RTDS仿真系统的硬件在环仿真平台,验证了所提策略的可行性。