柔性直流架空线路故障自清除技术

正柔性直流架空线路故障自清除技术,采用具有直流侧故障清除能力的混合型模块化多电平换流器(MMC)拓扑及故障电流清除策略,实现直流架空线路不同类型故障的快速清除和高速再启动,无需配置直流断路器等外部设备。该技术首次应用于昆柳龙直流工程。工程送端云南昆北站采用常规电网换相换流器(LCC)特高压换流阀;受端广西柳州站和广东龙门站均采用全桥、半桥功率模块混合型MMC特高压换流阀,     

风电经架空柔性直流输电线路并网的交直流故障穿越技术

针对永磁同步风电机组远距离大规模并网的问题,研究了采用半桥型模块化多电平换流器(MMC)和直流断路器(DCCB)进行架空直流输电的并网方案。但架空线路故障率高,在发生直流侧故障、网侧交流故障时,基于MMC的高压直流(MMC-HVDC)系统保护装置会动作,导致MMC闭锁,不能不间断运行。为解决MMC-HVDC穿越交、直流故障的问题,基于DCCB和耗散电阻,提出了一种MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越方案。在故障发生后,通过设计DCCB风电场侧MMC降压协调控制策略,以及高压直流侧耗散电阻和风电场侧制动电阻间的控制策略和配合方案,实现了MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越。最后,通过PSCAD/EMTDC下的多组仿真,验证了上述交直流故障穿越方案的有效性和正确性。仿真结果表明,所设计的穿越方案能够使MMC-HVDC系统在不闭锁MMC的前提下,安全穿越故障期;在故障清除后,系统快速恢复到正常运行状态。     

柔性直流配电网直流线路故障定位综述

近年来电力电子开关器件快速发展,直流电技术凭借自身优势受到了学者们的广泛关注,目前已在高压输电、地铁牵引等领域得到了很好的应用。本文借鉴了直流输电网直流线路故障定位的划分方法,根据故障定位原理的不同,将柔性直流配电网直流线路的故障定位方法分成行波法和故障分析法两大类,分别归纳总结了各方法的国内外研究现状以及其各自的优缺点,指出了柔性直流配电网故障定位目前存在的关键问题。     

柔性直流输电线路故障定位综述

柔性直流输电线路较长,易发生故障,为了提高线路可靠性,需要准确可靠地故障定位技术进行保护。本文总结了国内外柔性直流输电网故障定位的研究现状,对故障定位原理进行了归类研究,将直流输电线路故障定位方法分为行波法和故障分析法,并分别总结两类方法的优缺点,最后针对当下柔性直流输电线路的故障定位研究现状给出了一些建议。     

柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述

由于柔性直流输电系统调节方式和自身结构的特殊性,直流线路的故障电流具有上升速度快、峰值大的特点,极易损坏换流器件和设备绝缘,且柔性直流系统无法通过调节触发角实现故障自清除。因此,对直流线路故障处理和保护提出了更高要求。对于柔性直流线路故障,不仅需要快速且可靠的线路保护对故障进行识别,也需要相应的处理措施和手段对故障后的电流进行有效限制,以减少故障冲击电流对换流器件、直流线路自身以及系统的损害。基于柔性直流输电线路的故障特征,从直流线路故障电流抑制、减少故障影响、线路保护原理等方面,系统地介绍了国内、国外柔性直流输电线路故障处理与保护技术的现状和发展。重点分析了几种辅助电路、新型换流器拓扑和直流输电结构,以及直流断路器在处理直流线路故障方面的性能。探讨了目前柔性直流输电线路故障处理和保护亟须解决的关键问题以及未来进一步的研究方向。     

柔性直流输电故障快速清除系统及其用直流断路器

目前的柔性直流输电系统无法实现直流侧短路故障的清除,导致故障时所有换流站长时间停运。为解决该问题,提高系统可靠性,通过对系统故障电流的产生机理及直流开断原理的研究,以及直流断路器转移回路参数对开断性能影响的仿真分析;提出了一种开断电流500 A的机械式直流断路器及使用该断路器快速清除故障的方法;并搭建低频振荡试验回路验证直流断路器的开断性能。试验结果显示:文中提出的直流断路器稳定开断500 A直流电流,并使用该断路器的故障清除方法能够有效地缩短系统恢复时间,提高了系统稳定性,保证了电能质量。     

输电线路柔性直流融冰技术

为直流融冰技术在电网中的应用提出了一种新型柔性直流融冰技术。通过分析输电线路结冰情况的等效模型并研究融冰时的热交换过程,针对220kV输电线路计算出了线路融冰所需的保线电流和最大电流值。按计算结果的需求设计了基于可关断器件的新型柔性直流融冰电源。论述了该电源的主电路拓扑及其功率单元的等效电路,并对其相关的融冰控制策略进行了分析和研究。最后研制出一台全控直流融冰装置样机,并进行了现场试验。试验结果表明,该融冰装置可对直流输出电压进行柔性调节,融冰时的网侧谐波含量较低,在试验中仅3.16%。     

柔性直流输电线路双端故障定位新方法

基于直流输电线路参数呈现明显的频变特性,提出了一种VSC-HVDC直流输电线路的故障定位方法。该方法利用两端电压、电流量分别计算沿线电压分布,并以电压分布在故障点处相等为判据进行故障定位。在频变参数模型基础上,利用相应的线路参数计算沿线任意点电压的时域值,并分析了数据窗长度对故障定位精度的影响。仿真结果表明,该方法可以实现全线范围内的快速准确的故障定位。     

基于故障前行波极值时间的柔性直流线路单端量保护方法EI北大核心CSCD

柔性直流输电是沙漠、戈壁地区大型风电光伏等远离电网新能源并网的重要手段,其线路保护是保障系统安全的关键。作为柔直输电线路主保护的行波保护在故障分析理论方面存在局限性,相应保护原理在端口、近端或近对端故障时可能误动或拒动。针对该问题,文章分析端口、近端或近对端故障时的行波特性,揭示过渡电阻、后续波头对故障行波波形的影响作用,在此基础上分析前行波的极值时间,并利用故障电压幅值判据与前行波极值时间判据的配合提出一种不同情况下均能可靠动作的行波波形保护方法。PSCAD/EMTDC的仿真表明,该保护方法能有效解决端口、近端或近对端故障下保护拒动的问题,且具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪声干扰能力。     

采用直流断路器的对称单极多端柔性直流故障清除策略

针对直流断路器应用中直流线路故障快速选择性隔离问题,研究了对称单极多端柔性直流线路故障清除策略。根据对多端直流系统的单极和双极接地故障特性的分析结果,得到了单极和双极故障初期相同的故障电流上升率余弦特性衰减特性。提出了基于电流变化率的方向纵联选线策略,同时设计了采用直流断路器策略实现故障隔离和重合闸的直流线路故障清除方案。通过搭建的PSCAD/EMTDC模型,对单极接地故障时的电流上升率特性和设计的直流线路故障清除策略进行了验证,仿真结果证明了电流上升率特性的正确性以及所述故障清除策略的有效性。     

含直流断路器的架空柔性直流电网直流故障保护方案研究

对于配置直流断路器的架空柔性直流电网,快速可靠的直流故障检测是主要技术瓶颈之一。该文利用小波变换提取故障时刻高频暂态电压分量,基于区内外暂态能量差异提出故障识别方法;根据正负极电压变化量差异提出故障极判别方法;设计含故障启动、故障识别、故障选极和直流断路器多次重合闸判据的线路保护方案。该方案通过测量本地电气量实现全线路保护,无需通信,具备较强的耐受过渡电阻和抗扰动能力。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建四端架空柔性直流电网模型,仿真分析保护整定值的选取方法,并通过大量算例证明所设计线路保护方案的快速性和可靠性。     

基于WEMTR的柔性直流输电线路故障测距

提出了基于小波技术的电磁时间反转(WEMTR)理论的柔性直流输电线路故障测距原理。对线路两端故障电流的1模量进行小波分解,提取有效信息;将所提取的有效暂态量以时间轴镜像,即进行时间反转;再将时间反转后的电流量作为电流源并联在无损镜像线路两端,并在无损镜像线路上各处都假设发生故障,计算各个假设故障的接地电流有效值;假设故障电流有效值最大处即为所求故障点处。理论证明,该方法不受过渡电阻和故障类型的影响。在PSCAD/EMTDC搭建了基于模块化多电平换流站的高压直流输电系统进行仿真验证,输电线路采用相域频变分布参数模型。结果表明,不需要高采样率,该方法可以得到精确的故障测距结果。     

柔性直流电网直流线路故障主动限流控制

针对架空线柔性直流电网线路故障,提出了基于混合型MMC的主动限流控制方法,从而降低对直流断路器开断速度、开断容量以及吸收能量的要求,减少直流电网建设成本、提高直流电网可利用率。该文首先研究了换流器的交/直流电压解耦可控性,给出了主动限流控制器的控制架构。为了解决直流故障穿越期间,桥臂电容电压可能会短时越限的问题,提出了在内环直流电流控制器附加直流电流指令动态限幅控制器的方案。提出了主动限流控制策略的一种优化手段—电流目标预设控制,分析了不同控制器延时对主动限流控制的影响。计及主动限流控制,研究了单换流器系统和直流电网故障前后直流故障电流演变机理。最后,分别在单换流器系统和直流电网系统中仿真验证了前文理论分析的正确性的有效性。     

基于直流断路器的柔性直流电网架空线路故障隔离策略研究

柔性直流输电技术未来将向大规模柔性直流电网发展,从经济性和通用性来看使用架空线路的柔性直流电网最具发展前景,然而架空线路故障率较高,如何实现直流线路故障的快速隔离和系统恢复成为制约柔性直流电网发展的关键因素。针对该问题,文中基于张北柔性直流电网示范工程,以半桥结构的模块化多电平换流器进行了研究,提出了适用于工程应用的直流架空线路故障隔离措施和线路故障恢复策略,并基于RT-LAB实时仿真平台搭建了张北工程四端直流电网系统,对相应的隔离方法及故障恢复策略进行了仿真验证,结果表明,可降低直流线路故障对交流系统的影响,降低直流限流切除对系统稳定性和安全性的影响,为柔直电网工程的实际应用提供了依据。     

架空输电线路可听噪声问题综述北大核心CSCD

为满足公众对架空输电线路可听噪声问题日益增长的关注,论文总结了超特高压输电线路涉及到的可听噪声问题。阐述了交流、直流线路可听噪声的差异;归纳了可能对架空输电线路可听噪声带来影响的因素,分为线路自身结构和天气等环境因素两类;介绍了国内外可听噪声的限值标准、试验方法以及预测方法,归纳了各国对可听噪声问题的处理措施。论文发现:随着直流线路电压等级的提高,可听噪声限值标准也在增大,而当前直流可听噪声问题研究极少;金具间隙放电产生的可听噪声问题也应引起重视,理清了交流线路和直流线路在可听噪声的特性、影响因素、预测方法、研究方法等方面存在的差异。论文可为中国交直流特高压噪声防治问题提供参考。     

直流架空线路的电场效应

直流架空线下的电场效应有许多特点,它受电晕影响很大。直流电晕的一部分离子空间电荷穿过整个空气间隙入地,产生了持续的离子流,加强了线下电场强度,并对物体充电,有可能使物体上的电压达到相当高的数值。人和生物对直流电场和电流的生理反应也和交流不同。人们对直流电晕电场效应还不熟悉。在超高压直流输电线的设计和运行中,研究电场效应是一个很重要的课题。本文就此问题进行综合评述。     

柔性直流电网直流线路故障的过电压机理分析

针对对称单极结构的MMC型柔性直流输电系统,首先深入分析了直流侧单、双极短路的故障电流演变规律,进而揭示了非故障极充电和波过程分别是导致单极接地故障和双极短路故障过电压的主要原因。然后,以一个三端柔性直流电网为例进行仿真验证,并重点分析了不同因素对过电压的影响。研究结果表明,故障电阻对过电压峰值影响较大,而换流站闭锁、接地方式、线路保护等因素的影响较小。最后,对单极、双极故障过电压进行了总结和对比分析。