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.     

多端高压直流输电技术及应用前景

随着高压直流输电技术的发展,多端直流输电技术受到了越来越多的关注。阐述了高压直流断路器、多端直流输电系统在控制、多端直流仿真分析技术的研究现状,以及新型多端直流输电技术的发展趋势。对我国多端直流输电系统的发展前景进行了展望,初步分析认为多端直流输电技术在我国具有重大的发展潜力和广阔的应用前景,并给出了多端直流输电在我国的应用情景的分析结果。     

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。     

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。     

多端柔性直流输电系统接入某海岛电网的研究

多端柔性直流输电系统是理想的风电场与电网的联接方式。根据规划,将在某海岛建设多端柔性直流输电工程。岛上风电场及岛上负荷将经交直流混合输电线路与陆上交流电网实现互联,电网运行特性复杂。根据建设坚强智能电网的要求,需详细分析多端柔性直流输电系统的接入对电网影响。在PSCAD/EMTDC中搭建含多端柔性直流输电系统的交直流混合输电模型,分析混合输电方式下电网运行的稳定性。仿真结果表明多端柔性直流输电系统的接入增强了风电场出口处电压的稳定性,确保了风电的可靠输出。若交流线路由于故障或检修退出运行,与其并列运行的换流站改变功率传输模式,承担整个风电场功率的传输,提高了系统运行的稳定性。     

柔性直流输电技术：应用、进步与期望

柔性直流输电技术是构建灵活、坚强、高效电网和充分利用可再生能源的有效途径,代表着直流输电的未来发展方向,已成为新一代智能电网的关键技术之一。概述了国内外柔性直流输电工程的现状以及柔性直流输电技术在交流电网的异步互联、风电场并网、海上平台供电和城市负荷中心供电等领域的应用情况;重点介绍了世界第一个多端柔性直流输电工程———南澳多端柔性直流输电示范工程的研发情况,尤其是其技术难点;指出了直流输电混合化,高电压大容量化,直流输电网络化和直流配电网等未来柔性直流输电技术发展的主要方向;提出了柔性直流输电系统亟待解决的关键问题,诸如具有直流短路故障电流清除能力的电压源换流器拓扑结构,高压直流断路器技术和直流电网运行的基础理论及控制保护技术。     

多端直流输电系统中限流电抗器配置研究

多端直流电网的故障暂态发展极快,因此在实际工程中一般需要配置限流电抗器来抑制故障电流的上升。但是,限流电抗器的配置在限制故障电流的同时,也会对非故障的部分产生影响,因此文中对多端直流输电系统中限流电抗器的配置进行了研究。建立了多端直流输电系统的故障计算模型,并给出了包含断路器各动作阶段的系统状态量的计算方法;分析了多端直流输电系统中限流电抗器的配置需要考虑的问题;以四端直流输电系统为例,针对不同的限流电抗器配置情况下的直流系统故障过程进行了仿真计算,并根据计算结果分析了限流电抗器对系统最大故障电流、换流站闭锁情况、直流母线过压情况和过电流衰减时间等问题的影响。     

从2010国际大电网会议看直流输电技术的发展方向

根据2010国际大电网会议与高压直流输电和电力电子技术对应的B4技术委员会发表的论文,探讨了直流输电技术的发展方向以及代表性的工程,论述了基于两端直流输电技术的多端直流输电技术、±1000kV及以上的直流输电技术、模块化多电平电压源换流器型直流输电技术、基于两电平级联式换流器型直流输电技术、混合式电压源换流器型直流输电技术以及基于电压源换流器的多端直流输电技术。     

多端直流输电中模糊控制器的应用研究

文章在我以我国西北电网为背景而建立的三端直流输电模型上,利用模糊控制理论来研究直流系统或交流系统发生某些扰支时迅速提高多端直流系统运行的安全性和稳定性,有效地预防或减少并联型多端直流系统发生换相失败。模拟实验表明,加设模糊控制后,多端直汉系统抗扰动的能力及运行的稳定性与传统的控制系统相比,具有明显的优越性。     

高压直流输电系统多端化改造关键技术

针对常规高压直流输电系统多端化改造的需求,研究了多端直流输电拓扑结构、功率传输模式,提出了基于中间换流站应用直流高速开关的多端化改造方法,并阐述了场地受限情况下的直流场改造工程的思路、方法和具体措施.另外,本文论述了直流系统多端化改造中换流站工程中采用三维设计的优势.本研究基于国内首个利用原有直流输电通道进行三端改造的...     

多端直流系统接线和控制方式对暂态稳定性的影响

分析了多端直流系统的接线方式对暂态稳定性的影响。研究结果表明,与并联型接线方式相比,串联型接线方式的多端直流系统无功需求大、有功损耗多,使暂态过程中交流功率和直流功率的传输比较困难,不利于维持交直流系统的暂态稳定性。以并联型接线方式为例,研究了多端直流系统的控制方式对暂态稳定性的影响,指出了定电流控制和定电压控制可以在暂态期间减缓换流器交流母线电压的下降,有利于防止直流功率的降低,所以其保持暂态稳定性的能力要好于定功率控制和定熄弧角控制。     

基于电压下降方式的VSC-MTDC控制方式研究

电压源换相高压直流输电是基于电压源换流器(VSC)的新一代高压直流输电技术。首先对VSC-HVDC的内外环控制进行分析,确定内外环控制方式,然后对多端柔性直流输电(VSC-MTDC)的控制策略进行研究,采用电压下降的控制方式对五端直流系统进行建模,利用PSCAD/EMTDC仿真软件进行仿真模拟。结果表明采用电压下降控制方式的VSC-MTDC具有良好的系统协调性,具备利用上层控制可以快速自动调节功率分配的特性,并且具有良好的扩容性。     

多端直流输电系统中的直流功率调制技术

与常规的双端直流输电系统相比,基于直流功率调制技术的多端直流输电系统能更灵活地向所连接的交流系统提供快速的紧急功率支持,改善交流系统的稳定性。文章对其中一端为弱交流系统的4端直流输电系统运用PSCAD/ EMTDC仿真软件研究了多端直流输电系统的功率调制技术,提出了该系统的仿真模型及其复合控制策略。仿真结果表明,所连接交流系统的强度、各换流站的控制策略和直流系统电流平衡原则的选取会极大地影响直流功率调制的性能,多端直流输电系统比常规的双端直流输电系统能更灵活地运用直流功率调制技术,进而有效地提高所连接交流系统的稳定性。     

A fault location criterion for MTDC transmission lines using transient current characteristics

Multi-terminal DC (MTDC) transmission system is applied in modern power systems due to its technical features. In an MTDC system, the converter stations are generally connected in parallel. To smooth the DC current output from the converter, the smoothing reactors are integrated in the converter outputs, instead of in the DC transmission line. When a fault occurs on the DC transmission line of the MTDC system, the fault current will flow along the whole DC line. As a result, the protection scheme may not locate the fault accurately. Based on the characteristics of DC filter, this paper analyzes the impedance characteristics of the combinational circuits, and proposes a method to identify the fault location by the characteristic harmonic. A protection criterion of the non-integer harmonics comparison is composed with phase-frequency characteristics curve derived from complex wavelet transform. The inevitable blind zone is analyzed in theory which exists on the terminal of transmission lines just like distance protection in AC systems. The algorithm is successfully tested and compared with other techniques.     

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。     

级联多端双起点特高压直流与两端特高压直流方案经济性比选影响因素分析

级联多端特高压直流作为多端高压直流输的典型串联接线形式,将具有良好的发展前景。基于级联多端特高压直流输电的典型接线方式及配置考虑,依据全寿命周期成本理论,通过级联多端双起点特高压直流与两端特高压直流技术经济性对比研究思路及算法分析,量化研究级联多端双起点与两端特高压直流方案经济性比选中的主要影响因素,为级联多端双起点方案拟定及选择提供参考。     

基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案

随着低惯量的新能源发电和直流输电在电网中的渗透率不断增大,系统的有效惯量水平大幅度降低,因此,基于电压源型换流器（voltage source converter, VSC）的多端直流（multi-terminal direct current, MTDC）系统接入电网后的暂态功角稳定性问题显得尤为突出。为解决MTDC系统接入后构成的交直流混联系统因有效惯量降低、有效阻尼下降而产生的系统功角稳定性问题,提出一种基于线性二次型最优控制的MTDC系统最优功率调制方案。首先,通过在稳定平衡点附近对MTDC模型进行线性化处理,进而得到交直流混联系统的线性化模型。然后,基于所建立的线性化模型,采用基于线性二次型的最优控制理论,以同步发电机间的转速偏差最小为控制目标,得到MTDC系统的最优功率控制器设计方案。最后,基于3机9节点的交直流混联系统进行仿真分析,验证了所提最优控制方案在系统受扰后可有效抑制系统的第一摇摆并且使同步发电机间的功角差快速恢复,提高了交直流混联系统的暂态稳定性。     

基于真双极接线的VSC-MTDC系统功率转代策略

随着国内柔性直流输电技术的快速发展,基于真双极接线的多端柔性输电技术将被越来越多地应用到实际工程中。不同于单极线路或换流器退出运行时,伪双极系统下会出现的线路过载和切机切负荷现象,对于运行方式更为灵活的真双极系统,由于非故障极可转代故障极的部分功率,使得电网可靠性和整体输电能力的提升成为可能。提出了一种适用于真双极多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统的功率转代策略:基于真双极系统正负极电网可独立控制功率的特点,当直流系统在非正常运行状况下出现非对称拓扑时,在确保各元件不越限的前提下使非故障极电网转代故障极电网部分功率,以提高VSC-MTDC系统的总传输容量。同时,基于张北±500 k V柔性直流输电示范工程,搭建了真双极四端柔性直流输电PSCAD/EMTDC仿真系统,对所提策略进行了有效性验证。     

考虑输电损耗和新能源波动的VSC-MTDC下垂控制策略

输电线路上功率传输引起的电压降使各个换流站的直流电压存在差异,具有随机性的新能源接入也会带来系统直流电压波动。这两方面的原因会使换流站输出功率发生偏移,从而影响多端直流输电(MTDC)系统的潮流控制。对此提出一种考虑输电损耗和新能源波动的MTDC下垂控制策略,该控制策略根据潮流分析的结果为换流站指定运行参考点,对主换流站和从换流站分别增加电压闭环和功率闭环,形成带电压死区和带功率死区的下垂控制,以补偿新能源接入带来的影响,同时根据换流站容量和系统电压范围指定下垂系数。通过仿真表明,该策略在正常运行状态下能够削弱新能源波动对从换流站输出功率的影响;在大扰动状态下能够为换流站合理分配波动功率,具有良好的调压性能。