多端柔性直流输电系统直流电压模糊控制策略

直流电压斜率控制适用于潮流经常变化的多端柔性直流输电系统,但现有的直流电压斜率控制不能很好地兼顾不同运行工况对斜率参数的要求。文中提出一种基于模糊控制的直流电压变斜率控制策略。该控制策略应用模糊控制理论,把常规的直流电压斜率控制由原来难以整定参数的固定斜率控制变为控制参数根据运行工况变化的变斜率控制。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建四端柔性直流输电系统模型,并与MATLAB互联仿真。仿真结果验证了文中设计的直流电压模糊控制策略能有效维持系统稳定运行和加快系统故障恢复。     

多端柔性直流输电

正柔性直流输电是高压直流输电领域的"新生代"。目前,柔性直流的关键技术仅被少数发达国家掌握,国内的研究刚刚起步。由于适用分散能源介入的多端柔性直流系统复杂、技术难度大,迄今世界上已投运的柔性直流工程都是两端系统,还没有多端工程的先例。多端柔性直流输电系统模块化多电平(MMC)技术,可灵活接入多个站点的风能、太阳能、地热能、小水电等清洁能源,     

多端柔性直流输电系统的改进下垂控制策略

电压源型变流器技术发展日臻成熟,电压等级及容量不断提高,已成功用于柔性直流输电系统,并展现出高电压、大容量和多端柔性直流输电系统应用的发展态势。本文结合世界首个多端柔性直流输电工程,针对多端柔性直流输电系统应用中存在的强非线性和多端协调等技术难点,提出采用改进下垂控制方法,即通过多个换流站同时采用定电压控制方式运行,暂态过程中,采用定电压控制的换流站退出时系统仍能正常运行,保持直流网络功率平衡。通过检测直流网络电压和动态改变平滑切换控制器输出值,即由切换控制器选择定功率控制输出有效或定电压控制器输出有效,在无需站间通信情况下,实现定电压控制换流站和定功率控制换流站之间的相互转换,相对于传统采用单点电压控制的多端系统,具有较好的灵活性。此外,针对采用定电压控制的换流站完全退出的极端工况,设计反步电压控制器,有效地减小了暂态过电压程度,与下垂控制策略结合,能较好地实现系统直流电压的稳定控制,充分发挥其多端协调功能,提高系统抗干扰性能。仿真结果证明了所采用方法的正确性和有效性。     

多端柔性直流输电控制保护系统及环流抑制

介绍了浙江舟山多端柔性直流输电工程的概况和主要设备组成,分析总结了其控制保护系统的总体结构和主要功能,重点研究了舟山多端柔性输电系统的环流抑制控制策略,最后通过试验验证了该控制策略对环流的抑制效果,为舟山五端柔性直流输电系统安全稳定运行提供了技术支持和理论保障。     

多端柔性直流输电系统直流电压混合控制策略

多端柔性直流输电系统的直流电压协调控制主要有直流电压偏差法和直流电压斜率法。直流电压偏差法在控制模式切换时存在较大的直流电压波动,而直流电压斜率法的有功潮流不能精确控制。针对现有方法的缺陷,提出一种直流电压混合控制策略,设计4阶混合控制器结构,阐述混合控制器配置原则和降阶变结构方法,最后搭建典型的三端柔性直流输电系统进行了仿真验证,证明了直流电压混合控制策略的直流电压接管更加平稳,并可以实现有功潮流的精确控制。     

柔性直流输电系统控制保护方案

在系统论述柔性直流输电系统的基本控制策略、上层控制功能和保护策略的基础上,提出了适合于柔性直流输电系统的控制保护功能配置方案以及控制保护与换流阀设备的接口方案。所述方案已在上海南汇柔性直流输电示范工程中得到了成功应用,很好地满足了柔性直流输电系统控制保护快速性、高性能的要求。     

多端柔性直流输电经济性问题研究

针对多端柔性直流输电的经济性,建立多端柔性直流输电经济模型,分别从拓扑结构及经济调度两方面对其进行分析,并给出问题的目标函数及约束条件,运用遗传算法进行了求解。以某多端柔性直流输电系统为例进行验证,结果表明基于加权斯坦纳树的多端柔性直流输电经济拓扑相比于点放射式拓扑,减少了大量的建设投资及运行费用。     

基于N-1规则的多端柔性直流输电系统联合控制策略

在多端柔性直流(voltage source converter based multi-terminal DC,VSC-MTDC)输电系统安全运行时,该系统必须满足N-1法则,即当该系统任何一个换流站由于故障或者检修退出运行时,剩余系统具备功率调节能力,能够恢复功率平衡,保持系统稳定运行,且暂态过电压不会超过设备绝缘裕度。为了维持VSC-MTDC直流电压尽可能地稳定在原有水平,提出了一种考虑到VSC-MTDC中任一换流站退出运行时的联合控制策略。该策略结合了VSC-MTDC系统主从控制与下垂控制的优点,令VSC-MTDC系统中容量最大的换流站为定直流电压控制,其余换流站为直流电压-有功功率下垂控制,并设置定直流电压控制换流站参与功率调节的优先级高于其余换流站,仅当定直流电压控制换流站传输功率达到上限时其余换流站才参与功率的调节。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了VSC-MTDC的仿真模型,对所提出的联合控制策略在N-1故障条件下进行仿真验证。仿真结果表明:所提联合控制策略在换流站退出运行时有效保证了直流电压的稳定以及系统功率的紧急输送,提高了VSC-MTDC的运行稳定性。     

多端柔性直流输电系统有功优化分配

多端柔性直流输电系统有功优化分配对交直流系统运行的经济性有很大的影响。建立了一种多端柔性直流输电系统日前优化调度模型,以一天交直流系统总网损最小为优化目标,考虑电压源换流站功率调节范围、调节次数、功率状态的最小持续时间限制和静态安全约束,最后应用遗传算法求解模型。通过IEEE 39节点系统进行验证,优化所得多端柔性直流输电系统有功功率计划曲线,可以有效降低交直流系统总网损,提升系统运行的经济性,同时保证系统运行的安全性。     

适用于多端柔性直流输电系统的通用控制策略

随着柔性直流输电技术的不断发展与成熟,多个换流站并联组成的多端柔性直流输电系统成为必然趋势,而换流站数量的不断增多,对多端控制策略提出了更大的挑战。在此背景下,文中提出了一种适应于多端柔性直流输电系统的通用控制策略,其通过权衡系数实现了定直流电压控制与定有功功率控制的灵活切换,通过合理选择权衡系数的计算函数可模拟传统的多端控制策略,并能设计出新型的多端控制策略。最后,在MATLAB/Simulink下搭建了五端柔性直流输电系统进行多个仿真,验证了通用控制策略的正确性与可行性。     

计及换流站控制响应的多端混合直流线路后备保护设计

多端混合直流系统故障暂态过程受直流控制响应的影响较大,针对其线路故障特征的分析和保护原理的研究,应当充分计及直流控制特性的影响。为此,根据多端混合直流系统的特点,计及故障后不同换流站的控制响应过程,对其直流线路故障暂态电流的变化趋势关系进行研究分析。并基于此提出了基于滑窗均值电流的多端混合直流线路区内、区外故障识别判据,给出了具体的保护方案。通过PSCAD/EMTDC对所提保护方案的可行性进行了仿真验证。仿真结果表明,所提方案能够可靠识别包含T接汇流母线在内的各种直流线路故障,天然具有故障选极能力,耐受故障过渡电阻能力和抗噪声干扰能力强,且无需数据同步,可作为多端混合直流线路的快速后备保护。     

高压直流输电控制保护系统新技术——WIN-TDC

在新一代直流控制保护系统WIN-TDC中,极控、站控和直流保护等核心部分采用了基于64位精简指令集计算机(RISC)、实时操作系统、64位系统总线的工业控制通用平台--SIMATIC-TDC.SIMATIC-TDC的开发环境采用了单一的编程语言,调试软件集成在开发环境中.人机界面采用了通用工控组态软件--WINCC.利用时分复用(TDM)总线技术实现了测量系统的交叉冗余.WIN-TDC已经在澳大利亚的海底电缆直流工程(BASSLINK)中得到了成功的应用.     

Control and protection sequence for recovery and reconfiguration of an offshore integrated MMC multi-terminal HVDC system under DC faults

A comprehensive process of the control and protection against a DC fault in a voltage source converter (VSC) based high-voltage direct current (HVDC) system typically includes fault detection, fault isolation and system recovery. Regarding an offshore wind farm (OWF) integrated modular multilevel converter (MMC) based multi-terminal HVDC (MTDC) system with two control paradigms, i.e. master-slave control and droop control under DC faults, this paper presents the fault isolation, including the isolation of the faulted line section, with detailed control and protection sequence, which would be useful for practical engineering. The control and protection sequence at the system recovery/reconfiguration phase is comprehensively investigated, which includes: (1) when to start the recovery/reconfiguration control; (2) the sequence between deblocking the MMCs and reclosing the AC circuit breakers (AC CBs); and (3) the recovery sequence of each HVDC terminal. Based on the analysis of the system characteristics, a preferred recovery/reconfiguration scheme is proposed. Simulation results on the real-time digital simulator (RTDS) validate the proposed scheme and demonstrate the advantages through comparison with a different recovery sequence. The impact of transient and permanent DC faults on the system recovery/reconfiguration control is discussed. In addition, the recovery/reconfiguration control of the MTDC in radial and meshed topologies is compared and demonstrated. Based on the analytical and simulation studies, a general guideline on the recovery/reconfiguration control of MMC MTDC systems is proposed.     

高压直流输电控制保护系统的冗余设计

冗余是高压直流输电控制保护系统的重要概念.与自诊断功能相结合,冗余配置的直流控制保护设备可以避免控制保护设备内部故障造成的功能失效,极大地提高直流输电系统运行的可靠性和系统可用率.基于高压直流输电控制保护系统的总体结构,对实际工程中直流控制保护系统采用的多种冗余方案作了全面分析和总结,相关概念和原则可以在进行直流控制保护的系统设计时参考.     

高压直流输电控制保护系统的冗余设计

冗余是高压直流输电控制保护系统的重要概念。与自诊断功能相结合,冗余配置的直流控制保护设备可以避免控制保护设备内部故障造成的功能失效,极大地提高直流输电系统运行的可靠性和系统可用率。基于高压直流输电控制保护系统的总体结构,对实际工程中直流控制保护系统采用的多种冗余方案作了全面分析和总结,相关概念和原则可以在进行直流控制保护的系统设计时参考。     

高压直流控制保护系统控制总线应用分析

对不同的高压直流控制保护系统控制总线结构进行分析,对其特点及功能应用进行总结。     

基于工程平台的直流控制保护系统全数字仿真建模与应用

为了准确模拟实际直流系统的运行特性,提出了基于工程平台HCM3000的全数字仿真建模方法。首先,介绍了仿真建模总体方案,说明了工程平台建模流程。其次,对由硬件装置实现的功能进行数字模拟,对图形化软件程序的通信接口进行改造,并转换为仿真可执行程序;通过任务调用程序,实现控制保护代码的有序调用。最后,以扎鲁特-青州特高压直流工程为例,建立直流系统仿真模型,完成大量功能性能试验,并与实际工程现场波形比对。对比结果表明,仿真模型与实际工程运行特性高度一致,验证了全数字仿真建模的准确性、有效性,能够再现直流工程的运行特性,对于实际工程的运行和维护具有重要的指导价值。     

高压直流输电控制保护系统的冗余可靠性研究

依据可信计算系统的可靠性分析理论,结合直流输电工程应用情况,对高压直流输电控制和保护系统的冗余技术做了可靠性方面的研究。首先介绍了冗余技术的背景及在直流输电工程中对可靠性的要求,然后分析了主动冗余技术和被动冗余技术在直流输电控制和保护系统设计中的应用,最后对控制和保护装置的冗余配置原则做了阐述,并针对装置的冗余设计提供了一些实现参考,对工程应用和系统冗余设计具有重要意义。     

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。     

高压直流输电控制保护系统接口和典型回路综述

直流控制保护系统在直流输电工程中至关重要,关系到整个电网的安全。本文对目前直流输电工程中应用的不同技术路线控制保护设备的接口和典型回路进行了全面比较分析,总结出存在的差异,为设备功能完善和优化设备选型奠定了良好的基础。