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,     

柔性直流输电技术的现状与展望*

柔性直流输电能灵活地适应新能源的发展和现代电网体系多样化的需求,是未来直流输电系统的发展趋势。为此,对柔性直流输电的发展和应用进行了综述。首先,对国内外典型柔性直流输电工程进行了概述,同时介绍了工程中电力电子器件、柔直换流阀、高压直流断路器、桥臂电抗器、直流电缆核心器件的研究进展。最后,探讨了柔性直流输电技术在可再生能源发电并网、大电网异步互联、城市电网改造等领域的未来发展趋势。     

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。     

柔性直流输电技术发展及其应用

相控换流器高压直流输电(LCC-HVDC)技术的固有缺陷催生了电压源控制高压直流输电(VSC-HVDC),国内称之为柔性直流输电(HVDC Flexible)。具备了快速独立地控制与交流系统交换有功功率和无功功率功能,能有效控制公共连接点的电压、潮流反转方便灵活、事故后快速恢复、提高交流系统电压稳定性、功角稳定性,加之设计施工方便灵活,施工周期短,电磁场污染和噪声污染小,没有油污染的特点,使得柔性直流适合用于海上钻井平台或孤岛供电、弱交流节点处的交流电网非同步互联、新能源电源的分散连接、提高配电网电能质量等方面,发展前景好。     

柔性直流和常规直流互联输电系统协调控制策略

对一种新型的柔性直流与常规直流互联输电系统进行了研究,针对常规直流送端可能出现的功率不平衡问题,提出了常规直流和柔性直流功率附加器的协调控制策略。该策略通过2种直流有功附加控制器来提高区域内有功功率平衡能力,针对常规直流进行有功功率调节时换流站无功不平衡引起的电压波动问题,设计了柔性直流无功附加控制器。最后,通过仿真验证了协调策略的有效性,结果表明所设计的有功-无功附加控制器能够相互配合,有效提升整个系统的功率平衡能力。     

大容量柔性直流输电工程用直流支撑电容器技术研究

在柔性直流输电系统中,需要用直流电容器作为储能元件,起到电压支撑等作用。由于柔性直流换流阀使用环境要求电容器能长期稳定、安全可靠运行,但是高温会加速电容器绝缘老化、性能变化,导致可靠性下降。本文主要从金属化膜的选取、心子元件的设计以及产品的结构设计方面进行详细论述。同时论述了该直流电容器在研制及生产过程中的重点问题分析,从试验方面进行验证。可为大容量柔性直流支撑电容器产品设计与制造提供参考。     

柔性直流配电技术的发展与现状

本文通过与交流配电网的对比,结合高压直流输电技术的发展,分析了柔性直流配电网的技术优势,并进一步对目前柔性直流配电研究中诸如电压等级、拓扑结构、关键设备、控制保护等关键技术进行了分析,结合中国目前已有的典型示范工程,对柔性直流配电技术的研究现状、重点方向进行了介绍。     

柔性直流输电控制系统的功能与设计

以鲁西背靠背直流换流站柔性直流输电控制系统为例,介绍了柔性直流输电控制系统整体架构、硬件、控制功能及保护功能,并结合运行经验对柔性直流输电控制系统的工况进行研究。     

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%。     

柔性直流输电技术研究分析

介绍了柔性直流输电的技术原理和控制策略,指出当前控制方法研究成果中存在的问题,比较了柔性直流输电技术几种发展方向的研究现状,分析了基于模块化多电平换流器的输电方式,根据目前国内外柔性直流输电示范工程,说明了柔性直流输电技术在新能源、城市电网和智能电网中的应用前景。     

柔性直流输电系统新型故障重启方法

换流器自清除技术的逐渐成熟使得基于架空线路输电成为柔性直流输电的发展趋势。架空线路输电时瞬时性故障概率较大,因此需配置有效的重启方法确定是否应该恢复系统的正常运行。传统的柔性直流输电系统重启方法因重启于永久性故障时会对系统造成二次过流、过压危害,不利于系统的安全可靠运行。提出了一种具有低电流、低电压危害的新型重启方法,在故障性质判断期间将换流器运行于不控整流方式,通过判断电流的有无,实现故障性质的判断。这种方法在重启于永久性故障时能够有效避免对系统的二次过流冲击,也不会产生二次过电压。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了两端模块化多电平换流器型直流系统,通过仿真测试验证了所设计重启方法的可行性和优越性。     

基于多电平换流技术的柔性直流输电系统

直流输电相比于传统的交流输电系统具有明显的优势,广泛应用于新能源并网以及分布式发电并网领域,可以实现远距离孤岛供电.本文介绍了一种以多电平换流(MMC)技术为核心所开发的柔性直流输电系统,该系统可以有效降低传统直流输电系统交流侧电抗器带来的成本,同时降低了系统的开关频率,本文涵盖了系统的数学建模、电容均压以及矢量控制等...     

柔性直流输电技术在江北电网中的应用研究

柔性直流输电技术是一种以电压源换流器技术为基础开发的新型高压输电技术,在改善交直流相互影响和提高电网稳定性方面具有显著作用。文中针对重庆江北电网中存在的下网负荷分布不均、金山变电站失电风险以及220 kV侧短路电流裕度小等问题,分析了柔性直流输电的技术特点及在城市配电网中的工程应用,结合重庆江北电网运行问题,提出了交、直流两种方案解决220 kV电网中金山变电站500 kV失电后产生的过载问题,并提出了应用柔性直流输电技术解决110 kV电网中220 kV变电站负载不均衡的问题,为其他工程应用柔性直流输电技术提供指导。     

三端柔性直流输电系统雷电侵入波过电压

雷电侵入波过电压是确定直流输电系统换流站设备绝缘水平的重要依据,利用PSCAD/EMTDC软件建立了±160 kV南澳三端柔性直流输电系统直流侧雷电侵入波仿真计算模型,利用电气几何模型法计算直流线路的最大绕击电流,采用相交法作为空气间隙闪络判据,计算直流线路遭受雷电绕击和反击后换流站内极母线设备以及连接电缆承受的电压应力,并校核各设备的雷电冲击绝缘水平,计算结果表明各设备的绝缘裕度满足要求.     

一种新的柔性直流输电系统远端启动策略

模块化多电平换流器(MMC)的启动是MMC柔性直流输电系统工程应用首先需要面临的问题,针对采用MMC结构的两端或者多端柔性直流输电系统,提出了一种新型的有序解锁启动方法,以减少传统充电方式下换流阀解锁瞬间的直流电压跌落和桥臂电流冲击。该方法在传统不控充电过程后,先解锁定直流电压换流站,再对其他换流站进行远端充电,期间其他换流站的桥臂按其子模块电容电压高低顺序逐步减少投入充电的子模块个数,以此不断抬高子模块电容电压,在电容电压到达一定数值后再解锁换流站。通过理论分析计算了本方法最大的电压跌落,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该方法的有效性和优越性。此外,新的远端启动控制策略对多端柔性直流系统的定功率换流站启动顺序和启动时刻没有特殊要求,并针对单桥臂进行设计,可以重复应用于各桥臂,因此,其适用于实际工程中的多端柔性直流系统远端启动和交流系统故障造成无源端闭锁后的在线重启动。     

柔性直流输电网的电压控制原理研究

本文研究柔性直流输电网的电压控制原理。描述了柔性直流电网电压控制的3种基本策略及其特点,提出了一种一次调压与二次调压相协调的直流电网电压控制策略,其中一次调压采用带死区的直流电压下斜控制律,二次调压采用基于电压基准节点电压恒定的控制准则。论文给出了带死区的直流电压下斜控制的实现方法和逻辑框图;描述了电压基准节点的选择原则,并给出了基于电压基准节点电压恒定控制的二次调压实现方法。构建了一个四端直流输电网测试系统,基于该测试系统,介绍了带死区的直流电压下斜控制的参数设计方法,测试了直流电网负荷改变以及电压基准换流站退出运行2种工况下整个系统的响应特性。测试结果表明,所提出的一次调压与二次调压相协调的直流电网电压控制策略具有良好的控制性能,适用于普遍意义的直流电网。     

模块化多电平柔性直流输电换流器子模块过电压保护

以模块化多电平柔性直流换流器为研究对象,分析子模块过电压特点,研究子模块在运行中的瞬态过电压和暂态过电压问题。子模块瞬态过电压包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT）关断过电压和二极管反向恢复过电压：针对子模块IGBT关断过电压,提出一种两电平关断技术抑制关断电压尖峰;针对子模块二极管在旁路开关动作时反向恢复过电压,提出一种抑制二极管反向恢复过电压的旁路方法。文中同时分析了系统故障造成的暂态过电压,提出一种带耗能回路的子模块拓扑,以提高换流器故障穿越能力,并可有效减少子模块级联数量。针对模块化多电平换流器在不同故障工况下的过电压问题,提出了多级过电压保护相互配合的控制逻辑策略,并提出一种冗余供电方案,解决了模块化多电平换流器启动过程中的黑模块过电压问题,提高了系统运行可靠性。最后,给出实验和仿真波形验证了瞬态、暂态过电压理论分析的正确性和保护方案的有效性。