南澳多端柔性直流输电示范工程仿真和测试

南澳多端柔性直流输电示范工程（简称南澳柔直工程）是世界上第一个VSC-MTDC工程。对该工程柔直换流器满载运行时谐波和损耗水平进行测试,结果表明柔直换流器产生谐波电流小,对交流电网电压畸变率基本无影响,换流器损耗在额定功率的1%左右。对换流器的有功和无功阶跃、风电场通过纯直流系统并网、系统功率反转和三端功率升降进行了仿真研究,结果表明南澳柔直工程构成了灵活可控的三端直流输电网络,能将南澳岛风电场的风电接入电网并保持自身和相关电网稳定运行。     

南澳多端柔性直流输电示范工程系统调试

南澳多端柔性直流输电示范工程的系统调试共完成了87个试验项目。功率阶跃试验显示,系统对换流器输出无功功率阶跃和有功功率阶跃的响应灵敏。功率反送试验、风电通过柔性直流并网试验和运行模式切换试验显示,南澳柔直工程能够适应各种工况运行。风电低电压穿越试验显示,该工程对交流电网故障具有较强的故障穿越能力。直流系统故障试验显示,故障后各站直流保护正确动作跳闸,控制保护功能正常。经调试检验,系统相关一、二次设备经调试检验总体符合设计要求,各项功能和性能指标满足工程设计规范要求。     

南澳多端柔性直流输电工程交直流相互影响分析

为了给南澳多端柔性直流输电工程的调度运行提供指导,对南澳工程的运行特性及交直流相互影响进行了分析。首先介绍了南澳工程概况,分析柔直工程的故障穿越特性,明确主网哪些交流站点发生故障将导致柔直闭锁;其次探讨主网故障对风电场经柔直并网送出的影响,比较了纯直流运行方式与交直流并联方式在故障隔离方面的差异;最后研究了柔直在交直流并联方式运行时,交直流输电通道故障分别对供送电能力的影响。分析结果认为:主网侧交流系统故障可能导致柔直因充电过电压而闭锁,而交流侧故障造成直流电压的波动很小,因而柔性直流具有隔离故障的功能。     

南澳多端柔性直流输电示范工程系统集成设计方案

南澳多端柔性直流输电示范工程（简称南澳柔直工程）是世界上第一个VSC-MTDC工程。首先介绍了模块化多电平换流器的拓扑结构,然后介绍了南澳柔直工程的系统集成设计方案。南澳柔直工程换流站采用单换流器双极接线方式,以交直流并联、纯直流或STATCOM方式运行。该工程本期为采用树枝式并联接线的三端直流输电系统,远期将建成四端柔性直流输电系统。还介绍了南澳柔直工程主设备参数、保护配置和系统三端启动过程。     

南澳多端柔性直流输电工程的运行方式分析

对南澳多端柔性直流输电示范工程的运行方式进行分析。在介绍示范工程概况的基础上,根据基本运行方式和可能的检修计划确定了初始14种可能的运行方式;根据现有技术条件,以及"N-1故障不导致南澳全岛失压"的原则,分析了各种方式的可行性,最终确定7种可行的运行方式;分析了7种可行的运行方式的运行风险,建议日常运行时采用方式1;指出柔性直流的接入未增加原交流系统的风险,但目前对风险的降低程度有限。7种可行运行方式已被采纳,并写入了工程的调度规程。     

三端无源网络柔性直流输电的仿真研究

就柔性直流输电对多端无源网络供电及其故障情况进行了简单的探讨。首先进行了系统模型的搭建;然后进行了控制器的设计、控制策略的选取;最后运用PSCAD软件进行了正常运行以及系统无源网络侧发生短路故障两种情况的仿真。仿真结果表明,建立的三端无源网络柔性直流输电系统,可以灵活地向无源网络输电,当发生故障时,也能较快恢复。     

南澳多端柔性直流输电工程高压直流断路器本体故障控制保护策略研究及验证

针对应用于±160 kV南澳多端柔性直流输电工程的机械式高压直流断路器本体故障的控制保护策略进行研究。首先,分析了机械式高压直流断路器的基本原理;其次,详细分析了机械式高压直流断路器在运行过程中可能出现的故障,包括直流断路器误合、误跳、拒分和拒合等4种故障,及其对南澳多端柔性直流输电工程造成的影响,提出了具体的控制保护策略;最后对所提的控制保护策略进行实时仿真验证,经实时仿真验证后的控制保护策略应用于工程现场。通过实时仿真和现场的试验表明,所提出的控制保护策略能够在机械式高压直流断路器本体故障的情况下保障南澳多端柔性直流输电工程运行的安全性。     

应用于南澳多端柔性直流工程中的高压直流断路器关键技术参数研究

针对在±160k V南澳多端柔性直流输电工程加装2台机械式高压直流断路器进行了研究。首先提出了2台直流断路器的安装方案及意义,分析了机械式高压直流断路器的拓扑及工作原理。然后利用PSCAD/EMTDC建立了含2台机械式高压直流断路器的南澳直流系统仿真模型;通过仿真分析,发现双极短路故障时,为避免过流,在直流断路器开断故障电流前换流器应暂时闭锁;仿真设定机械式高压直流断路器开断时间为5ms,得到了其暂态恢复电压、开断电流、避雷器吸收能量等关键技术参数;研究了开断时间分散性、一台直流断路器故障时对直流断路器参数的影响;最后给出了机械式高压直流断路器关键参数选型的建议。     

南澳多端柔性直流输电示范工程系统接入与换流站设计方案

南澳多端柔性直流输电示范工程(简称为南澳柔直工程)是世界上第一个VSC-MTDC工程。介绍了南澳柔直工程的系统接入设计方案和换流站设计方案。该工程在南澳岛上建设2个直流送端换流站(金牛站和青澳站),在大陆塑城变电站附近建设1个直流受端换流站(塑城站)。将岛上的风电经柔直线路“青澳—金牛”和“金牛—塑城”送出,并在塑城变电站接入交流系统。通过三种方案的比较,决定换流站接地方式为：联接变压器采用△/Yn 形式,在阀侧设置Y接变压器中性点电阻以得到接地点。按功能分区明确、工艺流程紧凑、节能和协调周围环境的原则设计了换流站电气总平面布置方案。     

南澳多端柔性直流工程线路故障隔离策略

南澳多端柔性直流工程的直流线路发生单极接地故障时,应保障机械式直流断路器能有效隔离故障区域,非故障换流站能继续稳定运行。本文首先介绍了加装的机械式直流断路器的基本原理,接着分析了直流线路单极接地故障特性、现有的控制保护策略以及直流断路器的开断特性。然后,提出了一种带辅助电压判据的直流线路差动保护来快速定位故障线路,提出了一种非故障换流站直流保护定值切换方法来保障非故障换流站的稳定运行。最后,PSCAD/EM TDC仿真和现场的人工短路试验结果表明了该策略的可行性。     

广东南澳多端柔性直流输电系统调度运行策略探讨

分析了广东南澳多端柔性直流输电系统的运行模式、功率控制原理、调度运行控制原则和调度运行指标,针对不同的功率控制模式给出实用性的调度运行控制策略,指出多端柔性直流输电系统的调度运行需兼顾考虑安全性、优质性和经济性指标。     

舟山多端柔性直流输电工程综述

柔性直流输电作为新一代高压直流输电技术,应用前景广阔。介绍了世界首例五端柔性直流输电工程——浙江舟山柔性直流输电工程的概况和一次设备组成,分析总结了舟山多端柔性直流输电系统的运行方式、控制模式和控制保护系统,对多端柔性直流输电技术的实际应用和未来发展具有一定的指导意义。     

舟山多端柔性直流输电工程系统设计

为了解决舟山群岛供电、海上风电送出等问题,规划设计了舟山5端柔性直流工程。舟山多端柔性直流输电重大科技示范工程是目前世界上在建的端数最多的柔性直流工程。为了满足柔性直流换流站启动、运行与控制、检修的需要,研究提出了柔性直流换流站的主接线方案。开展了柔性直流系统主回路参数研究,确定了换流站主设备和直流电缆的选型及主要技术参数、换流站运行功率范围。通过交、直流过电压研究提出了换流站过电压保护及绝缘配合方案。提出的柔性直流换流站主回路参数确定方法、绝缘配合方案、运行控制策略等形成了完整的柔性直流系统整体技术方案。提出了柔性直流系统设计的完整技术思路、设计方法及工具,为我国多端柔性直流技术发展及工程应用提供了有力支撑。     

基于MMC的三端柔性直流输电系统建模与仿真

研究了MMC的电路拓扑结构、运行特性以及充电原理,在PSCAD仿真平台上搭建了MMC在三端柔性直流输电系统中的模型。该三端系统由两个送端一个受端组成。两个送端均采用定有功功率和定交流电压的控制方式,受端采用定直流电压和定交流电压的控制方式。系统级控制器采用直流电压偏差控制。每个换流站都采用最近电平逼近调制方法控制模块投入与切除,采用排序的平衡控制原理均衡各子模块电容电压。对直流侧单极母线进行了接地故障仿真,并分析了对系统运行的影响。仿真结果同时验证了该模型的正确性,MMC能在三端柔性直流输电系统中稳定运行,各子模块电压波动较小,有功、无功控制量均能跟随控制目标,该模型所采用的控制策略的性能良好。     

环网式三端直流输电系统及直流断路器应用的分析与仿真

分析了多端直流输电系统的基本原理,利用 PSCAD/EMTDC 软件建立了多端直流输电系统仿真模型,并建立了含直流断路器的多环网式多端直流输电系统模型,通过仿真研究了直流断路器开断直流输电线路的过程,分析直流断路器在环网式多端直流输电系统中的作用.对直流断路器切除环网式三端直流输电系统一条输电线路的过程及切除故障换流站分别进行了仿真分析.仿真结果表明,当利用直流断路器切除环网式多端直流输电系统的一条输电线路时,输电线路的电流重新分配,能保证功率输送的连续性.在这种情况下,对各个换流站输出或输入的功率影响不大,对与直流系统连接的交流输电网影响很小.当切除故障换流站后,该系统最大限度地保持功率传输及电流的有效分配,保持稳定运行     

柔性直流输电系统实时仿真系统设计与试验

在介绍模块化多电平柔性直流输电系统基础上,采用仿真器基于Intel处理器和现场可编程门列阵(field-programmable gate array,FPGA)片上协同仿真的架构,对多端柔性直流系统模型进行优化设计,同时计算资源的合理分配,进行柔性直流输电系统实时仿真系统设计,利用实时电力电子仿真系统加上保护控制、阀控及测量IO设备,在此基础上提出一种柔性直流输电控制系统的实时闭环仿真系统方案,以应对全球能源互联网建设。     

南澳柔性直流输电系统主接线分析

针对南澳示范工程,对柔性直流换流站电气主接线进行分析与研究。对主回路拓扑以及双换流器、单换流器两种不同主接线方式进行分析与比较,研究并确定换流站电气主接线方案,充分考虑换流站建设的可行性、经济性等要求,经过技术经济比较,提出适合本项目的模块化多电平拓扑的单换流器主接线方案,为工程设计提供参考。     

舟山多端柔性直流输电工程直流系统放电特性

为研究五端运行方式下换流站闭锁并打开交流进线开关后直流系统的放电特性,首先研究了舟山工程主接线、运行方式及设备参数,然后在此基础上对直流系统放电回路和放电过程进行分析,并计算出各种工况下直流系统的放电时间。同时,在PSCAD/EMTDC中建立了简化的五端柔直系统仿真模型,并对应理论计算工况进行仿真研究,得到各种工况下直流系统放电时间的仿真值,进而与特定情况下的现场数据进行对比。最后,综合理论分析和仿真结果,确定了换流站闭锁后直流系统放电至安全电压的时间约15 min。该计算方法也可用在其他的柔直工程中。     

直流断路器及阻尼快速恢复系统在舟山多端柔性直流输电工程中的应用

介绍舟山多端柔性直流输电换流站直流断路器及阻尼快速恢复系统的基本情况,对直流断路器、谐振开关、阻尼模块等设备原理进行说明,分析直流输电系统快速重启动及换流站单站投退在工程中的应用,针对实际运行过程中发现的换流站极隔离失败的隐患,给出了解决方法,缩短直流故障清除和非故障端重启动时间,大大提高舟山多端柔性直流输电系统运行的可靠性。     

舟山多端柔性直流输电系统仿真试验研究

多端柔性直流输电系统能够实现多电源供电、多落点受电,运行方式更加灵活、便捷;结合舟山多端柔性直流输电工程,借助RT-LAB,依托电力网络、电力电子和控制系统的完全电力系统仿真结构对阀控系统进行仿真试验,通过试验数据验证了相关设计的正确性。