混合三端直流输电系统线路故障特性及故障电流抑制策略

文中研究了混合三端直流输电系统的直流故障特性及故障电流抑制策略.此系统送端为电网换相换流器(line commutated converter)、受端为混合型模块化多电平换流器(hybrid modular multilevel converter).首先介绍了混合三端直流输电系统拓扑以及控制策略,随后针对不同故障点,...     

高压直流换流站电气设计标准化及优化研究

目前国内外关于断路器的状态检修均采用计划停电的模式,存在不能及时发现断路器存在的潜伏性缺陷的缺点,从而导致断路器故障引起的电网事故。研制了由机械振动测量终端、电场强度测量终端、回路电流测量终端以及智能诊断模块4套组件构成的断路器故障预警装置并开发了由健康评估、智能定级2个模块组成的断路器健康状态量化评估系统。对研制的故障预警装置和健康状态评估系统进行了现场验证,结果表明：所提故障预警装置首次实现了运行状态下高压开关振动、电场以及回路电流信号的非侵入式融合采集,大幅降低了测量装置安装工艺复杂度和安装风险,实现了断路器3类17种故障的精准预警;开发的健康状态量化评估系统实现了断路器近远期健康度的实时评估,降低了断路器运检成本。     

基于VSC与DRU的混合级联型海上风电直流外送系统控制与阻抗建模

混合级联型海上风电直流外送系统具有高压、大容量、投资成本低等优势,但其并网稳定性问题一直备受关注,而系统阻抗建模是分析稳定性的基础。基于电压源型换流器(voltage-source converter,VSC)与二极管整流器(diode rectifier units,DRU)的混合级联型海上风电直流外送系统,建立了VSC-DRU混合级联换流站的详细数学模型;为实现直流外送系统中有功功率主动分配和交流集电系统电压稳定,研究了含滤波电容电流反馈的VSC功率-电压调节控制策略;采用小信号扰动方法,考虑锁相环输出相角调节、有源阻尼控制及功率控制影响,推导并分析了闭环控制下VSC-DRU混合级联换流站的详细阻抗模型,为研究系统稳定性提供了依据。最后,在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证,结果表明所提控制策略具有良好的功率-电压调节性能,并通过频率扫描法验证了所建详细阻抗模型的正确性。     

电网不对称故障下混合型MMC不间断运行技术

为提高混合型MMC的不间断运行能力,提出了一种混合型MMC在电网不对称故障下的控制策略。该控制器在交、直流解耦控制的架构上,引入dq坐标系下的正负序分离锁相环、准谐振控制环节、低压限流环节和零序环流抑制环节,实现了负序电流抑制,限制了桥臂的过电流,消除了零序二倍频环流。首先介绍了电网不对称下换流器的模型,基于功率和桥臂电流的表达式,分析了换流器受到的影响。然后针对不对称故障,设计了负序电流抑制策略、有功功率控制策略和桥臂环流抑制策略,以保证混合型MMC的安全稳定运行。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了双端MMC-HVDC模型,验证了所设计策略在电网不对称故障下的有效性,实现了混合型MMC的不间断运行。     

高压直流输电系统接入下的交流系统不对称故障下序网等值及短路电流算法

随着高压直流输电技术的日益发展,交直流混联系统的相互影响已成为高压直流输电领域的研究重点。针对含高压直流输电系统接入的交流系统,本文研究了其在不对称故障下的故障分析方法,提出了LCC-HVDC在交流侧的复合序网等值模型以及短路电流计算方法。首先搭建了基于不对称工况下的LCC-HVDC开关函数模型,随后根据开关函数模型建立了相应的LCC相量模型,并推导了LCC交流侧复合序网的计算方法。最后将LCC复合序网模型与交流系统不对称故障的边界条件结合,提出了适用于求解含高压直流输电系统接入的交流系统不对称故障短路电压电流的迭代算法并进行了仿真验证。仿真结果表明,本文提出的故障电流算法均可以满足工程计算要求。     

高压直流换流站电气设计标准化及优化研究

为高效完成直流换流站的初步设计及实现技术经济指标的优化,同时提高国内技术方案在海外工程中的竞争力,以±500 k V直流工程为例,开展了直流换流站电气一次设计标准化与优化的方案研究。在分析交流滤波场、换流区域、直流场的电气接线、设备选型、平面布置及占地尺寸标准化设计方案的基础上,通过主回路参数的设计优化,降低设备配置的容量、组数等;根据工程方案特点和技术发展趋势,合理减少工程配置和设备冗余配置;根据不同的设备选型来匹配相应的平面布置,实现整体方案的最优设计。对比测试结果表明：优化后的电气设计方案中交流滤波器场的总宽度可减少约32 m;采用垂直布置型式的换流变可减少阀厅长边的尺寸;配置2组直流滤波器可减少直流场占地面积,其占地尺寸减少约12 m。优化后的整体工程的单位容量造价为603元/kW,相较于原有方案降低了12.6%。     

基于无源阻尼的柔性直流输电系统高频振荡抑制策略

柔性直流输电系统的控制链路延时效应使系统阻抗在高频段呈现负阻尼特性，可能导致与交流线路分布电容相互作用产生高频振荡。现有抑制策略中，附加低通滤波器等有源阻尼策略对运行工况和延时时间变化的适应性较差，无源阻尼策略适应性较好但面临功率损耗较大等问题。基于此，本文首先建立考虑完整控制环节和延时效应的模块化多电平换流器交流阻抗模型，通过阻抗分析法分析高频振荡的产生原因，其次提出基于无源阻尼的高频振荡抑制策略及参数设计方法，最后通过抑制效果分析和功率损耗比较证明所提高频振荡抑制策略的有效性。结果表明，所提振荡抑制策略可适应延时时间的变化，实现高频振荡的有效抑制且基波功率损耗低。