MMC直流侧故障有源限流策略

为了避免直流短路故障威胁到模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)型柔性直流电网的安全可靠运行,该文提出了一种适用于半桥型MMC直流侧故障的有源限流策略,限制直流短路电流和桥臂电流的峰值及上升速率。首先,该文阐述了故障期间系统控制策略对故障电流的影响,然后通过反馈桥臂电流分别调整差、共模调制波,进而改变上、下桥臂中子模块的数量及分配,达到快速抑制交、直流侧故障电流的目的。其次,推导了考虑有源限流策略下的故障电流解析式,并分析了该限流策略对控制系统稳定性的影响,为有源阻尼参数选取提供理论依据。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网模型,仿真结果表明:有源限流策略不仅能够显著降低直流断路器开断故障电流,且能保证桥臂内器件的安全。

多端直流输电系统直流侧故障的控制保护策略

在多端直流输电系统中使用直流断路器有利于故障的快速切除,但目前直流断路器的制造工艺尚不成熟,难以在工程中推广应用。文中在直流输电系统直流侧采用常规交流断路器作为直流断路器的替代方案,提出了一种针对多端直流输电系统直流侧故障的控制保护策略。利用PSCAD/EMTDC软件建立了±800kV双极四端直流输电系统仿真模型,并进行了仿真。仿真结果表明,基于常规交流断路器的多端直流输电系统控制保护策略能够实现系统故障后的快速恢复,较好地满足功率输送要求,有效提高所连交流系统的稳定性。

具备阻断直流侧故障电流模块化的多电平换流器应用研究

针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)存在子模块数量较多、不具备阻断直流侧故障电流等问题,提出一种基于传统MMC拓扑结构的新型模块化多电平拓扑,其桥臂由2个子模块组串联构成,2个子模块组分别由半桥子模块和箝位双子模块串联组成,降低稳态运行损耗和元器件使用数量;阐述该新型拓扑的基本参数选取原则及上、下2组子模块的协调投切过程;针对新型MMC拓扑,采用相应的模型预测控制策略。最后,通过实验进行验证。研究结果表明:新型拓扑不仅具备阻断直流侧故障电流能力,而且在子模块数量相同时,输出电平数增多,交流电压输出波形更接近正弦波。

CDSM-MMC直流侧故障隔离原理及重启动策略

采用模块化多电平换流器的柔性直流输电系统,目前除了常见的半桥和全桥结构型的子模块,基于钳位双子模块的模块化多电平换流器由于其不仅能够隔离直流侧故障,且在经济性、性能上具有较强的优势,得到了广泛的关注和研究。通过介绍钳位双子模块(Clamp Double Sub-Module,CDSM)的工作原理,详细讨论分析了CDSM对于直流侧发生双极性短路、单极短路、断线等故障的隔离原理,以及柔性直流输电系统发生故障后控制器的工作状态,提出一种新型的柔性直流输电系统故障后的重启动策略,并在PSCAD/EMTDC下建立单端21电平基于CDSM结构的柔性直流输电仿真模型,通过对比所提出的重启动过程与原有重启动过程,验证了所提出重启动策略的有效性。

一种基于3σ准则与FCM算法相结合的光伏电站直流侧故障定位方法

为了解决光伏电站故障组件定位困难的问题,提出了一种基于3倍标准差(3σ)准则与模糊C均值聚类(FCM)算法相结合的光伏电站直流侧故障定位方法,深入分析了光伏电站各组串电流数据之间的关联性与差异性,利用组串间的差异性结合3σ准则得到组串故障因子;然后利用故障因子的关联性,通过FCM算法得到其聚类中心,客观地找出故障因子的阈值;利用实际光伏电站的数据,实现了只借助组串电流数据定位光伏电站的直流侧故障。实验结果证明了该方法的可行性与准确性。

MMC-HVDC系统直流侧故障暂态特性分析

近年来,国内外对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的研究主要集中于系统建模仿真、控制系统设计等方面。对基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(modular multilevel converter based high voltagedirect current system,MMC-HVDC)直流线路故障的研究也仅是在简单的故障定性仿真分析上。为了比较精确地定量分析MMC-HVDC系统直流侧故障瞬间电气应力的暂态特性、短路故障状态下的等值电路模型,分析了系统直流侧故障的机理,给出了故障电压、电流的数学表达式。基于RT-LAB软件搭建了双端MMC-HVDC仿真模型,验证了故障暂态特性分析的结果,单极接地故障使得直流非故障极的对地电压与换流站交流侧的相电压增大;双极短路故障会引起换流站的桥臂产生严重的过电流现象;单极断线故障会导致整流站很大的直流电压变化率,引起严重直流过电压。针对上述问题,文章结合分析结果给出了相应的故障保护要求和策略。

基于虚拟阻抗的MMC交、直流侧故障过电流抑制方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)适用于高压大容量柔性直流输电。MMC-HVDC系统交、直流侧发生故障时产生的过电流直接影响着IGBT等电力电子器件的选型及系统安全运行,基于虚拟阻抗的过电流抑制策略可以有效对故障过电流进行抑制,且不影响系统的稳态运行。分别对MMC直流、交流侧故障产生的过电流机理进行分析,得出了不同电路参数对于过电流程度的影响;提出了基于虚拟阻抗的过电流抑制策略,基于通用的双闭环矢量控制策略,通过将实际电路元件的特性映射入控制系统以达到抑制故障过电流的目的;同时提出了系统故障过电流的评价指标;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了双端11电平仿真模型,仿真结果验证了基于虚拟阻抗的过电流抑制策略的有效性。

MMC-HVDC直流侧故障分析

针对MMC-HVDC经常出现且棘手的直流侧故障问题,分析了多电平模块化换流站(Modular Multilevel Conventer,MMC)的运行原理及工作特性,提出了采用子模块均压控制和相间环流抑制的适用于MMC的直流输电系统,并设计了相应的控制器;在MATLAB/SIMULINK环境下建立仿真模型,然后对MMC-HVDC直流侧单极接地、双极短路、断线故障仿真,仿真结果说明:所提出的控制策略能够保证系统在发生故障后维持稳定,提升了MMC-HVDC直流输电系统解决故障的能力;最后展望了更合适的故障保护措施及过电流抑制方法,对解决直流侧故障具有很重要的指导作用。

8K机车直流侧故障分析

针对8K机车电流传感器引起的直流侧故障进行了分析,指出产生故障的原因,提出了判断其故障的方法和解决措施,取得了良好的效果。

8K型机车直流侧故障成因分析

介绍8K型机车开关电源、电流传感器以及主电路中晶闸管等故障引发机车直流侧故障的原因,并提出相应的判断方法。

青藏柔性直流输电系统直流侧故障特性研究

为了对青藏直流联网工程进行改造,基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统(MMC-HVDC),通过推导直流侧故障时子模块电容放电机理,建立真双极MMC-HVDC系统发生单极接地故障时的数学模型与等效电路,明确故障电流的流通路径与各阶段的主要成分,数学模型表明故障电流的大小及衰减时间与桥臂电感及短路电阻相关。应用PSCAD/EMTDC搭建真双极MMC-HVDC系统,代入青藏直流输电系统运行参数进行仿真。结果表明,直流侧故障电流在换流器闭锁后达到峰值;采用真双极MMC-HVDC系统的青藏柔性直流工程在故障发生后,可以利用交流断路器动作来保护换流器,同时系统功率不会中断传输。

基于混合型MMC全桥子模块比例的直流侧故障隔离电压研究

混合型模块化多电平变流器（MMC）相比于传统MMC,是一种更新颖的直流换流器拓扑结构。该结构同时包含了全桥子模块和半桥子模块,相应地同时具有全桥子模块隔离直流侧双极短路故障的优势和半桥子模块的经济性。为此,研究了不同全桥子模块比例的混合型MMC隔离直流侧短路故障的能力,通过分析短路故障状态下的等效电路图,推导出全桥子模块电容的故障隔离电压值,在此基础上推导出了能有效隔离直流侧双极短路故障的混合型MMC全桥子模块比例的临界值的计算公式。最后PSCAD仿真验证了上述分析结果,证明合理地选择全桥子模块的比例对节约混合型MMC的成本和改善其隔离直流故障的能力,具有实际意义。

子模块混合型MMC直流输电系统的优化设计及其直流故障穿越策略

短路故障是影响柔性直流输电系统安全运行的主要问题之一,针对直流侧双极短路故障,首先研究基于串联双电容子模块(SDSM)与半桥子模块(HBSM)的混合型模块化多电平换流器(MMC)结构,该结构与传统的半桥-全桥子模块混合MMC相比具有较低的成本和损耗,分析直流侧短路暂态运行下SDSM和HBSM的配置比例设计要求;其次考虑到SDSM无自主负电平输出能力,提出基于电流相位的故障穿越策略,采用分层控制的思想,构建相电流状态矩阵并结合其相位差,保障换流站在故障期间能降压运行,维持系统稳定工作;最后在Matlab/Simulink中仿真验证上述分析以及所提故障穿越策略的可行性。

直流侧故障下MMC-HVDC输电线路过电压计算

针对基于模块化多电平换流器的高压直流(modular multi-level converter-high voltage direct current,MMCHVDC)输电系统,为了快速而有效地计算其直流侧单极接地故障下直流线路最大过电压,详细地分析了几种相应的等效计算模型。首先,基于能量守恒定律,得到模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)的等效模型I。在该模型中,MMC被拆分为直流侧等效电路和交流侧等效电路,其中前者由2个受控电流源和1个理想电容组成。其次,考虑到单极接地故障下MMC子模块电容电压几乎不变的特性,并且直流电缆可以使用π等效电路模型替代,就能得到MMC的等效模型II。最后,基于时域仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了400 MW/±200 kV数字仿真模型,验证了2种等效模型的有效性。

含柔性直流输电系统的故障仿真分析

在柔性直流输电系统故障特性的研究中,对单相接地故障的研究较少,针对二端柔性直流输电系统交流侧和直流侧发生的故障,研究了相互之间的影响,进行了理论分析,又在MATLAB/SIMULINK搭建了模型,通过对仿真波形的观察,验证了理论分析的正确性。

基于CDSM-MMC的光伏直流接入系统故障分析

作为模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的一种,钳位双子模块(Clamp DoubleSub-module, CDSM)型MMC 具有直流故障自清除能力。但基于CDSM-MMC 的光伏直流接入系统,在直流故障特性等方面与其他类型MMC 构成的直流系统存在较大差异。为此,首先分析了联接变压器不同接地方式下的电容放电回路,阐述了直流故障对交流侧的影响。其次,在CDSM 故障闭锁情况下,划分了MMC 换流器端单极接地和极间短路时的故障阶段,建立各阶段的等值模型并求解。阐述了DC/DC 换流器及光伏电源对极间短路故障回路的影响,并对DC/DC 换流器侧的暂态过程进行了分析。最后,在PSCAD/EMTDC 中建立基于CDSM-MMC的光伏直流接入系统模型,验证了分析结果的正确性。

全桥型MMC-HVDC直流侧双极短路故障保护策略研究

随着柔性直流输电技术的快速发展,模块化多电平换流器在直流输电中也得到广泛应用。由于换流器内半桥子模块拓扑结构的缺点,在发生直流侧故障时,不能够产生负电平,所以无法在换流器直流侧输出极间零电压,极度阻碍直流输电的发展前景。研究全桥型模块化多电平换流器的拓扑结构,重点介绍全桥型MMC工作原理和特性,介绍基础的子模块电容电压平衡控制,研究全桥型MMC直流侧双极短路故障情况下的保护策略。最后,通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证全桥子模块换流器能够有效阻断直流侧双极短路故障电流,实现故障电流的快速清除,验证保护策略的有效性。

地铁供电系统及其直流侧短路特征与故障分析

随着社会经济的高速发展以及城市化建设的持续深入,社会已经进入到了全新的发展阶段中,为交通系统的发展与完善起到了良好的促进作用,而地铁作为城市交通系统中至关重要的组成部分,更是得到了社会各界的重点关注,其内部所采用的供电系统,主要作用在于保证乘客、运营人员以及行车途中的安全性,而直流系统中所产生的短路故障,则属于整体地铁供电系统继电保护以及设备选型的计算依据,也是对继电保护选择性以及可靠性加以保障的关键所在.因此,文章首先对地铁供电系统的基本概述加以明确;其次,对地铁直流供电系统的短路特性展开深入分析;在此基础上,提出地铁供电系统直流侧短路故障的分析.

全桥型MMC-HVDC直流故障自清除控制保护策略研究

当前已投入运行的柔性直流输电工程中换流器不具备直流侧故障自清除能力,制约了架空线应用于柔性直流输电线路发展。研究全桥型模块化多电平换流器拓扑结构,其桥臂是由全桥子模块(FBSM)组成,分析全桥型MMC工作原理,并研究全桥MMC实现直流侧故障自清除的机理。最后,通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证该全桥型换流器能够有效阻断直流侧故障电流,进一步对比传统MMC验证了全桥型换流器清除直流侧故障的可行性和有效性,具有较好的应用前景。

MMC-HVDC直流极保护对启动过程故障的适应性研究

目前国内外对基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)直流极保护原理与保护定值的研究均针对系统正常运行方式,鲜有针对启动过程的适应性分析。对MMC-HVDC系统启动动态过程进行了理论描述,详细分析了启动过程发生直流双极短路与单极接地故障时的故障特性。针对MMC-HVDC系统典型直流极保护,研究了启动过程故障与正常运行阶段故障时保护特征量的差异以及典型保护对启动过程故障的适应性。基于MMC-HVDC的详细电磁暂态模型,仿真启动过程和正常运行阶段发生双极短路与单极接地故障,验证了启动过程故障特性分析及典型保护对启动过程适应性分析的正确性,并对保护整定计算提出了新的建议。