应用于海上风电接入的VSC-HVDC系统主网侧交流故障穿越方案

海上风电是可再生能源的重要形式和组成部分,通过基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)技术进行风电的远距离接入,使远离海岸的区域建设风电场成为可能,另外该技术也具备更大规模风场的接入能力。目前世界范围已有多个应用VSC-HVDC输电系统将海上风电场接入到陆上主电网的工程规划。然而,大规模风电会对系统的稳定性带来诸多挑战,尤其需要确保在故障工况下风电场及主电网的稳定性,VSC-HVDC以其优良的灵活性成为应对此类挑战的不二选择。本文对不同风电接入方式下系统的故障穿越方案进行了总结,对VSC-HVDC系统的故障穿越性能进行了研究,分析了故障下系统盈余能量对直流电压的影响,并提出了应用直流侧可控耗能电阻(DC Chopper)来维持系统中的能量平衡的方案。本方案使系统在故障清除后具备迅速重启的能力,为电网的可靠运行提供了理论支撑。

应用于高压直流电网充电启动的混合式直流断路器

近年来高压直流(high-voltage direct current,HVDC)输电技术,尤其是基于电压源换流器(voltage source converters,VSC)的直流输电技术在电力传输中的应用得到飞速发展,由此推动发展的直流电网概念,呈现出与传统交流输电系统相辅相成的趋势。建立可靠的直流电网,必然需要能将直流故障隔离的设备,例如混合式高压直流断路器(hybrid HVDC Breaker,HHB)。HHB可以隔离系统中的短时或永久故障。此外,基于模块化设计的HHB及其智能控制系统,应用顺序合闸控制功能可以辅助直流线路故障后的重启过程,同时可以借助此功能消除换流器启动过程中因子模块充电而引发的涌流问题,从而替代直流启动电阻(pre-insertion resistor,PIR)。介绍了混合式高压直流断路器(HHB)的模块化设计概念和换流器充电过程中HHB的时序逻辑,并在PSCAD中搭建了多端直流电网模型,仿真验证了HHB分级顺序合闸逻辑的合理性,通过对比充电过程的换流器各电气量变化验证了所提出方法对系统性能的显著改善。提出的方法为实现高压直流电网的高效经济运行提供了解决方案。