风电经架空柔性直流输电线路并网的交直流故障穿越技术

针对永磁同步风电机组远距离大规模并网的问题,研究了采用半桥型模块化多电平换流器(MMC)和直流断路器(DCCB)进行架空直流输电的并网方案。但架空线路故障率高,在发生直流侧故障、网侧交流故障时,基于MMC的高压直流(MMC-HVDC)系统保护装置会动作,导致MMC闭锁,不能不间断运行。为解决MMC-HVDC穿越交、直流故障的问题,基于DCCB和耗散电阻,提出了一种MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越方案。在故障发生后,通过设计DCCB风电场侧MMC降压协调控制策略,以及高压直流侧耗散电阻和风电场侧制动电阻间的控制策略和配合方案,实现了MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越。最后,通过PSCAD/EMTDC下的多组仿真,验证了上述交直流故障穿越方案的有效性和正确性。仿真结果表明,所设计的穿越方案能够使MMC-HVDC系统在不闭锁MMC的前提下,安全穿越故障期;在故障清除后,系统快速恢复到正常运行状态。

分址建设直流输电系统拓扑方案与运行特性研究

针对我国西部地区大规模可再生能源跨区输送场景,提出一种适用于不同地理位置新能源基地接入的分址建设特高压直流输电系统。首先,介绍该系统在常规直流与柔性直流换流器两种可行方案下的拓扑结构与控制方式。考虑分址建设场景下电网强度和地理距离对系统的影响,研究系统在交直流故障下的暂态响应与故障穿越方案。然后,根据两种方案的暂稳态运行特性,从经济性、技术性的角度对方案进行对比,并给出改进措施与推荐方案。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建分址建设特高压直流输电系统模型,仿真验证系统暂稳态下的运行特性。

适用于孤岛风电外送的LCC-DR混合型直流输电系统

为实现沙漠、戈壁、荒漠地区孤岛风电的大规模汇集与远距离输送,提出了一种兼顾直流故障穿越与经济性的基于电网换相换流器-二极管整流器(line commutated converter-diode rectifier,LCC-DR)的混合型输电系统。文章首先介绍了混合型输电系统的拓扑结构,该系统送端采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC)与二极管整流器(diode rectifier,DR)串联,从而接入大规模风电基地。随后建立了系统数学模型,并设计了协调控制方案。针对直流故障与交流故障,分析了故障期间系统的运行情况并为系统设计了故障穿越策略,保障系统的稳定运行。为验证控制策略的有效性,在PSCAD/EMTDC中建立了LCC-DR混合型输电系统模型并开展稳态与暂态运行特性仿真。研究结果表明,该系统可有效实现沙戈荒地区新能源的大规模远距离输送。