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。

光电流互感器在舟山多端柔性直流输电工程中的应用问题分析

介绍了舟山±200 k V多端柔性直流输电工程换流站光TA(电流互感器)配置和应用情况。通过对换流站内不控充电启动试验的波形分析,找出了光TA电流异常原因,给出了整改方案。进行了一次注流试验验证并最终通过站系统的OLT试验和STATCOM试验验证了方案的正确性。指出在柔性直流输电工程中对于光TA的测试,除了传统的精度试验外,必须增加有针对性的一次注流试验。

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。

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。

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。

±200kV舟山多端柔性直流输电工程安全距离研究

介绍了±200 kV电压等级柔性直流输电设备在生产运行中的安全距离试验研究情况与结果,通过对典型运行工况下的安全距离问题的计算分析并结合试验结果,确定了±200 kV柔性直流输电设备的最小电气安全距离,并应用于直流输电工程的生产运行,对今后柔性直流输电工程的设计、生产运行与作业安全规程的编制都具有参考价值。

我国已建成世界首个多端柔性直流输电工程

12月25日,由南方电网公司推进的世界上第一个多端柔性直流输电示范工程——南澳±160千伏多端柔性直流输电示范工程,在广东汕头南澳岛上的青澳、金牛两个换流站与汕头澄海区的塑城换流站完成了三端投产启动。

荣信参与的世界首个多端柔性直流输电工程建成

2013年12月25日，国家863计划项目——南方电网广东汕头南澳岛的三端柔性直流输电工程完成了三端投产启动，标志着我国攻克了多端柔性直流输电控制保护这一世界难题。成为世界第一个完全掌握多端柔性直流输电成套设备设计、试验、调试和运行全系列核心技术的国家。

世界首个多端柔性直流输电工程投运

世界上首个多端柔性直流输电工程——南方电网南澳±160kV多端柔性直流输电示范工程今天正式投运。该工程是我国在国际直流输电领域取得的又一重大创新成果，为远距离大容量输电、大规模间歇性清洁电源接入、多直流馈入、海上或偏远地区孤岛系统供电、构建直流输电网络等提供了安全高效的解决方案。该工程解决了风电接人中的难题，至少能提高风电利用率59，6～10％。

含混合型MMC的多端柔性直流输电系统短路电流计算方法

多端柔性直流输电系统中存在多个换流站,换流站之间复杂的耦合关系使得直流短路电流的计算成为一个难题。针对含混合型模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)的多端柔性直流系统应用场景,首先搭建了故障穿越前后混合型MMC的故障等效模型,并从混合型MMC直流故障穿越期间电路结构变化的角度出发,分析了直流故障穿越对多端柔性直流系统各支路短路电流的影响,在此基础上基于叠加定理提出直流故障穿越附加网络的概念。然后结合多端系统的近似解耦解析计算方法和直流故障穿越附加网络的概念,提出含混合型MMC的多端系统直流故障穿越期间的短路电流计算方法。最后,基于PSCAD/EMTDC平台的电磁暂态仿真结果表明,所提出的计算方法在故障发生6 ms内计算的短路电流值最大误差均在±6%以内,且具有良好的适用性,为含有混合型MMC的多端柔直系统的规划设计与保护整定提供了参考。

参与电网调频的多端柔性直流输电系统改进下垂控制策略

参与电网调频的传统下垂控制策略能够利用频率偏差和直流电压实现多端柔性直流输电系统频率之间的相互支撑。然而传统电压下垂系数固定,在分配不平衡功率时容易忽略电网的运行状态和换流站自身容量,导致换流站过载以及弱电网承担功率时频率波动较大。为解决这一问题,提出了一种参与电网调频的改进下垂控制策略。首先分析了参与电网调频的传统下垂控制策略能量调配关系。其次考虑电网的频率裕度以及换流站的自身容量重新设计电压下垂系数。在系统受到扰动后,提出的控制策略能够保证换流站不发生过载,同时实现弱电网的稳定运行。最后通过仿真软件MATLAB/SIMULINK进行仿真验证,结果表明所提控制策略提高了多端柔性直流输电系统的频率调节能力,使系统的运行水平得到有效提升。

改进生成式对抗网络下多端柔性直流输电系统

针对新能源在实施并网时,多端柔性直流输电系统运行过程中并网电力数据存在的噪声过多问题,会直接影响多端柔性直流输电系统的直流输电效果,为提升系统直流输电效果,采用改进生成式对抗网络设计多端柔性直流输电系统。根据直流输电系统结构建立系统整体框架,并对框架中的模块设计具体功能;通过基于改进生成式对抗网络去噪模块滤除系统直流输电时产生的噪声,提升系统直流输电时的输电效果;根据系统硬件模块功能设计结果,设计多端柔性直流输电系统模块控制器以及系统整体控制器,通过控制器的稳定控制,完成多端柔性直流输电系统的安全直流输出,实现系统的软件设计。实验结果表明,利用所设计系统在开展电力直流输电时,控制效果较好,电流在0 kA附近波动,电压最终控制为500 kV。

多端直流输电工程交流滤波器设计与无功补偿研究

多端直流输电系统是实现多个能源、负荷中心跨区域互联的有效技术,在技术性和经济性等方面都具备较强竞争力。笔者以我国企业承建、目前在建的某项海外多端直流输电工程为例,进行多端直流输电工程交流滤波器设计与无功补偿研究。该工程中某换流站是弱交流系统,对电压稳定性要求较高,标称频率为60Hz,设计交流滤波器时采用依照北美惯例的性能指标—IT乘积。介绍了多端系统与双端系统差异,IT乘积的计算假设回路结构,在此基础上针对换流站弱交流系统设计出满足性能要求的交流滤波器,并进行无功补偿研究。研究结果对最终确定实际工程交流滤波器方案具有一定的参考作用。

基于改进麻雀搜索算法的多端柔性直流输电系统有功潮流优化方法

文章提出一种基于改进麻雀搜索算法的多端柔性直流输电系统有功潮流优化方法,以最小化耗电量为目标,建立系统有功优化分配模型,减小网络损耗。通过约束有功功率,计算2条母线支架内的交流线路损耗值,得到换流系统的总损耗和系统的额定容量;计算直流功率向交流线路转移过程中所承受的冲击能力,得到在交流通道中的功率转移情况。同时,使用改进的麻雀搜索算法优化多端柔性直流输电系统的有功潮流,计算个体适应度并进行排序,选择最优的个体进行位置更新,并输出最优值,对交流网络的设备出力进行功率分配。实验结果表明,采用多端柔性直流输电系统潮流优化方法的节点电压均在0.92 p.u.以下,网络损耗量最小,具有较好的应用前景。

基于MMC的多端柔性直流输电系统异同步自动控制

为解决异同步控制过程中谐波含量高、直流电压回归稳态时间长的问题,提出基于MMC的多端柔性直流输电系统异同步自动控制。建立输电系统数学模型,描述多端柔性直流输电系统运行状态,利用MMC调节输电系统功率,完成不同状态下交流与直流异同步的输电方式,实现基于MMC的多端柔性直流输电系统异同步自动控制。实验证明,设计方法应用下输电系统谐波含量均下降至5%,系统直流电压回归稳态时间最快为0.36 s,具有良好的控制效果。

基于三端柔性直流的光热储能站与新能源场站功率协同控制策略

新能源基地大多经传统交流方式接入高压交流或直流外送通道,为解决大规模新能源经交流接入方式下并网容量小、损耗大,以及功率波动对电网稳定性影响等问题,构建了一个基于柔性直流输电并网的风电和光伏、光热储能及电网三端柔性直流系统。基于直流电压-有功功率特性,提出一种适用于该系统的站间协调控制策略,根据柔性直流输电系统的直流电压波动情况,调整光热储能机组的出力,以平抑风、光功率波动,降低其对电网的影响。针对光热储能侧换流站,采用直流电压裕度下垂混合控制策略,通过控制器参数配置,抑制控制模式切换过程中的暂态过电压,提高系统响应速度。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建三端柔性直流系统仿真模型,验证所提控制策略的有效性。

混合三端直流输电系统受端交流故障穿越协调控制策略

以乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程为研究对象,考虑混合三端柔性直流输电系统因受端不同位置交流故障所致的直流过电压,提出相应的故障穿越协调控制策略。在受端主站发生网侧交流瞬时故障的情形下,通过设计混合型模块化多电平电压源换流器全桥子模块自适应负投入策略,实现了利用子模块电容短时过电压储能的能力来快速补偿站间直流电压的上升;短暂时延后,送端电网换相换流器通过定量调整电流指令值策略来减小子模块的不平衡充电功率。在受端主站发生阀侧交流故障的情形下,优先利用输电健全极的功率转代裕度来消纳故障极的部分不平衡功率;同时,故障极从站跟随主站半压运行,相应的高低压阀组切换至定电流及定电压模式,最终实现抑制站间过电流及减小盈余功率。仿真结果表明,2种故障条件下,所提的协调控制策略均可较快实现故障期间的功率平衡,有效抑制仅配备稳态基本协调控制策略下系统所出现的直流过电压现象,同时也基本维持了送端的总体有功传输容量。

柔性直流输电技术标准体系研究与优化

以模块化多电平换流器为核心的柔性直流输电技术以其损耗低、谐波小、易扩展等优点,成为提升新能源并网稳定性和灵活性、支撑能源转型的新型输电技术。随着近年来柔性输电技术的工程化应用逐渐增加,有必要对柔性直流输电标准体系进行优化提升,以满足柔性直流输电技术发展和后续推广应用需求。本文梳理构建了现有柔性直流输电国家及行业标准体系,结合近年来在柔性直流输电领域涌现的新技术与新设备,提出优化发展方向,明确了需修订与增补的标准及需求,对于规范柔性直流输电领域的相关技术发展、指导标准制定、完善优化标准体系,以及推动先进标准的国际化提供参考。

基于交直流混合导纳的多端柔性直流输电系统谐振稳定性分析

多端柔性直流输电系统的换流器增加使得网络的拓扑结构日益复杂,谐振不稳定性的问题越来越突出,传统的直流导纳分析法不能够有效分析交直流侧的耦合作用,无法区分由交流侧、直流侧还是交直流耦合作用等不同原因引发的系统不稳定问题。基于交直流混合导纳,建立了多端柔性直流输电系统的稳定性评估模型。在此基础上,引入基于行列式的广义奈奎斯特判据对系统稳定性进行判定并对引发系统不稳定的不同原因进行分类,其中包括交流侧、直流侧和交直流侧耦合的相互作用。针对不稳定系统,提出了一种可以有效识别引发系统不稳定原因的方法。针对不同原因引发的系统不稳定,给出了不同的阻抗重塑策略,对由不同原因引发的系统不稳定进行维稳,结果表明所提方法最终能够有效识别引发系统不稳定的原因并能维持系统稳定性。

基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制

当基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统采用有功功率-直流电压线性下垂控制策略时,直流网络特性会影响换流站功率分配的准确性。在直流输电网络拓扑未知的情况下,通过建立换流站通用的有功功率-直流电压数学模型,分析了直流网络特性影响下的换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性特征。基于此,提出一种基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制策略,可在直流输电网络拓扑及参数未知的前提下,利用搜索技术实时获取换流站在可能运行范围内的精确非线性下垂特性曲线,再将该曲线周期性地更新到换流站底层控制中,最终实现多端柔性直流输电系统换流站有功功率的精确控制。通过在MATLAB/Simulink中建立四端环网直流输电系统模型,不仅对换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性分析结论进行了验证,还与传统线性下垂控制进行对比,验证所提控制策略还原换流站非线性下垂特性的准确性以及换流站有功功率精准控制的优越性。