高压直流系统改进型最小换相裕度控制策略

高压直流系统直流侧发生单极故障时,故障极会引起非故障极直流电流增大,严重时可能引起非故障极换相失败。在直流电流增大的情况下,现有最小换相裕度(AMIN)控制无法启动紧急触发来避免换相失败。针对现有AMIN控制无法精确计算实时换相裕度面积的问题,文中根据现有策略的理论推导,首先分析其未能达到预期效果的影响因素;然后,根据分析结果提出考虑换相过程中直流电流变化、电气量采样延时补偿及预测控制的改进型AMIN控制策略;最后,基于与实际控制保护程序一致的直流工程PSCAD/EMTDC模型,对提出的改进型策略进行验证。结果表明,改进型策略能有效避免因直流侧单极故障引起的非故障极换相失败。

基于直流线路互感的电压突变量检测的±1100 kV直流输电换相失败抑制研究

长距离特高压直流输电工程两极直流线路间存在较强电磁耦合,一极发生故障或扰动时,线路互感的影响会增大正常运行极发生换相失败的风险。为此,建立了两极直流线路互感的等效电路模型,用于分析一极直流线路瞬时故障对非故障极的影响,提出了基于直流线路互感的逆变侧极母线直流电压突变量检测的换相失败预测控制策略。该策略检测到直流电压突变量达到预设值后,快速减小晶闸管换流阀的触发角,从而保证足够的换相裕度以避免换相失败。最后在实时数字仿真平台上基于真实的直流系统模型进行了仿真验证,仿真结果表明,所提策略在不同运行工况下抑制换相失败具有有效性与可行性。

主动抵御换相失败的增强型电网换相换流器控制策略

为了进一步提高增强型电网换相换流器对换相失败的防御能力,结合换相回路的阻抗分流特性和晶闸管的关断特性,提出了一种应用于基于增强型电网换相换流器的高压直流(ELCCHVDC)系统的新型协调控制策略。该策略分为辅助换相控制和主动可靠关断控制,前者加速了换相过程,提高了系统换相裕度;后者可靠关断退出导通的阀臂,保障了阀内晶闸管恢复阻断能力的物理条件。此外,分析了子模块全控器件在所提策略下的电气应力并为其设计了最佳初始电容电压。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,子模块全控器件的电气应力与理论分析相符,新型协调控制策略提高了ELCC-HVDC系统的换相失败防御能力。

分层接入特高压直流系统换相失败预测控制策略研究

特高压直流系统分层接入后,受端电压等级不等的两电网存在耦合关系,对换相失败预测提出更高要求,常规直流系统配置的换相失败预测功能难以满足要求。在详细介绍常规特高压直流换相失败预测控制策略的基础上,以昭沂直流受端沂南站为例,提出换相失败预测控制模块改进策略,并通过仿真验证所提换相失败改进控制策略的有效性。

交流故障下高压直流输电系统同步触发控制性能分析及改进

高压直流控制系统通过同步触发控制实现对换流器的控制作用。文中分别从同步和触发2个环节对2种具有代表意义的同步触发控制原理进行详细介绍,其中一种的特色是在同步环节采用环前滤波器进行谐波滤除和不平衡处理,触发环节为等间隔触发,以SIEMENS同步触发控制为代表;另外一种的特色是在触发环节含有辅助触发控制和触发角限制,同步环节无环前滤波器,以ABB同步触发控制为代表。然后,对2种同步触发控制在交流故障下的性能进行分析和对比,并将2种同步触发控制的特点进行结合,提出了改进型同步触发控制,建立了其小信号模型。最后,进行了阶跃响应仿真对比和交流故障测试,仿真测试结果验证了改进系统抑制后续换相失败的能力更强,同时验证了改进方向的正确性。

一种抑制后续换相失败的变斜率电流偏差控制方法

为降低高压直流输电系统发生后续换相失败的风险,分析了换相失败机理,并结合对称与不对称故障检测器提出了一种可根据故障严重程度调整电流偏差控制(current error control,CEC)的改进方案。分析了电流偏差控制的斜率大小对换相失败的抑制效果,发现电流偏差控制中斜坡函数的斜率越大则对输入电流偏差越敏感且换相裕度增量越大,越有利于抑制后续换相失败。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中基于CIGRE HVDC标准测试系统实现了所提控制方案。仿真结果表明,所提的电流偏差控制方法能有效降低高压直流输电系统发生后续换相失败的风险,提高直流输电系统的运行特性。