基于变电站分布式潮流控制器的控制保护策略研究与应用

随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的不断增加,传统的集中式潮流控制策略在应对复杂的电力系统变化和需求时已显现出一定的局限性。为了提高电力系统的运行效率和稳定性,分布式潮流控制器逐渐成为一种备受关注的新型技术。文章提出一种基于分布式潮流控制器的控制保护策略,并详细研究了其在实际中的应用。

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。

全桥型MMC-HVDC直流短路故障穿越控制保护策略

直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。该文首先分析现有换流阀闭锁保护策略下电容放电阶段和换流阀闭锁阶段的等效电路,推导电容电压和电流的解析式。针对实际工程中功率模块具有恒功率负载特性,换流站闭锁期间功率模块电容电压逐渐发散并最终导致交流断路器跳闸的问题,提出一种FBMMC-HVDC的故障穿越控制保护策略。在故障穿越期间,换流器处于可控状态,能够避免电容电压发散,无需切断交直流系统连接;在故障清除后能够立即恢复正常运行,具备暂时性和永久性直流故障穿越能力。在PSCAD/EMTDC软件中构建了FBMMC-HVDC仿真模型,对比上述两种保护策略,分析两种策略各自的优缺点。

单变压器分区互联装置接地故障特性研究及控制保护策略设计

基于模块化多电平换流技术的分区互联装置在城市电磁环网解环方面具有广阔的应用前景,该文重点研究单变压器分区互联装置交流系统单相接地故障和直流系统单极控制接地故障的故障特性。针对交流单相接地故障引起零序电压问题,分析零序电压对故障穿越策略的影响,提出零序电压策略,降低故障情况下的直流侧过电压水平。针对直流单极接地故障引起的交流电流直流偏置问题,分析交流电流直流偏置机理,推导故障情况下交流电流的数学表达式,提出基于切除子模块和闭合子模块旁路开关的保护动作策略。在PSCAD/EMTDC中建立单变压器分区互联装置系统模型,通过仿真分析验证保护控制策略的正确性。

模块化多电平换流器HVDC直流侧故障控制保护策略

模块化多电平换流器(MMC)是电压源换流器(VSC)的一种新型拓扑。由于MMC与VSC拓扑结构的差异,二者的直流系统故障机制也有所区别,有必要对其故障特性进行深入分析以进行保护设计。文中介绍了MMC的拓扑结构及工作原理,通过比较基于MMC与VSC直流输电系统的故障特征差异,分析了MMC-HVDC不同类型直流线路故障对系统的影响,并进一步根据交直流系统电气参数变化情况和子模块电容的放电机制,提出了控制保护设计的基本要求及相应的控制保护策略。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下进行了直流侧单极接地、断线和极间短路故障的仿真研究,仿真结果验证了故障机制分析的正确性及控制保护策略的有效性。

分布式潮流控制器控制保护策略研究

近些年,随着波动性与间歇性新能源电源的大规模接入,具有成本效益与功能强大优势的分布式潮流控制器(Distributed Power Flow Controllers,DPFC)在国内外逐步得到关注,并有多个工程项目相继投产运行。为提高DPFC运行的安全可靠性,结合DPFC的组成结构,研究了DPFC运行时可能发生的故障类型,并构建了各故障类型对应的等效电路。基于等效电路模型,分析并提取了串联耦合变压器故障、IGBT器件故障、触发信号丢失/直流电源损坏等故障情况下DPFC装置子模块的外在表现特征。结合故障特征与DPFC的启停动作时序,提出了DPFC的保护配置方案,并提出了DPFC变压器过压、直流电容过流、直流电容过压以及直流电容失压的保护策略。基于PSCAD/EMTDC构建了含DPFC的电磁暂态模型。仿真结果表明,所提保护配置方案及保护策略可以有效兼顾DPFC多种故障保护的需求。

含多线路直流潮流控制器的多端直流环网非瞬时断路故障特征及控制保护策略

随着多端直流输电(multi-terminal HVDC,MTDC)技术的快速发展,直流网络换流站间的互联度进一步提升,已逐步形成环网(meshed MTDC,M^(2)TDC)拓扑。环网中某条线路发生断路故障,必然引起网络控制自由度(degree of freedom,DF)减小,针对含多线路直流潮流控制器(current flow controller,CFC)的M^(2)TDC发生不同位置非瞬时断路故障下的故障特征进行研究,主要有3个贡献:1)发生近端故障时,提出CFC控制度切换策略,快速切除故障线路上的子模块(sub-module,SM),使之退出运行;2)当负责CFC电容电压稳定控制的SM所在线路发生近端故障时,提出基于SM控制量切换控制的电容电压稳定控制方法,保证CFC的正常工作;3)发生远端故障时,分析故障特征和CFC保护动作必要性,基于线路潮流的控制优先级,旁路控制对应的SM,使CFC控制度与M^(2)TDC的DF相匹,保证M^(2)TDC线路潮流的稳定控制。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立含4线路CFC的5端直流环网(MT_(5)DC),当不同位置发生非瞬时断路故障时,评估不同SM退出运行对系统运行性能的影响,仿真结果验证了所提出的控制保护策略可大幅提升CFC的控制灵活性和发生近/远端故障下的控制保护能力,保证发生不同断路故障时,CFC保持稳定运行的能力,提升M^(2)TDC发生非瞬时断路故障时的潮流可控性。

基于MMC的多端直流输电系统直流侧故障控制保护策略

基于模块化多电平换流器(MMC)的多端直流(MTDC)输电技术,兼具MMC技术和多端柔性直流输电技术的优势,具有广阔的应用前景。文中分析了MMC的拓扑结构和运行机理,设计了基于电压裕度的多点直流电压控制策略,并对控制器进行了设计。在此基础上,分析了直流侧单极接地故障、极间短路故障、断线故障对基于MMC的MTDC系统的影响,并进一步提出了相应的控制保护策略与保护时序。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对以上几种直流侧故障及控制保护策略进行了仿真,结果表明所提出的控制保护策略能够实现系统故障后的快速恢复,有效提高多端系统的可靠性和可用率。

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。

柔性直流配电网控制保护策略与动模试验

随着电力电子技术和现代配电网的发展,柔性直流配电技术已成为电力行业新的研究热点。虽然其控制策略及保护理论的研究已取得了一定成果,但在工程应用前仍缺少充分的动态模拟试验支撑。因此,搭建了基于典型两端供电拓扑的柔性直流配电网动态模拟试验平台,随后对系统的启动/停运、运行方式切换与电压协调控制等策略,以及直流线路的单双极故障保护方案在该平台上进行了试验测试。结果表明,控制保护系统能够较好地完成所测试的控制保护功能,证明了所提策略的合理性和有效性。

抽汽机组的控制保护策略优化探讨

抽汽供热机组的运行,除受电负荷的影响,还受供热负荷的影响,相比于纯凝机组,其控制保护策略要求更高。以某抽汽机组动静碰磨事件为例,通过对事件过程进行逐步分解,指出当前抽汽机组常见控制保护策略的不足,并进一步对事件原因进行了深入剖析,获得了控制保护策略的优化方案。研究成果可为同类型机组的控制保护策略优化提供借鉴参考。

向无源网络供电的MMC-HVDC系统控制与保护策略

向无源网络供电的模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)系统是柔性直流输电技术的一个重要应用领域,因此有必要对其控制与保护策略进行研究。基于MMC电磁暂态数学模型,建立了d-q同步旋转坐标系下MMC欧拉?拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,推导了适于MMC控制的无源控制规律,设计了内环电流无源控制器及向无源网络供电的MMC-HVDC系统定交流电压控制器。针对电网电压不平衡或交流系统不对称故障引起的负序电流,提出了基于EL模型的正负序电流无源控制器。为保证故障时系统能满足安全运行的条件,提出了故障时的控制保护策略。最后在PSCAD/EMTDC中对MMC-HVDC系统各种运行工况进行了仿真验证,并对正负序无源控制器和矢量控制器的控制性能做了仿真对比,仿真结果表明,所提出的控制器和控制保护策略具有良好的动稳态控制性能,便于工程实际应用。

基于可控消弧系统的配电网接地故障保护控制策略的研究

研究的重点是配电网馈线接地故障的保护控制策略及其实现的方法 ,它是实现配网自动化的基础之一。通过各方面的研究 ,对配电网接地故障的保护控制系统提出一个全面的框架结构 ,该结构更有利于提高供电可靠性、实现配电网自动化。

抑制电压过冲的新型SVC低电压保护控制策略

针对含静止无功补偿器SVC的电力系统在故障清除后的暂态过程中出现高电压的问题,在理论分析SVC引发电压过冲机理和常规低电压保护控制策略不足的基础上,提出抑制电压过冲的新型SVC低电压保护控制策略,即系统正常运行时先延时记录PI控制器输出电纳参考值与转换的触发角,在故障后将其锁定并屏蔽PI控制器的原输入与输出,然后输入锁定的触发角至触发控制环节准备脉冲信号,控制TCR输出感性无功功率,抵消故障清除后突增的容性无功功率以抑制电压过冲;同时根据锁定的电纳参考值计算出等效误差输入PI控制器,改变其输出,当退出SVC低电压保护控制时等于故障前的值,避免切换至恒压控制的过程中发生振荡。在PSCAD/EMTDC中的仿真结果表明,上述控制策略具有可行性和有效性。

MMC-HVDC系统中阀侧交流母线故障保护策略研究

模块化多电平换流器直流输电系统(Modular Multilevel Converter HVDC,MMC-HVDC)的阀侧交流母线与换流器直接相连,其故障对换流阀造成的危害相对于网侧交流母线故障要严重的多。对其控制保护策略进行深入的研究分析有助于提高MMC-HVDC系统电力传输的安全性和可靠性。首先对MMC基本结构及原理进行了介绍。然后对阀侧交流母线故障进行了分类,就单相接地故障对系统的影响进行了深入的研究分析,并提出了针对性的控制保护策略。最后通过对阀侧交流母线单相接地故障进行仿真,验证了故障特性分析的正确性和对应保护策略的可行性。

基于控制保护的高压直流输电系统换相失败抑制方法综述

换相失败是基于电网换相换流器的高压直流输电(line commutated-converter based high voltage direct current,LCCHVDC)常见故障之一,增强高压直流输电系统换相失败的抵御能力是目前我国电网发展的研究重点之一。首先,分析换相失败的机理和影响因素;其次从故障检测判断、首次换相失败抑制、后续换相失败抑制3个方面,对基于控制保护的换相失败抑制方法进行详细的梳理和分析;最后,针对换相失败多种影响因素动态耦合、换相过程高度离散化、后续换相失败产生机理不明,导致抑制换相失败的控制保护策略存在盲目性、滞后性、主观性等问题,指出换相失败多影响因素耦合规律研究、离散化换相过程连续化研究、计及控制行为的后续换相失败抑制研究是未来换相失败抑制方面研究的重点。

柔性直流输电系统风电场出线故障特性及控制保护

针对大型风电场接入模块化多电平换流器多端柔性直流输电系统的交流线路故障电气特性进行分析研究,提出对应不同故障电气特性的控制与保护策略,基于PSCAD仿真平台进行故障特性与控制保护策略的仿真研究,研究表明所提出的控制保护策略在大型风电场接入柔性直流输电系统发生交流线路故障时可以很好地保护系统安全运行,维持系统功率传输。

基于MMC的光伏并网发电系统控制策略研究

传统的二、三电平变换器无法满足高电压、大容量光伏发电系统的要求,因此提出一种基于模块化多电平拓扑(MMC)的光伏发电系统。在此系统中,光伏阵列通过Boost电路后集成于MMC的各个子模块中,这样将有效地降低了开关管的电流应力和电压应力,并且增加了系统的电压和容量。针对系统的控制策略进行研究,通过改变子模块Boost电路中开关管的占空比来稳定子模块电容电压,并网系统的MPPT控制和并网控制则通过逆变电路来实现。此外,提出了该系统的保护控制策略。最后,搭建基于MMC光伏并网发电系统的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果有效地证明了控制策略的正确性。

智能化采煤工作面人员感知定位控制系统策略研究

为了给智能化采煤工作面巡检人员提供安全保障,提出一套智能化采煤工作面安全闭锁及解锁策略方法,利用高精度人员定位系统实现人员识别,利用人员定位系统、智能化采煤工作面电液控制系统主机、支架控制器实现协同配合及逻辑判断,结合巡检人员实际移动速度进行动态匹配,实现人员定位系统、液压支架电液控制系统、巡检人员的安全协同。根据巡检人员活动情况,将智能化采煤工作面电液控制系统自动动作区域进行了划分,分析了2种会产生动作冲突的情况及其解决策略。同时给出了系统闭锁策略、主动解锁策略、被动解锁策略及其实现方式,给出了人员动态与系统匹配策略。通过在王家岭矿12309工作面进行实地测试,液压支架电液控制系统能够正常进行动作响应,通过对系统解锁响应时间实测表明,支架的实际解锁时间比理论解锁时间要长5~7s左右,与人员定位系统信号强度和支架控制器延时解锁设置有关。研究可为智能化采煤工作面人员安全保障提供技术借鉴。

配网灵活接地保护策略研究

本文提出全新的灵活接地保护控制策略。通过引入接地选线以及选线跳闸技术,解决高阻接地时零序保护不能动作跳闸的问题;通过为小电阻控制增加故障累积法策略,解决持续短时接地故障;通过为小电阻控制增加"后加速"投入策略,解决与线路保护以及各级DTU/FTU保护时序配合的问题。新保护控制策略及控制系统的应用,可以有效弥补当前灵活接地系统的运行盲区,使灵活接地系统发挥其应有效能。