海上柔性直流输电系统的宽频带振荡非同时性研究

随着“双高”电力电子设备的大量使用,宽频带振荡对于电力系统稳定性的影响亟待解决。目前分析振荡波形的“频谱”特性主要是采用快速傅里叶变换提取波形的频谱图进行分析。文章分析了快速傅里叶变换的不足之处,提出了利用快速傅里叶变换和短时傅里叶变换提取振荡波形“时频谱”图的方法,对振荡后的波形进行研究分析。根据海上柔性直流输电系统的结构在PSCAD/EMTDC搭建其仿真模型,研究系统控制参数突变失稳以及系统故障时出现的宽频带振荡波形的时频谱特性,利用短时傅里叶变换发现不同的振荡频率出现的时刻不同,发现了海上柔性直流输电系统宽频带振荡非同时性的存在,为研究宽频带振荡的传播以及振荡的抑制提供了一种思路。

柔性直流输电系统的高频谐波保护方法与工程实践

柔性直流输电系统受电力电子设备本身特性以及控制系统影响,在多种运行工况下易出现不同频率的振荡问题。作为实现设备安全和电网稳定运行的决定因素,保护系统应实现对系统谐波的准确监测以及可靠动作。根据高频振荡时的电流能量累积作用,给出了基于反时限动作的电流类谐波保护算法。基于高频谐波电压特性,分别给出了过零点监测保护算法、谐波畸变率保护算法以及宽谐波保护算法,各保护算法相互配合,实现对不同电压振荡类型的全面保护。最后,给出了国内柔性直流工程实践中配置的高频谐波保护,结合保护原理对系统发生高频振荡后的动作特性进行分析,验证了高频谐波保护的有效性和准确性。

基于双端初始电流行波时频矩阵相似度的柔性直流输电线路保护原理

针对目前柔性直流(voltage source converter-based high voltage DC,VSC-HVDC)电网的线路保护中存在的问题,提出一种基于双端初始电流行波(Initial current traveling wave,ICTW)时频矩阵相似度的柔性直流输电线路保护原理。首先,对柔性直流电网在线路区内外故障下两端保护所在处ICTW的故障特性进行分析,总结出在特定时间窗内,区内故障下两端ICTW的频域相似度远高于区外故障。在此基础上,利用S变换对双端ICTW进行时频分析,建立时频矩阵,并对其做奇异值分解(singular value decomposition,SVD)。然后根据特征矩阵构造双端ICTW的相似度计算公式,以该相似度的大小判别线路区内外故障。另外,根据线路两端ICTW的高低频能量比识别雷击干扰。最后,各种故障情况下的仿真结果表明,该保护原理不依赖线路边界元件,可以保护不同长度线路的全长,具有更高的耐过渡电阻和抗噪声能力,并且能够满足柔性直流电网主保护的速动性要求。

基于电压行波波形特征的柔性直流输电线路雷击识别方法

柔性直流输电系统的线路主保护速动性要求极高,线路受雷击干扰后引入大量高频暂态信号易引发线路保护误动作。针对此问题,首先根据行波的传播规律分析雷击后线路电压行波特征,得出雷击干扰与故障的特征差异。雷击干扰时,暂态过程中电压行波经线路边界反射后波头极性不发生改变,行波波头到达线路边界的时间间隔大。雷击故障时,电压行波经故障点反射后波头极性发生改变,行波波头到达线路边界的时间间隔小。然后,根据电压行波波形特征差异提出长短窗结合的雷击干扰识别方法。最后,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对所提方法进行验证。结果表明,所提出的雷击干扰识别方案能够快速、可靠、准确地识别雷击干扰与故障情况,不受雷击位置、线路参数、雷电流参数和噪声的影响。

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。

柔性直流输电用干式直流电容器工况验证试验回路研制

干式直流电容器作为柔性直流输电换流阀的核心组件,尚未开展阀组级工况试验验证。通过对目前实验室条件下换流阀组件运行情况的调研,确定采用被试阀段与陪试阀段对拖运行的拓扑,以满足验证试验回路构建的要求。通过仿真分析和系统试验,证明在满足经济性和实用性要求下,正常工作时回路各阀段至少需要5个子模块串联。考虑到该试验回路需要针对不同型号规格的电容器开展运行试验,叠层母排采用了特殊的设计,方便参数测量和电容器更换。

柔性直流输电技术专利分析

柔性直流输电作为新一代直流输电技术,其无功率补偿、无换相失败、可向孤岛供电及能进行多端系统构建等特点,在分布式新能源并网等领域优势明显,具有非常广阔的应用前景。文章通过分析柔性直流输电技术的专利数据,从申请趋势、重点申请人、技术分支、技术演进等方面,对柔性直流输电技术的发展状况进行深入分析,为柔性直流输电技术进一步研发与应用提供有益参考。

构网型柔性直流输电系统附加阻尼控制器设计

构网型柔性直流输电系统对受端弱电网有较好的惯性支撑作用,但是也呈现出类似同步发电机的振荡特性,使系统的动态特性更为复杂。针对该问题,构建构网型柔性直流输电系统与受端电网的状态空间模型和传递函数模型,揭示构网型柔性直流输电系统在电网扰动下的振荡特性,并设计一种构网型柔直系统的附加阻尼控制器,该控制器仅利用构网型柔性直流输电系统自身的状态量即可对交直流混联系统的关键振荡模态进行阻尼。在DIgSILENT/PowerFactory中搭建仿真测试系统,对所提控制策略进行测试,结果表明所提出的附加阻尼控制器能够有效提升系统对直流电压振荡和交流侧机电振荡的抑制效果。

受端电网故障下真双极柔性直流输电系统电压协同控制方法

盈余功率积累可能诱发基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电系统(high-voltage direct current based on the modular multilevel converter,MMC-HVDC)过压闭锁,乃至引发海上风电场机组失步或受端电网低频减载。现有降压或升频等直流电压控制方法仅针对伪双极接线,缺乏讨论不同控制模式的换流器间协同原则;且控制参考值未能自适应受端电网的故障严重程度,导致海上风电场有功功率调节过量。该文基于受端电网故障下MMC-HVDC平均值模型,解析了海上正负极换流器和风电场的功率耦合特性,提出了交流母线电压控制极换流器平衡换流站间有功功率,有功和无功功率控制极换流站抑制极间不平衡的协同原理。通过解析海上风电场在交流母线电压控制极换流器降压作用下的功率外特性,提出了恰好避免直流电压越限的临界交流母线电压计算方法。通过解析使得受端换流站有功电流受限的交流母线电压作为启动门槛,提出了受端电网故障下真双极MMC-HVDC电压协同控制方法。理论分析和仿真结果表明,所提方法令海上正负极换流器分别运行于临界交流母线电压和抑制极间不平衡的有功功率,可在避免直流电压越限的前提下,最大限度提升MMC-HVDC在受端电网故障工况下的有功功率传输能力。

基于故障行波差异性的柔性直流输电线路纵联保护

柔性直流输电对解决大规模新能源的消纳问题具有重要意义,其中行波保护是保障系统安全的关键。然而采用行波幅值比较判据区内外故障的保护对故障前、反行波幅值关系分析并不严谨,行波反射关系式仅在复频域下成立,若将此关系推广到时域中可能影响保护的动作性能,给系统安全埋下隐患。针对这一问题,该文首先从理论上分析行波幅值比较式方向纵联保护的不足,并从区内故障验证出保护失效的边界。为具体揭示故障前、反行波的差异性,该文定量分析电压反行波与电流行波在一定时间内的极性,进而提出一种采用多点均值的电压行波方向识别判据并构成纵联保护。大量仿真结果表明,所提保护能够快速、可靠地识别线路区内外故障,具有较强的耐受过渡电阻能力与抗干扰能力。

计及直流电流暂态冲击的柔性直流输电系统改进卸荷保护方法

针对卸荷可能诱发半导体器件过流闭锁,威胁交直流混联电网安全稳定的问题,提出1种计及直流卸荷动作特性的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统(MMC-HVDC)等值模型,推导了由换流站电容、直流线路和泄能电阻构成的二阶放电回路的电流时域解析式。通过分析故障换流站有功功率不同受限程度下直流电压的振荡特征及其影响因素,发现了相同故障持续时间下卸荷电流峰值与投切频率负相关,计算计及暂态冲击电流的卸荷投入门槛,进而提出了计及卸荷电流冲击的MMC-HVDC改进卸荷保护方法。算例表明,所提方法能有效抑制卸荷引发的暂态冲击电流,降低交流故障持续时间内卸荷投切频次,提高MMC-HVDC交流故障穿越的可靠性。

柔性直流输电系统高频谐振自适应抑制策略

近些年柔性直流在高频范围引起的振荡稳定问题日益频繁,已经对电力系统的安全稳定运行造成了影响。由于实际系统的网络拓扑与运行方式复杂多变,因此柔性直流高频带宽内的谐振特性复杂,给柔性直流高频谐振的抑制带来了挑战。为提升高频谐振抑制策略在系统多运行方式情况下的适应性,首先对系统的阻抗特性进行了建模研究,然后分析了不同抑制策略的缺陷,基于以上研究提出了基于自适应带阻滤波器的高频谐振抑制策略。该策略通过调节附加带阻滤波器的数量及参数,有效解决了交流系统不同运行方式下高频谐振频率多变问题,具有较强的适应性,最后通过PSCAD电磁暂态仿真验证了所提抑制策略的有效性。

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。

柔性直流输电用直流支撑电容器的关键技术研究

本文基于柔性直流输电用直流支撑电容器的研发经验,提出直流支撑电容器的纳亨级等效串联电感ESL的测试方法,并验证其正确性,解决了纳亨级电感的测试方法难题;根据测试方法,验证了基于直流支撑电容器引出线方式的纳亨级电感的计算方法,为降低直流支撑电容器纳亨级电感提供了新的设计思路;本文还对直流支撑电容器的老大难问题—极对壳交流局部放电问题,进行研制分析总结,为解决直流支撑电容器的对壳交流局放提供参考;提出了针对极间直流局放研究的建议;结合试验及运行经验,对直流支撑电容器的电流出线端子进行了接触电阻测试、温升试验、小幅值浪涌电流和大幅值浪涌电流的试验验证,试验验证结果表明,只有加厚的细牙圆螺母能通过大幅值浪涌电流试验,这对于提高直流支撑电容器的安全运行很有参考价值。

山火影响致特高压多端柔性直流输电线路跳闸分析

随着山火频繁发生和加剧,山火对特高压多端柔性直流(HVDC)输电线路的影响成为重要研究课题。通过实地调研、数据分析和模拟仿真,对山火引发的特高压多端柔性直流输电线路跳闸事故进行了详细分析和研究。从山火影响因素、事故机理到应急响应策略,提出了一套完整的事故分析研究框架,为特高压多端柔性直流输电线路的安全运行提供参考。

柔性直流输电系统高频振荡分析与抑制策略综述

柔性直流输电技术具有可控度高、谐波水平低、调节范围广等优点,在新能源大规模外送和长距离输电等方面都获得了应用。国内外屡次发生了采用模块化多电平换流器的柔性直流输电系统的高频振荡事故,对电力系统的安全稳定运行造成严重的影响。首先介绍国内发生的一些高频振荡事故,然后从高频振荡分析方法和抑制策略两方面讲解柔性直流输电系统高频振荡的研究现状,最后提出目前研究高频振荡问题所要面临的困难以及未来研究的方向。

柔性直流输电的故障及保护技术探析

针对如何优化电力系统的运行策略、提升其调度灵活性与稳定性,本文以本公司柔性直流输电网工程概况作为切入点,分析了柔性直流输电系统的主要故障形态及其特征,梳理了柔性直流输电系统的故障定位策略,并基于故障隔离技术、微分欠压保护技术以及辅助电路保护技术等角度,对相关故障保护技术的具体内容进行了分析。

一种柔性直流输电系统限流保护技术研究

限流保护技术是一种用于保护柔性直流输电系统的关键技术,旨在确保系统的安全、稳定运行。限流保护是指在系统中监测和控制电流,避免电流超过线路、设备或系统的安全极限,从而防止设备损坏、系统崩溃或安全事故发生。本文通过分析换流站阀侧交流接地故障特性,利用接地极在正常运行时基本无电流流过这一特点,通过电流传感器、电流互感器等设备来完成。在PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,验证了阀侧交流接地故障电流理论推导的正确性和故障限流方案的有效性。

电力系统自动化中的柔性直流输电技术研究

本文研究了电力系统自动化中的柔性直流输电技术,重点探讨了柔性直流输电技术在电力系统中的应用及其优势。通过深入了解电力系统自动化和柔性直流输电技术,对电力系统的优化运行和稳定性提升起到了积极的作用。对柔性直流输电技术的原理和工作机制进行了详细介绍,阐述了其在电力系统中的重要作用。通过对柔性直流输电技术的研究和实践,为提高电力系统的效率和可靠性提供了技术支持。提出了一种有效的柔性直流输电技术的应用方案,为电力系统的发展和现代化提供了重要参考。本研究对柔性直流输电技术的深入探讨和实践经验,将有助于电力系统的智能化发展,提高电力系统的运行效率和安全性。

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。