基于奇异值分解理论的柔性高压直流输电线路双端故障测距组合算法

柔性高压直流输电系统大多采用地下电缆作为输电线路,由于地下电缆行波波头衰减严重,导致在长距离故障测距时很难准确测出故障点反射波到达测量点的时刻。为了实现精确的故障测距,将奇异值(SVD)分解算法应用到固有频率法与行波法相结合的组合算法中。首先利用故障行波的固有频率计算出故障点的大概位置,算出故障点反射波分别到达两端母线的时间范围,然后对故障行波信号进行奇异值分解,得到SVD第二分量奇异值检测结果,依据固有频率法算出的时间范围确定反射波头到达两端母线的准确时刻。最后将初始行波和故障点反射波分别到达两端母线的时间代入消除波速影响双端测距公式,计算出故障点的准确位置。PSCAD和MATLAB仿真证明该方法测距精度较高。

多直流馈入输电系统中高压柔性直流高频风险评估计算方法

对多直流馈入系统,目前分析高压柔性直流与交流外部系统高频谐振风险时较少考虑近区其他直流对交流外部阻抗特性的影响。针对单个高压柔性直流与外部系统高频谐振风险评估问题,首先介绍了含多回直流等电力电子设备的交流外部系统谐波阻抗计算方法,考虑到系统内多回直流运行方式多、参数多、谐波阻抗特性获取复杂,详细计算效率低、必要性存疑的问题,引入衡量多直流馈入系统中各换流站间相互作用的强弱多馈入直流相互作用因子(multiinfeed interaction factor,MIIF)指标,评估计算柔性直流外部系统谐波阻抗时需要详细考虑的直流,从而快速且较准确计算柔性直流外部系统谐波阻抗;最后,基于实际某多馈入直流省级电网数据,对所提方法进行了准确性验证。所提方法可以为多直流馈入系统中柔性直流规划运行的高频风险分析及规避提供一种更加精准且快速有效的方法。

特高压柔性直流阀组投入过程中混合型MMC启动充电策略

在基于两个阀组串联构成一极的特高压柔性直流输电系统主接线方案中,为了实现混合型模块化多电平换流器(MMC)阀组的在线投入并简化其操作流程,混合型MMC需具备在直流侧短接情况下完成启动充电的能力。首先分析了直流侧短接时混合型MMC在不控充电阶段的工作原理,发现该阶段所有半桥子模块始终处于旁路状态,其自取能电源无法启动。为解决这一问题,提出了一种基于负向电流支路部分子模块切出的可控充电控制策略。该方法不仅可保证半桥子模块电容能够串入回路中进行充电,而且可维持子模块间的电压均衡,并最终将其电容充电到额定电压附近。最后,在仿真模型以及实验样机上验证了所提策略的有效性以及性能分析的正确性。

FHMMC特高压直流输电系统中串联换流阀组启动充电策略

800k V昆柳龙直流工程在两个受端换流站采用对称双极高低端阀组串联的全半桥子模块混合型模块化多电平换流器。在不同的充电工况下,因全桥子模块(fullbridgesub-module,FBSM)和半桥子模块(halfbridge sub-module,HBSM)器件及其模块化串联的桥臂支路充电特性不同,造成两种子模块电容电压难以平衡,导致阀组及系统无法启动解锁。提出了特高压柔直系统中全半桥子模块混合式模块化多电平换流器(full and half bridge hybrid modular multilevel converter,FHMMC)串联阀组在直流侧不短接和短接两种方式下的启动充电策略,针对不同工况下相应导通FBSM T_(3)、T_(4)管和HBSM T_(2)管,强制转换充电路径和充电对象,实现两种子模块电容均衡充电。针对直流侧不短接时后充电阀组FBSM感应带负压问题,研究并提出了极充电顺控策略,通过缩短阀组充电时间间隔来减少后充电阀组负压幅值。上述启动充电策略经过现场试验验证并用于工程实际。

特高压柔直换流站增加极充电逻辑分析

通过对特高压柔直换流站在单极充电过程中高端阀组被动充电现象开展分析,明确指出高端阀组被动充电的主要原因为单极充电过程中,高低端阀组先后充电且存在一定的时差,单极低端阀组充电后,高端阀组充电前,高端阀组的全桥子模块电容已被充电,从而导致高端阀组直流侧承受一定的负压。针对该现象,提出了极充电顺控策略,按照程序设定的时间快速完成单极高低端阀组充电,有效缩短高低端阀组充电时间间隔,降低高端阀组全桥子模块在交流充电前的电容电压,从而为高端阀组充电创造良好条件。该策略经现场试验验证并实际应用于昆柳龙直流工程中。

高压直流控制原理研究

分析了常规高压直流输电特点和基本原理,论述了特高压直流、柔性直流、背靠背直流、多端直流的特点、发展前景及基本控制原理,提出了针对不同类型的直流输电的控制策略和方法.

±800kV特高压柔性直流换流站直流侧电气接线方案

面对远距离、高电压、大功率的送电需求,±800kV级特高压柔性直流输电技术的工程应用迫在眉睫。换流站直流侧的电气接线是工程方案中最重要的部分,对整个系统安全可靠运行起到至关重要的作用,是决定整体技术方案的核心内容。本文根据换流阀组接线形式、直流侧故障清除方案的对比分析,并结合系统运行的需求提出换流站直流侧电气设备配置方案、极母线电气接线及中性母线电气接线方案。研究提出的直流侧接线方案推荐采用高低阀组串联的双极MMC结构,利用"半桥+全桥"混合拓扑方案清除直流故障,并提出了直流侧详细的电气设备配置和接线方案。研究结果可行性高、经济性优,对提高±800kV柔性直流换流站的整体设计水平,具有重要的意义。

特高压柔性直流桥臂电抗器故障特性与保护策略仿真研究

基于乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程柳州换流站实际运维中遇到的桥臂电抗器异常情况,首先分析换流器桥臂中的二倍频环流与桥臂电抗器的关系,然后通过在PSCAD软件中建立仿真模型,仿真分析桥臂电抗器发生短路故障前后桥臂电流中二次谐波分量的变化情况,提出优化相关保护动作逻辑的解决方案,以辅助运行人员监视桥臂电抗器运行工况,避免桥臂电抗器短路时无异常告警或动作跳闸,导致故障进一步扩大。

基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略

为简化阀组在线投入的顺控操作流程,特高压柔性直流输电系统要求柔直阀组具备在直流侧短接状态下完成在线投入的能力。首先,阐述基于混合型MMC特高压柔直阀组的在线投入过程,分析过程中的关键技术难点;然后,结合混合型MMC阀组控制特性及直流侧等效回路,对在线投入过程的关键策略进行详细分析,提出基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略实现方案,该策略方案在直流侧短接状态下可实现柔直阀组平稳解锁、直流电流快速转移、旁路开关可靠分断以及子模块均压等关键目标;最后,通过实时数字仿真平台试验,验证所提策略具有良好的控制性能。

特高压混合多端直流线路保护配置与配合研究

特高压多端混合直流可提供更大容量、更经济和更灵活的输电方式,并兼顾了常规直流和柔性直流的技术优势。特高压多端混合直流与两端直流保护系统相比,在线路保护方面差异最大。采用全桥和半桥混合拓扑的特高压柔性直流输电换流器,具有直流线路故障自清除特性,因此对直流线路故障的处理要求也不同于采用半桥结构的多端柔性直流系统。基于特高压混合多端直流输电系统对线路故障处理的需求,分析了该系统直流线路保护的关键问题,并提出了直流线路保护配置方案和直流线路保护的配合策略,最后基于PSCAD/EMTDC仿真模型验证了所提出方案的可行性和有效性。

特高压多端混合直流输电系统稳态控制策略

与传统的两端直流输电相比,多端混合直流输电系统可实现多电源供电、多落点受电,且总体损耗和造价相对较低,是一种更为灵活的输电方式。本文介绍了特高压多端混合直流输电系统基本特点,设计了该系统所能具有的控制模式及运行方式,详细设计了送受端的控制策略,实现了多端的协调。考虑柔性直流高低阀组串联的特点,设计了阀组的均衡控制。通过搭建PSCAD/EMTDC仿真模型,对系统的平稳启动、停运和稳态运行等工况进行了仿真,验证了所提策略的有效性。

特高压柔直换流站第二阀组充电策略研究与样机实验验证

±800 kV特高压混合多端柔性直流输电工程的柔直换流站采用柔直阀组串联的形式,每个柔直阀组均由一定比例的基于MMC结构的半桥功率模块和全桥功率模块组成。MMC换流阀结构中包含电容器组,投入工作前必须先完成换流阀充电才能正常工作。在柔直换流站进行运行方式转换时,可能出现第二阀组投入的情况,此时第二阀组直流端口处于短路状态,不能使用传统的充电策略。文章分析了第二阀组投入时的充电问题,提出了一种用于柔直换流站第二阀组的充电策略,并在厂内±10 kV半桥/全桥混合型MMC样机上开展实验验证,结果显示该充电策略可以解决半桥/全桥混合型MMC换流阀串联的第二阀组投入时充电失败问题。

大容量柔性直流分极接入电网方式及对控制保护系统的影响

多条大容量高压柔性直流集中落入受端负荷中心会加重局部潮流,提高系统短路电流水平,且柔性直流故障停运后对交流系统冲击较大。为了分散直流落点,降低受端交流系统消纳直流功率的难度,本文提出了两种直流线路分极接入受端电网的方式——分极接入不同电压等级电网和分极接入不同逆变站。首先理论分析了两种分极接入方式对柔性直流控制保护系统的影响。其次首次引入极间相互作用因子(pole-to-pole interaction factor,PPIF),证明柔性直流分极接入受端系统可以减小正负两极之间的相互影响,最后,通过PSCAD/EMTDC仿真证实柔性直流分极接入受端电网提高了系统安全稳定运行水平。

模块化多电平换流器子模块检测技术研究

目前模块化多电平换流器已经成为全球柔性直流输电工程建设的首选,并在直流配电技术领域得到了进一步的广泛应用。文中针对模块化多电平换流器在应用过程中需要面临的子模块检测工作量大、效果差、功能覆盖不全等问题,对其检测技术进行了研究。首先结合相关技术标准和实际生产需求分析了检测现状,然后基于目前两种主流检测方法的技术原理和特点提出了一种全新的模块化多电平换流器子模块检测方法,最后通过仿真验证了该方法的合理性和可行性,能够实现多个子模块的一次性自动检测,覆盖了子模块中除晶闸管外的所有功率组件,大幅提高了检测工作的效率和效果。

特高压柔直站换流变阀侧交流进线故障建模与仿真研究

本文基于特高压多端柔性直流示范工程,依靠PSCAD/EMTDC仿真平台,分析了某特高压换流站在不控充电结束以后,换流变阀侧产生单相金属性接地故障,通过计算分析与仿真验证,找出本类故障的发展过程以及该类故障特征,探讨在该类故障时特高压柔性直流换流站的保护配置是否合理,提高特高压柔性直流换流站运行稳定性。

具备潮流控制功能的直流断路器仿真建模研究

基于柔性直流输电的直流电网技术,在大规模分布式可再生能源接入、新型城市电网构建等方面,被认为是最有效的技术方案,直流电网已经成为未来电网的重要发展方向和组成部分。在直流电网中,需要配置直流潮流控制器来优化系统潮流分布;需要配置直流断路器来降低直流故障对系统运行的影响及保护设备。为了减少直流电网内设备的数量,降低电网建设成本,讨论一种新型的具备潮流控制功能的直流断路器。通过改变现有混合直流断路器的主支路拓扑结构,即可具备潮流控制功能。该文分析该新型设备的拓扑结构并基于小信号分析,借助比例积分微分控制器,给出设备在正常运行及故障时的控制策略。通过分析,证明新型设备具备潮流控制及快速故障隔离能力,且能在实现同样功能的情况下降低系统成本。

昆柳龙直流工程柳州站双阀组充电跳闸事件分析及对策

昆柳龙直流作为世界首个特高压混合多端直流工程,柔直站采用高低阀组串联结构,启动前需要依次对高、低阀组进行充电。针对昆柳龙现场调试过程发生的柳州换流站极2双阀组充电跳闸事件,首次指出后充电阀组直流侧被动充电是特高压柔性直流的特有现象,并从机理上对该现象进行分析,结合阀控充电逻辑的梳理结果,定位了跳闸事件的原因。最后,在此基础上,提出相应的改进措施并经过了RTDS仿真验证。所提方案已成功应用于昆柳龙直流工程,为工程调试和后续安全稳定运行提供了保证,对以后特高压柔性直流工程具有重要的参考价值。

多节点多回路交直流混联大电网探讨

工业革命以来,化石能源大量开发和使用,在推动经济社会发展的同时,也带来资源紧缺、环境污染、气候变化等突出问题。全球清洁能源储量丰富,21世纪以来,以电为中心、清洁化为特征的能源结构调整加快推进,逐步成为世界能源可持续发展的重要方向。清洁能源资源与能源消费分布的不均衡性,风能、太阳能发电的间歇性、波动性等特点对未来电网发展提出了更高要求。以实现全球清洁能源高效开发利用为目标,结合清洁能源和电网技术发展场景,探讨未来电网发展,提出以特高压柔性直流构建洲际互联骨干网架,多节点、多回路、交直流混联的电网形态设想,并提出关键技术研究方向。

高压柔性直流输电线路腐蚀故障点自动诊断技术

传统诊断技术针对线路腐蚀情况分析性较弱,导致诊断结果误差较大,为了解决该问题,提出了基于行波电压分布特征的柔性直流输电线路故障点自动诊断技术。根据高压柔性直流输电线路两侧换流站并联较大的电容结构,分析线路腐蚀故障点位置。将接收到故障点传送过来的首个行波波头作为初始时间,计算沿线电压分布的最强正跳变点,通过跳变点位置确定故障点。依据故障点定位原理,计算沿线电压分布,通过被腐蚀直流输电线路均匀传输示意图,计算某时刻故障点电压分量,由此完成线路腐蚀故障点检测。由实验对比结果可知,该技术最小诊断误差为0.05,为电网正常运行提供支持。

基于MMC主动电压式的HVDC输电线路暂态故障测距方法

针对模块化多电平柔性高压直流(MMC-HVDC)输电线路的两种不同故障类型提出了一种基于MMC主动电压式的暂态法故障测距方法,该方法利用MMC模块的可控性技术,使两侧MMC在不影响线路正常运行并易于检测的条件下产生主动性电压,对其放电的暂态过程进行分析,通过将两种故障类型的输电线路进行简化,求解二阶暂态方程,得到故障距离。随机选取录波数据点,利用所推导出的两种故障类型的测距表达式进行计算。结论表明单极接地短路故障测距的误差率基本可稳定控制在1.5%以内,而双极短路故障测距在故障点接近线路中段时的误差率可控制在2%以内,验证了该仿真系统的准确性。