昆柳龙特高压三端混合直流输电线路边界频率特性研究

为研究电网换相换流器和模块化多电平换流器并联型特高压三端混合直流线路行波边界保护,有必要研究电网换相换流器和模块化多电平换流器并联型特高压三端混合直流线路边界频率特性。特高压三端混合直流输电线路边界不对称,分析了昆北侧边界、柳北侧边界、昆柳段线路末端边界、柳龙段线路首端边界、龙门侧边界的拓扑结构。建立特高压多端混合直流输电线路边界频域模型,分析线路边界的频率特性,研究高频和中低频暂态信号在输电线路边界作用下的衰减特性。研究结果表明:昆北、柳北、龙门侧边界,对高频暂态信号呈高阻特性,有较强的衰减作用;昆柳段线路末端边界和柳龙段线路首端边界,对中低频暂态信号具有一定衰减作用,对高频暂态信号衰减较弱。

三端直流输电系统一送二方式下解锁与极投入时序研究

三端直流输电系统一送二方式下解锁和极投入过程中,整流站和任一逆变站解锁后,系统直流偏置电压会对第三站的解锁过程产生影响。基于工程案例,分析直流偏置电压导致第三站解锁不成功的原因,研究解锁时序,提出解决方案,并进行仿真分析论证。

混合三端直流输电系统应用于风电场并网的研究

电压源型换流器的高压直流输电系统在风电场并网中可以提高其电能质量,但两端均为电压源型变换器换流器,其建设成本高。文章基于电流源型换流器的传统两端双极直流输电基础上,在直流端并联一电压源型整流器,构成混合三端双极直流输电系统,将电压源型整流器用于实现风电场并网。在仿真程序PSCAD/EMTDC中搭建该三端系统模型,并用一双馈感应风力发电机等效风电场出力,仿真结果表明,该混合三端双极直流输电系统可以实现风电场的并网,对风速变化响应特性好,可保证风电场出力的电能质量。

一种适用于混合三端直流系统的纵联保护方案

为提升多端系统的输电可靠性,提出一种基于Mann-Kendall检验法的混合三端直流输电线路纵联保护方法.该方法利用T接汇流母线三端电流故障分量判定故障发生区域;再利用Mann-Kendall检验法对故障区域内线路两端电流的变化趋势进行分析,进而实现故障类型的判别以及故障极的选择;最后,通过PSCAD/EMTDC搭建模型并对不同故障情况进行仿真,使用MATLAB对所提保护方法进行仿真验证.仿真结果表明:不同故障情况下,所提方法均可在2.5 ms内可靠动作,速动性好,并且具有较强的抗噪声干扰能力以及耐过渡电阻能力.

伪双极VSC-LCC型混合直流输电系统启动方法

为保障混合直流输电系统的顺利启动,推导了伪双极VSC-LCC型混合高压直流输电系统的数学模型,并设计了该系统中整流侧VSC和逆变侧LCC之间的协同控制策略。提出了3阶段式启动方案:第1阶段系统串联限流电阻通过VSC反并联二极管做不控整流建立直流侧电压;第2阶段启动VSC采用定直流电压控制,继续充电使得直流电压达到预设值;第3阶段退出限流电阻并启动LCC做定直流电流控制,电流控制量由零逐渐增至设定值,启动过程完成。最后在PSCAD/EMTDC中建立了伪双极VSC-LCC型混合直流输电系统的主电路和控制电路模型进行仿真,结果证明提出的启动控制方案是合理的。整个启动过程在1.5 s内完成,启动过程中无论是电流还是电压均未出现明显过冲现象;关断角的测量显示启功过程逆变侧LCC未发生逆变失败;启动完成后直流电压稳定在设定值400 kV,直流电流稳定在设定值1.0 kA,送端、受端有功功率则稳定在400 MW,系统能准确跟踪目标参考值稳定运行。

采用余弦相似度的混合三端直流输电线路保护原理

为提高混合三端直流输电线路保护的可靠性、选择性、速动性和灵敏性,根据输电线路发生故障时电压和电流的变化差异,提出了一种基于余弦相似度算法的线路保护原理。该原理利用输电线路T区三端电流暂态分量构成故障区域选择判据;再将故障线路单端电流、电压故障分量进行数据标准化处理,利用两者余弦相似度的差异,完成区内、外故障及故障极识别。使用PSCAD/EMTDC搭建混合三端高压直流输电线路模型,运用Matlab对所提保护原理进行仿真验证。仿真结果表明:所提保护原理在不同故障情况下,均可在3 ms内识别故障,可靠性高、速动性好;可耐受500Ω过渡电阻,具有较强的耐过渡电阻能力;在20 dB噪声情况下,依旧可以识别故障,具有较强的抗噪声干扰能力。

基于小波阈值去噪和CEEMD的混合三端直流输电线路故障测距

针对行波法测距精度受波速、行波波头标定的精度以及噪声的影响,提出一种基于小波阈值去噪和CEEMD-HT结合的混合三端直流输电线路测距方法。首先利用小波阈值去噪对故障信号滤噪,然后对滤噪后的信号使用互补集合经验模态分解和希尔伯特变换标定初始波头的到达时间。再根据故障行波到达测量端时间比值识别故障支路。最后考虑到行波波速难以精确确定,基于已知线路长度和初始波头到达时间,提出一种不受波速影响的测距方法。仿真结果表明,所提方法能够有效标定波头,且测距结果不受波速、故障距离、故障类型、过渡电阻及噪声的影响。与利用波速计算的双端法、HHT及小波包测距算法相比,该方法的测距误差更小。

混合三端直流输电线路故障测距方法研究

对混合三端直流输电系统而言,准确、可靠的故障测距方法可确保故障线路快速恢复,提高供电可靠性。为了解决混合三端直流输电系统结构复杂性强、线路故障定位难度大等问题,提出了小波包能量谱结合BP神经网络的测距方法。具体的定位方法实现步骤如下:首先在故障发生时快速进行故障选线。然后把发生故障时在测量点采集到的电压故障分量经过小波包分解重构得到小波包能量,并将其作为输入样本通过BP的非线性拟合能力进行训练。最后将反映故障位置的小波包能量代入即可输出相应的故障距离。仿真结果表明,该方法耐过渡电阻能力强,定位的准确度高。

特高压并联型三端混合直流输电系统功率转带策略

特高压并联型三端混合直流输电系统作为多端直流输电的一种重要形式,相较于常规特高压两端直流输电系统,其在故障后的功率转带更为灵活和复杂。文中基于中国乌东德多端直流工程,提出了一种适用于特高压并联型三端混合直流输电系统的功率转带策略。基于闭锁前三站各极的功率水平、最小和最大输送功率能力以及所处的控制模式,计算并重新设置各站各极的功率、电流参考值,实现故障极功率的极间转带和站间转带,以减少功率损失,同时兼顾最小化非故障逆变站的接地极电流。通过实时数字仿真,验证了所提策略的有效性。

特高压混合三端直流输电系统换流站电流转移抑制策略

特高压混合多端直流输电系统需要具备有效的换流站电流转移抑制策略,尤其针对阀组投退过程,应避免因过流而触发暂时性闭锁。基于特高压混合三端直流输电系统,提出了2种采用受端直流电流作为控制量的电流转移抑制策略:基于直流电流-直流电压偏差量的电流转移抑制策略控制对象为阀组的直流电压;基于直流电流-直流功率偏差量的电流转移抑制策略控制对象为交流有功功率。然后基于PSCAD/EMTDC搭建了特高压混合三端直流输电系统的仿真模型,通过对比采用策略前、后系统的动态特性验证了所提抑制策略的有效性,并对比了2种电流转移抑制策略性能的优劣。仿真结果表明,投阀时基于直流电流-直流电压偏差量策略的抑制过流性能更为优越,退阀时基于直流电流-直流功率偏差量策略的抑制效果更为优越。

基于F-MMC和LCC的混合型三极直流系统及其控制策略

现有的三极直流输电系统因极3采用晶闸管换流器而存在交流电压易波动、过渡阶段易引发过电压和过电流等固有缺陷。为此提出了一种改进式的混合型系统,即极3换流站改用基于全桥子模块的模块化多电平换流器。为使系统获得较好的响应特性,提出了无功(电压)平衡、电流平衡和子模块电容电压平衡3个控制要求,并根据控制要求给出了模块化多电平换流器采用改进直流电流控制和交流电压控制、子模块采用电容电压平衡控制等控制措施。利用时域仿真软件PSCAD/EMTDC对所提出的系统进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出的混合型三极直流系统及其控制策略能够很好地实现系统电压平衡、电流平衡和子模块电容电压平衡。

基于小波熵特征融合和ISSA-BiTCN的直流输电故障定位

特高压三端混合直流输电系统作为直流输电的一种重要形式,存在传输距离较长而导致的线路故障率较高的问题,对其进行准确的故障定位是系统稳定运行的基础。针对现有故障定位方法应用于输电线路单极接地故障时存在的高阻接地故障下定位模糊、精度较低的问题,提出了一种基于小波包熵特征融合提取故障特征,再由改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)优化的双向时域卷积网络(bidirectional time-domain convolution network,BiTCN)模型的故障定位方法。首先,利用小波包变换提取线模电压行波信号,利用信息熵刻画电压波形中的深层故障特征,形成熵特征融合特征向量构成的特征矩阵作为BiTCN模型的输入;其次,搭建并训练BiTCN模型,并利用ISSA的迭代寻优对其进行优化,最终实现三端混合直流输电线路故障的精确定位;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建系统模型,验证所提方法的可实施性。结果表明该方法定位精度较高,具有较好的泛化能力和鲁棒性,对高阻故障耐受能力较好。

计及汇流母线行波特性的三端混合直流系统行波解析方法

三端混合直流输电系统区别于两端直流系统,由于两段参数各异的线路通过汇流母线连接换流站,因此当故障行波经过汇流母线时将产生复杂的折反射而出现畸变,而现有的两端直流系统行波解析方法因未计及该特性而不适用。文中计及汇流母线的行波特性,搭建了三端混合直流输电系统的行波解析等值模型;在此基础上推导出故障初始行波、线路传播衰减与畸变系数以及汇流母线和换流站的行波折射系数的复域表达式,从而构建各换流站测点故障行波的复域模型。提出了三端混合直流输电系统的复域与时域、模量与极线量的行波解析计算方法。然后,基于所提方法对三端混合直流线路的行波保护进行定值整定计算与灵敏度分析。最后,采用PSCAD构建三端混合直流系统的电磁暂态仿真模型,通过大量电磁暂态仿真验证了所提方法的正确性与高计算效率。

一种基于三端直流输电系统的架空线路谐波电流计算方法

针对三端直流输电系统可能出现的架空输电线路谐波电流放大问题,对不同运行方式下的双极线路谐波电流开展研究。基于波阻抗理论,将对称运行的直流线路简化为对称分量回路,并求取单位长度参数;分析了均一线路谐波电流的计算方法;在此基础上结合波的折反射原理,提出了一种计算混合线路谐波电流的方法。通过在PSCAD/EMTDC平台上搭建相应的直流线路模型进行仿真,并与理论计算结果对比,表明该计算方法在求取三端直流输电系统不同运行方式下的线路谐波电流方面具有较高的准确性。

送端交流不对称故障下LCC-MMC-HVDC穿越控制策略研究

混合直流输电系统将LCC-HVDC和VSC-HVDC进行优势互补,其发展面临的一个问题是:当送端交流系统发生不对称故障时,LCC-MMC混合直流输电系统将面临输送功率跌落甚至中断和直流侧二倍频波动的问题。首先阐述了LCC-MMC-HVDC的拓扑结构、数学模型和基本控制策略,在分析系统在送端交流不对称故障情况下暂态特性的基础上,提出集功率续传和二倍频波动抑制为一体的穿越控制策略:基于主动降压控制的功率续传策略通过改变逆变侧MMC运行点减小输送功率跌落幅度;三次谐波注入法增大了逆变侧直流电压的可调节范围;直流电压波动抑制策略中,逆变侧直流电压作为唯一控制变量,有效降低送端交流系统负序分量对系统逆变器及受端系统造成的影响。最后,在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型,算例仿真结果验证了所提出穿越控制策略的有效性。

基于三电平子模块的倍电平复合式MMC变换器

为了降低模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)的接线复杂度和通信失效故障概率,ABB提出了采用压接式IGBT串联的级联两电平CTL(cascaded two-level)变换器。由于桥臂子模块数由数百降为几十,CTL变换器输出电压电平数较少,需要在交流侧安装滤波器。为此,提出了基于三电平TL(three-level)子模块的倍电平复合式MMC变换器VLD-HMMC(voltage-level-doubler hybrid MMC)。每个桥臂有TL、半桥HB(halfbridge)子模块混合组成,且交流侧串联有一个全桥FB(full-bridge)子模块,输出电压电平数提高了1倍,从而省去了交流滤波器。各子模块具有脉冲自主触发功能且其功率开关由压接式器件串联组成,降低了桥臂子模块数,简化了控制器与主电路之间的接线复杂度,降低了通信故障的概率。单个功率开关短路故障不会影响系统正常运行,并且可避免了子模块电容的过度放电,保护电容器和功率开关,提高变换器的可靠性及故障穿越能力。所提拓扑结构实现了直流故障穿越运行,为HVDC换流站的设计提供了技术参考。