特高压多端混合直流线路经验模式分解单端保护

针对特高压多端混合直流输电线路T区边界不明显,现有保护难以实现线路全线速动保护,本文提出一种特高压多端混合直流输电线路单端保护方案。首先分析整流侧边界和线路末端逆变侧边界频率特性,根据T区两侧线路电流线模分量突变量极性的差异,提出故障方向判据;然后,利用Teager能量算子计算故障电流线模第1个固有模态分量的瞬时能量,通过该分量瞬时能量的最大值与整定值比较,判断线路首端整流侧及线路末端逆变侧区内外故障,提出特高压多端混合直流输电线路保护方案。最后,搭建昆柳龙特高压多端混合直流输电系统仿真模型并对所提保护方案进行验证,仿真结果表明,该保护方案能准确判断故障位置,实现特高压多端混合直流输电线路全线速动保护。

特高压多端混合直流系统电压异常测量分析及控制策略优化方法

本文通过对比常规直流系统电压控制策略及测量故障特性,提出特高压多端混合直流系统直流电压控制策略及电压测量故障新特性,辨识当前直流电压控制与监视策略存在的不足,提出策略优化措施及故障分析方法。

特高压多端直流技术的应用及前景分析

输电走廊紧张和单一市场消纳能力不足日渐成为限制我国大型能源基地外送和充分消纳的关键问题。特高压多端直流输电适用于多个送端和多个受端间的远距离大容量输电,可节省宝贵的输电走廊,可灵活匹配送受端,有助于解决我国大型能源基地外送面临的输电走廊紧张和单一市场消纳能力不足等问题。特高压多端直流输电代表了未来直流技术发展的一个重要方向。结合乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程的设计工作,介绍了特高压多端直流技术的优势、应用情况,并分析了该技术未来的应用前景。

特高压多端混合直流输电系统的控制策略研究

以乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程为背景,针对混合多端直流运行方式复杂、可靠性要求高的特点,研究了特高压混合多端直流输电系统的控制策略,提出了适用于特高压混合多端直流输电系统的控制模式以及启动/停运方案,实现了混合直流的外特性匹配、两端/三端启动/停运,以及第三端在线投入/退出;同时,提出了各端稳态控制策略和多端协调控制策略,可适应混合多端直流输电系统复杂的运行方式。最后,基于PSCAD/EMTDC的数字仿真结果验证了所述控制策略的有效性,可以保证特高压混合多端直流输电系统可靠稳定运行。

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。

特高压多端混合直流闭环实时仿真研究

特高压多端混合直流输电技术在满足更远距离、更大容量可再生能源输送方面提供了一种更灵活的输电方式。本文以送端采用常规特高压直流(ultra-high voltage direct current,UHVDC)、受端采用双阀组混合换流阀串联结构所构成的特高压混合三端直流输电系统为例,搭建了双极特高压混合三端直流输电系统的RT-LAB实时仿真模型,实现了与直流控制保护装置的闭环接入,测试结果验证了闭环实时仿真模型与控制保护策略的有效性。该平台可方便地实现特高压混合三端直流输电控制保护系统功能和动态性能的验证,为特高压多端混合直流输电系统的应用提供技术支撑。

特高压多端混合直流输电系统阀组故障退出控制方法

采用双阀组串联结构的特高压直流输电系统,阀组故障将会对系统产生极大的影响,单一阀组故障后希望将故障影响控制在最小、保证系统的可持续运行、提升整体运行时间,控制系统必须快速反应,切除故障阀组,避免影响正常运行阀组。特高压常规直流工程中的阀组故障退出策略已经在各工程中广泛应用,但特高压柔性直流输电系统及特高压混合直流输电系统业内无工程应用前例,因此有必要对特高压多端混合直流输电系统的阀组故障退出控制策略进行研究。本文提出了一种适用于特高压多端混合直流输电工程的阀组故障退出控制方法,并在RTDS硬件闭环测试平台上进行了测试。试验结果证明:所提出的阀组故障退出控制方法在单个阀组故障后,能够快速隔离故障阀组,调整系统运行状态,而不引起整个系统停运。

特高压多端混合直流输电实时数字仿真系统

介绍了以电网换相换流器(LCC)与模块化多电平换流器(MMC)组成的特高压(UHV)多端混合直流输电系统,并搭建了基于实时数字仿真(RTDS)与物理控制保护装置的闭环试验系统。仿真系统为三端混合直流输电系统,其中送端为常规直流站,其他两端为柔性直流站,三站均为双极四阀组,每个极由双阀组串联组成。柔直阀组仿真采用RTDS的GTFPGA UNIT,子模块为全桥拓扑结构。应用该闭环测试系统进行了多端直流输电系统的解闭锁以及阀组投退的试验,为实际工程的开展提供了十分重要的数据支持。

±800 kV特高压多端混合直流频率限制器及参数整定

针对异步联网运行后,高水电占比多直流外送云南电网面临的频率失稳风险,采用直流频率限制器(frequency limit controller,FLC)进行故障调频提高系统频率稳定性。分析了FLC对送端电网系统频率稳定性的提升作用机理,提出了反向频差复归模型的控制逻辑和参数整定方法。为提高FLC的调制效果,通过控制变量仿真分析各环节不同参数对FLC性能的影响,得到±800 kV特高压多端混合直流FLC参数的建议值,即频率死区为0.15 Hz,输出限幅值分别为+20%和-50%,比例环节系数为30,积分环节系数为22.2。采用BPA(Bonneville Power Administration)仿真分析有无FLC功能下的系统响应情况,验证了所提FLC配置方案对提高系统频率稳定性的有效性。可为特高压多端混合直流工程相关调制功能的定值整定提供重要参考和指导。

级联多端特高压直流控制保护系统配置及策略

该文针对金上直流工程主回路拓扑结构与运行方式的特点,设计了送端分址级联多端特高压直流控制保护系统的配置方案;提出送端分站的高、低压换流器的电压平衡控制方案,根据送端两站间通信条件,切换采用附加电压平衡控制的触发角协调控制和串联两换流器一个定电压、另一个定电流的控制策略;基于送端分站级联拓扑,研究了其直流保护功能配置方案,并提出针对送端站1内的极区/换流器区故障或者送端两站之间直流线路永久故障的快速清除方法。基于控制保护工程样机的RTDS闭环仿真结果表明,该级联多端特高压直流控制保护系统可以满足实际工程应用的要求。

特高压混合多端直流输电系统中串联换流阀组间的电压平衡控制策略

特高压混合多端直流输电系统结合了电网换相换流器(line commutated converter,LCC)与模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的优势,可以实现多电源供电、多落点受电的远距离大容量输送要求。针对特高压混合多端直流输电系统中同一换流站内串联换流阀组之间的电压不平衡问题,分析了电压不平衡的原因,并提出了一种基于串联换流阀组间电压–功率偏差量的电压平衡控制策略,该控制策略简单有效便于工程实现。然后基于PSCAD/EMTDC搭建了特高压多端混合直流系统的仿真模型,通过对比切除/投入电压平衡控制时系统的动态特性验证了电压平衡控制策略的有效性。为进一步分析该控制策略对系统动态性能的影响,研究了特高压混合多端系统在功率阶跃变化和交流故障情况的动态响应,结果表明所提出的控制策略简单有效,且在不同运行工况下均可以实现串联换流阀组之间的电压平衡。

±800kV级联多端特高压直流输电工程的绝缘配合

级联多端特高压直流作为多端高压直流输出的典型串联连接方式,将具有良好的发展前景。基于800 kV级联多端直流输电系统下的过电压研究成果,对级联多端特高压直流系统的绝缘配合进行研究,并与常规800 kV直流输电工程的设计比较,结果表明,除级联多端直流工程的400 kV中压线路以外,其余变电站设备和线路的绝缘配置可参照常规800 kV直流输电工程进行取值。研究成果为800 kV级联多端直流系统设备制造和工程设计提供参考。

高低阀串联型特高压柔性直流不控整流异步充电时分压特性及其对系统的影响

乌东德特高压多端混合直流输电工程是目前世界电压等级最高、容量最大的柔性直流输电工程,具备无闭锁直流故障穿越能力,然而该工程为全桥+半桥混连结构,不控整流异步充电时交流断路器未合闸的阀组全桥模块被动充电,阀组直流端口呈现感应电压,某些接线方式甚至出现感应电压过高而引起系统跳闸停运。针对异步充电问题,从几种主要接线方式分析了阀组异步充电的分压特性和感应充电对系统的影响,提出了通过直流短接充电隔离阀组的方法解决阀组分压的问题,并根据异步充电特性提出了缩短异步充电时间间隔的方法解决阀组分压的问题。

多端混合直流系统的转换开关配置计算分析

结合特高压多端混合直流输电系统"多端"和"混合"的特点,对直流转换开关的配置和工程计算进行了分析。针对因"多端"特点带来的复杂分流关系问题,采用随机数原理与仿真建模结合的方式,提出了大地回线转换开关和金属回线转换开关转换电流计算的新方法,避免了复杂的数学计算,所得近似转换电流最大值能够应用于工程转换开关震荡回路和避雷器参数配置;针对"混合"特点,提出在柔性直流站可考虑不安装中性母线开关,其原保护范围可由柔直换流器直接闭锁和中性母线差动保护进一步扩大来代替的建议,并通过仿真建模进行了验证。

基于特征选择与TCED的UHVDC输电线路故障判定方法

针对多端特高压直流(UHVDC)输电线路存在的故障范围广、保护动作易误动等问题,提出基于特征选择与暂态电流能量差(TCED)的多端UHVDC输电线路故障区域判定方法。首先,采用离散小波变换对暂态故障电流进行特征分析,并基于皮尔逊积矩相关系数的母小波选择进行故障匹配。然后,利用故障两侧TCED的特性判别故障方向,通过各换流站故障方向信息确定故障区域。最后,建立四端UHVDC输电线路的PSCAD/EMTDC仿真模型,从故障位置、电阻、距离等方面进行论证。仿真结果表明,文中所提方法能有效区分电力系统暂态扰动与直流故障,准确判定线路故障区域,极大提高检测效率及故障区域判定准确率。

级联多端双起点特高压直流与两端特高压直流方案经济性比选影响因素分析

级联多端特高压直流作为多端高压直流输的典型串联接线形式,将具有良好的发展前景。基于级联多端特高压直流输电的典型接线方式及配置考虑,依据全寿命周期成本理论,通过级联多端双起点特高压直流与两端特高压直流技术经济性对比研究思路及算法分析,量化研究级联多端双起点与两端特高压直流方案经济性比选中的主要影响因素,为级联多端双起点方案拟定及选择提供参考。

LCC-MMC混合直流输电系统单阀投入过程定有功MMC站电压平衡策略

送端采用常规直流(LCC)受端采用柔性直流(MMC)的混合特高压直流输电系统,在单阀在线投入过程中,定有功功率MMC站两串联阀组间电压可能出现失衡现象。分析了该不平衡现象的产生机理,随后提出一种基于调整阀间电压偏差值的电压平衡策略。该策略通过设定一个与预升压速率相同的函数分别对阀间电压的偏差值进行调整,并将其转化为有功功率偏差量。进而将该值与初始有功参考量相加后作为有功外环的参考值,最终实现阀组的在线平稳投入并过渡至稳态。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了相关模型,通过对比三种不同阀间电压平衡策略对系统动态特性的影响验证了文章所提策略的有效性。

半桥-全桥混合型柔性直流输电系统实时仿真技术研究

基于实时仿真技术的高压/特高压直流输电控制保护系统半实物仿真测试,是一种重要的技术研究与工程设计手段,其核心是柔性直流换流器的实时仿真模型。研究了大容量高电压模块化多电平换流器的实时仿真建模技术;尤其针对一种适用于特高压直流输电系统的半桥-全桥混合型柔直换流器,提出并实现了开关信号等效的建模方法,仿真结果表明该方法具有很高的精度,且不需要额外仿真机设备。搭建了一个三端特高压直流输电仿真系统,并结合真实的柔直控制保护设备进行了一系列半实物仿真测试。测试结果表明,本文提出的仿真系统能够满足半桥-全桥混合型模块化多电平换流器的控制保护系统半实物仿真测试需要,初步验证了特高压多端直流输电系统的控制保护策略。

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。