混合式MMC直流故障穿越特性影响因素研究

混合式MMC利用全桥子模块的负压特性实现直流故障不闭锁穿越,由于直流故障穿越特性是考核换流阀设备与控制保护系统性能的重要指标,因此首先对混合式MMC直流故障穿越特性影响因素及其影响机理进行理论分析,主要包含控制器参数以及子模块配比两方面因素,然后搭建PSCAD系统仿真模型对其影响结果进行仿真验证并给出故障特性优化方法。结果表明,通过优化控制器参数可有效降低换流阀电气应力并缩短故障电流清除时间;故障期间在负投入子模块个数饱和的情况下,通过提升全桥子模块配比可缩短故障电流清除时间。

四种典型直流故障处理方案下柔性直流输电系统的故障穿越特性对比研究

与电网换相换流器(line commutated converter,LCC)相比,基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统最主要问题在于直流故障的处理,目前学术界和工业界已提出多种具备直流故障自清除能力的柔性直流输电系统。为了更好地了解这些柔性直流输电系统的优劣,很有必要对其直流故障特性进行分析。本文针对4种典型的具备直流故障自清除能力的柔性直流输电系统,分析比较了他们的直流故障穿越特性。首先,本文总结了4种典型直流故障处理方案,包括:采用直流断路器、采用全桥子模块与半桥子模块构成的混合子模块换流器(FHMMC)、采用基于LCC和MMC并在MMC直流出口处安装大功率二极管阀组构成的混合直流输电系统(LCC-D-MMC)、采用LCC和MMC混合级联的换流站结构。然后,本文分析了这4种直流故障处理方案的基本原理、其对应柔性直流输电系统的控制方式以及故障清除机理。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了三端高压直流输电系统仿真模型,对比了4种直流故障处理方案下柔性直流输电系统的故障穿越特性。仿真结果表明,直流断路器能快速并且有选择地隔离直流故障,其对应柔性直流输电系统的故障穿越特性最好。考虑直流系统运行的经济性以及灵活性,LCC-MMC混合级联的拓扑结构在工程上具有一定的实用价值。

大容量特高压多端混合直流实际运行关键特性分析

大容量特高压多端混合直流涉及多端、混合、双阀组等多种技术特点,设计难度大,运行特性复杂。结合南方电网系统特性及安稳策略,首先提出了适用于昆柳龙特高压多端直流工程的交直流故障穿越策略,并明确了穿越及恢复特性要求。接着分析了工程实际运行情况,重点对直流线路故障穿越特性、交流故障穿越特性和第三站在线退站特性等关键运行控制性能进行了分析,实际运行特性充分验证了所提运行控制策略的有效性,各种故障情况下直流系统恢复性能良好,有效保证了多端特高压混合直流工程在各种故障情况下安全稳定运行。研究成果可以指导工程实际运行并为后续多端特高压混合直流工程控制功能设计提供借鉴。