The first localized back-to-back converter station started expansion

The first fully localized back-to-back DC intercon-nection project which connects Northwest and CentralChina power grids, 330-kV Lingbao Converter Stationhas now started construction for expansion.Lingbao back-to-back converter station situated inLingbao City of Henan Province is the first DC intercon-

基于多信息融合的换流站直流设备健康状态决策树评价模型

针对换流站直流设备间交互信息融合能力较差、小样本与大样本难以均衡的问题,设计基于多信息融合的换流站直流设备健康状态决策树评价模型。使用同质多传感器多信息数据融合方法对多信息实施融合处理;利用k近邻方法和层次聚类方法划分换流站直流设备健康状态量,提取健康状态量的有效信息作为输入,构建决策树评价模型,输出换流站直流设备健康状态评价结果。实验结果表明,该模型具备较好的多信息融合能力和样本均衡能力,且可从不同角度实现换流站直流设备健康状态评价,评价结果较为准确。

直流受端馈入站与近区风电场系统振荡特性分析

随着高压直流输电工程的不断投产,以及风电项目的增多,越来越多的风电场出现在电网换相换流器高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)受端换流站近区,两者构成的系统存在振荡风险。为此,该文针对直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡特性展开研究。首先,建立并验证系统的状态空间模型,基于该模型计算出系统特征值,确定LCC-HVDC与风电场共同参与的振荡主导模式并进行参与因子分析。进一步地,通过对比是否接入LCC-HVDC的主导模式,得到LCC-HVDC的接入会削弱系统阻尼的结论。最后,从系统额定容量、交流系统短路比、风电场并网线路长度等方面探究系统稳定性的影响因素,并分析系统的不同短路比、潮流比对风机网侧换流器(grid-side converter,GSC)外环控制和换流站定电流控制器性能的影响。

针对海上风电场汇集线路单相接地故障的柔直侧新型距离保护方案

海上风电场汇集线路发生单相接地故障时,线路两侧短路电流分别由风电机组换流器和柔直换流器提供,由于正序、负序与零序网络串联,在传统大电网存在场景下不受控制影响的零序电流也将像正序和负序电流一样呈现幅值受限、相位受控特性,柔直侧距离保护无法正确识别单相接地故障。该文建立海上风电场汇集线路单相接地故障时的复合序网,分析汇集线路两侧故障特性,在不借助线路双端通信的前提下,利用柔直侧负序和零序电流准确求取风机侧零序电流。基于此,构建关于故障距离的方程,提出柔直侧新型距离保护方案,解决了双端均为逆变型电源的线路中零序电流受控导致距离保护性能下降的问题。此外,所提保护方案受风电场无功支撑策略、过渡电阻大小及性质影响小。测试结果表明,该保护方案可以准确识别海上风电场汇集线路区内外单相接地故障。

基于DC/DC变换器的储能电站锂电池快速均衡策略

随着新能源发电的快速发展和大规模并网运行,储能电站的应用越来越多。其中,锂电池储能电站配置的比例在逐年增加,但是,构成储能电站的大量单体电池之间不可避免的会存在差异,这种差异会随着时间的推移而加剧,最终严重影响储能电站的运行效果。为此,提出一种适用于大规模储能电站的基于DC/DC变换器的储能电站锂电池快速均衡策略,可以快速均衡目标电池组,并通过实验对快速均衡策略进行了实验验证,实验结果表明,提出的快速均衡策略是有效的,可以用于大型储能电站的快速均衡控制。

柔性直流换流站异常监控数据实时预警研究

为了提高对异常数据的预警性能、维护柔性直流换流站的运行稳定性,提出了柔性直流换流站异常监控数据实时预警方法。首先,利用经验规则消除数据碰撞问题,根据数据信息哈希函数的异常值,准确检测出其中的异常数据。然后,利用小波变换对异常监控数据进行预处理,并从异常数据中提取关键变量信息。最后,根据监控过程中出现异常数据的概率,设定预警阈值,再利用预警函数构建实时预警模型。试验结果表明,应用该方法后,误报率被控制在20%以下,平均绝对误差被控制在0.12以下。相比于传统方法,该方法的预警结果更有效、准确率更高。

适用于架空线的MMC-HVDC换流站子单元拓扑系列

本文提出一系列新型故障隔离型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子单元拓扑结构。与全桥型MMC拓扑结构相比,使MMC柔性直流输电具备直流侧故障处理能力的同时,优化了建设成本与运行损耗。本文详细描述了几种新型拓扑结构的直流侧故障电流阻断机理,介绍了一种基于故障隔离型子单元的新型换流站拓扑思路,并搭建了单相实验样机平台,实验进一步验证了该类拓扑结构的有效性。

考虑LCC-HVDC设备额外动作要求的协调二级电压控制方法

随着特高压直流输电工程的不断投运,直流近区电网高/低电压问题以及交流滤波器和换流变压器的频繁动作问题已经引起广泛关注,如何实现交直流设备电压无功协调控制已成为交直流混联电网自动电压控制(automatic voltage control,AVC)策略亟待解决的关键问题,这对提升系统运行的电压安全性以及直流调压设备的动作寿命具有重要意义。在充分考虑直流系统运行方式与控制行为相对独立的基础上,以利用交流系统的控制手段改善直流换流站离散设备动作频次为主导思路,提出了一种考虑电网换相换流器高压直流(line-commuted converter high voltage direct current,LCC-HVDC)设备额外动作要求的交直流协调二级电压控制方法。所提方法具有以下特点:1)增加了控制角的安全运行约束与交流滤波器投切的死区约束,并基于计及换流器电压无功特性的交直流系统潮流方程推导了其灵敏度量化关系,从而有效降低了交流滤波器和换流变压器额外投切的风险。2)将换流母线作为附加的中枢节点,引入其电压偏差最小化为控制目标,提高了换流母线电压的稳态控制水平,增强了交直流混联系统的电压安全性。通过IEEE 39节点修正系统的算例仿真,验证了所提方法的有效性。

换流站加装调相机后DCS与直流控保系统对相关断路器及隔离开关的联合控制方案

在运换流站加装调相机后,因直流控保系统与DCS监控的差异性与独立性,存在相关断路器、隔离开关控制问题。为实现换流站监控一体化,结合调相机不同的入网接线方式,从并网断路器是否独立及DCS是否主导控制两点进行分析研究,提出了换流站加装调相机后新DCS和原直流控保系统对新增断路器及隔离开关的联合控制方案。保证并提高了直流控保系统及DCS的自动化程度,提升运维效率。该方案使得同站不同系统控制界面清晰,并经过现场验证,为调相机无缝加装进入换流站提供了有力的支撑。

基于合成场强仪的输电工程地面合成电场研究

高压直流(DC)输电线路交叉跨越是我国特高压(UHV)技术发展中出现的问题。由于两回DC线路相互影响,交叉跨越区域内合成电场呈复杂的三维分布,UHV DC输电工程地面合成电场计算较为困难。选取典型±800 kV UHV DC输电工程进行地面合成电场的实测研究。参照GB 39220—2020,采用HDEM-01合成场强仪进行野外现场实测。测量参数为有效期内的场磨传感器上积聚的电荷量。测量结果与运行初期实测数据的对比结果表明:±800 kV换流站周边运行初期合成电场强度略低于后期,且整体水平较低;沿线电磁环境敏感目标运行初期、后期的实测数据中,74%的数值小于5 kV/m。通过此次研究,明确了UHV DC输电工程合成电场不同时期的特性。该研究有助于推进UHV DC输电工程的快速建成,并提高其运行安全性,从而推动电力工程建设的发展。

HVDC阀水冷系统主循环回路电动阀隐患分析

文章以鹅城换流站阀水冷系统为例,通过分析主循环回路中电动阀的控制逻辑,指出其中存在导致直流系统闭锁的隐患,提出的应对措施避免因电动阀门故障导致直流系统闭锁,保证了换流站的安全稳定运行。

基于相模变换的柔性直流电网短路故障电流计算

精确的短路故障电流计算对柔性直流电网的器件选型、参数设计以及继电保护研究十分重要。针对现有短路故障电流计算方法未充分考虑直流线路极间耦合的问题,文中提出一种基于相模变换的柔性直流电网短路故障电流计算方法。首先,建立换流站与直流线路的故障等值模型;然后,利用相模变换实现柔性直流电网正极与负极的电气解耦,并获取柔性直流电网在模域内的节点阻抗矩阵;接着,结合柔性直流电网的故障边界条件,计算出柔性直流电网短路故障电流的复频域值,并利用矢量拟合得到故障电流的时域值;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证所提故障电流计算方法的有效性。仿真分析结果表明,在直流电网发生故障且换流站尚未过流闭锁期间,所提故障电流计算方法能够精准描述直流故障电流的变化规律。

柔性直流换流站阀控系统故障分析

近年来,柔性直流输电技术已成为支撑大规模新能源消纳、能源互联网构建的主要方式之一,而阀控系统是柔性直流输电技术的关键组成部分,对电力系统安全稳定运行至关重要。以±420kV柔性直流背靠背开路试验(openlinetest,OLT)闭锁事故为研究对象,提供了一种基于顺序查找法的换流站阀控系统故障分析思路。首先介绍了柔性直流控保策略、阀控系统及其结构。随后,针对OLT过程中引起的故障闭锁事件进行介绍,并阐释了阀控系统暂时性闭锁原理。最后,根据故障录波和阀控系统架构,按顺序排查可能发生故障的位置并进行综合分析,进而确定故障原因,故障分析思路为实际工程中故障排查提供了参考。

特高压直流换流站导线融冰主接线方案

[目的]特高压换流站可采用直流运行方式融冰,但已有的融冰接线仅可用于两端直流场景,产生的融冰电流为阀组电流2倍。为了满足在多端直流场景下也能使用直流运行方式融冰以及更大线路融冰电流的需求,文章针对特高压换流站融冰主接线方案开展了设计研究。[方法]提出了多端直流的换流站融冰接线方案;创新改进了原有融冰接线中的阀组反向接线。[结果]已达到节省设备投资和占地的目的;可较已有融冰接线方案提升50%的融冰电流。[结论]文章中的换流站新型融冰接线可满足不同条件下特高压直流线路的融冰需求,有效提高直流系统运行可靠性和经济性。

±800 kV换流站典型电气回路抗震性能研究

依托±800 kV布拖换流站一期工程,对直流场电气设备耦联回路进行有限元抗震分析。采用振型分解反应谱法和时程分析法对支柱绝缘子回路和直流滤波器回路进行抗震分析,研究了设备在地震作用下的应力和位移,为电气金具设计提供数据支撑。

水汽液化回收装置在柔性直流换流站阀外冷水自动化控制研究

柔性直流换流站阀外冷水温度,直接影响换流站的电能转换效果,为此,该文提出水汽液化回收装置在柔性直流换流站阀外冷水自动化控制方法。主循环泵将换流阀内升温的冷却水传输至冷却塔的换热盘管内,采用喷淋泵将喷淋池内水体喷洒至换热盘管表面,利用水汽液化回收装置,回收蒸发形成的水汽,通过主循环泵将降温后的冷却水传输至换流阀内,形成阀外冷水自动化循环控制。实验证明,该方法可有效自动化控制换流阀进水温度,且超调量较小,可有效降低喷淋水量,节约水资源,同时能够有效控制主循环泵的自动切换。

基于新型拓扑结构的直流充电桩负荷建模与仿真

为解决电动汽车充电桩充电效率低的问题,以契合高功率因数运行,提高充电效率为应用背景,提出了一种新型拓扑结构的直流充电桩,该结构由三相电压型PWM整流器和半桥LLC谐振变换器组成。运用双闭环控制方法及空间矢量脉宽调制技术作为控制策略,得出其在不同坐标系下的数学模型及外特性。基于Matlab/Simulink平台,搭建了一台100 kW/500 V输出的实验样机,仿真结果表明:在双闭环及空间矢量脉宽调制的控制策略下,该新型结构可实现高功率因数运行、输出电压稳定的功能,验证了该结构可提高充电效率的优势。

换流站近区运行方式对谐波影响分析研究

分析换流站谐波与换流站近区重要厂站运行方式的相关性。分析交流侧5次谐波与直流侧6次谐波的波动情况及直流滤波器电容过负荷保护告警动作原理,通过对现场的谐波监视数据同换流站近区重要厂站运行方式变化进行数据分析,提出了针对性的谐波监视和直流滤波器电容过负荷保护告警应急处置策略。运行结果表明,所提措施有效提升高压直流系统的直流谐波处置能力和安全稳定运行水平。

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。