特高压混合直流LCC站低端换流器触发异常导致高端换流器过压闭锁原因分析

基于昆柳龙多端混合直流工程昆龙两端运行工况下LCC站低端换流器触发异常、直流电压降低导致高端换流器过压跳闸的一起故障,分析了换流器触发环节异常、阀区故障时的故障特征以及换流器直流过压开路保护的动作特性。针对故障过程中组控、保护系统失去对换流器控制和保护功能的问题,分析了过程原因及保护动作逻辑,以期进一步完善控制保护系统对换流器不正常触发异常工况的风险识别和抵御能力。

MMC-LCC混合直流输电系统分段下垂控制策略

由模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)和电网换相换流器(line commutated converter,LCC)构成的混合直流输电系统中,LCC换相失败严重影响系统的安全稳定运行。文中首先分析MMC-LCC混合直流输电系统换相失败时的电流特性以及交直流电压特性。其次,考虑调制比对半桥型MMC的影响,采用MMC电压改善控制策略拓展电压调制比的可行域。然后,提出MMC电压分段控制策略,根据交流电压跌落程度的不同,分别设计直流电压参考值的调节方法,优化混合直流输电系统电压控制逻辑,实现MMC电压在正常运行与故障情况下的有效切换。最后,在MATLAB/Simulink中搭建MMC-LCC混合直流输电系统模型,对交流电压不同跌落程度进行仿真,结果表明所提控制策略能在实现故障穿越的同时提高直流电压控制精度,增强系统稳定性。

基于LCC-FHMMC混合直流输电的控制策略研究及试验验证

搭建了一种混合直流输电物理动模平台,其整流站采用串联的电网换相换流器(LCC),逆变站采用半桥和全桥子模块混合的模块化多电平换流器(FHMMC)。为提高系统容量,逆变侧的FHMMC换流器采用高低阀组串联的拓扑结构。对不同全桥子模块配比下高低阀组的在线投退、直流故障穿越等关键技术进行了研究,并在所设计的动模平台上进行了实验验证。实验结果表明所提出的控制策略能够实现混合直流输电系统的高低阀组在线投退及故障自清除,为多种混合直流输电以及新型电压源换流器的工程应用提供了论证平台。

受端混联LCC-VSC特高压直流输电系统故障穿越方法

针对受端由电网换相换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)级联的混合直流输电系统中VSC在交流故障穿越时子模块过压的问题,文中提出在受端VSC直流侧安装耗能设备以抑制VSC子模块过压的方法,对比分析了基于直流斩波耗能电阻、泄流晶闸管和可控避雷器3种耗能设备的交流故障穿越原理及策略。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了包含工程实际控制保护主机程序的受端混联LCC-VSC特高压直流仿真模型,对比分析了3种耗能设备的交流系统故障穿越特性,结果表明在受端VSC直流侧安装耗能设备可以有效抑制子模块过压,实现交流故障可靠穿越。其中可控避雷器方案具有控制原理简单、可靠性高等优点,更适用于受端混联LCC-VSC特高压直流输电系统。

基于动模仿真的混合级联直流输电系统控制策略

本文主要讨论混合直流输电系统中,整流侧采用常规换相换流器(LCC),逆变侧高阀采用常规LCC、低阀采用3个电压源换流器(VSC)并联的拓扑结构,此拓扑结构兼具LCC与VSC的优点。本文分析了混合直流输电系统中启停极、低阀组投退、VSC单阀投入、VSC交流电压故障的控制策略,给出了动模仿真系统的参数设计方法,最后通过仿真试验证明了控制策略的有效性。

基于MRSVD-GRU的混合三端特高压直流输电线路单极接地故障定位方法

针对换相换流器(LCC)-模块化多电平换流器(MMC)混合三端特高压直流输电线路因结构复杂度提高而造成的故障定位困难问题,提出一种基于多分辨奇异值分解(MRSVD)-门控循环单元(GRU)神经网络的特高压直流输电线路单极接地故障定位方法。首先,对故障线路进行选线,判断故障发生线路区段。然后,通过MRSVD对双端故障电压波形进行逐层分解和波形重构。最终,搭建GRU神经网络模型进行故障定位,模型参数通过粒子群优化(PSO)算法进行设定,提升其故障定位准确性。利用PSCAD/EMTDC软件搭建±800kV LCC-MMC混合三端特高压直流输电系统,对不同过渡电阻值、不同故障距离进行仿真。仿真结果证明,所提出的故障定位方法准确度高,能够为混合三端特高压直流输电线路单极接地故障定位提供新的解决方案。

多端直流输电系统机电暂态建模研究与实现

构建了不同类型换流器和多端直流线路组成的多端直流网络的等值电路,提出了多端直流输电系统中不同类型换流器的控制方式以及各换流站间控制方式的协调机制,建立了多端直流输电系统机电暂态仿真通用模型,并基于交直流电力系统计算分析软件DSP实现了该模型。通过算例系统将所建立的模型与PSCAD精确模型进行了对比,结果表明本文所建立的多端直流输电系统模型在扰动情况下的响应特性与PSCAD结果具有较好的一致性,验证了所建立模型的准确性。

多端常规、混合直流交流故障响应特性对比研究

针对多端常规直流和不同混合方式的多端混合直流在交流系统故障情况下的不同响应特性,本文介绍了多端直流输电系统一次系统以及控制系统的机电暂态建模方法,以三端直流输电系统为例,构建一送端两受端的三端直流输电系统,考虑LCC-LCC-LCC、LCC-VSC-LCC、LCC-VSC-VSC 3种组合形式,建立了其对应的仿真模型,研究对比了不同的多端直流组合方式在不同电压跌落程度的交流系统故障情况下的响应特性。对比结果表明,在逆变侧采用VSC换流器可以有效的减少逆变侧因为交流系统故障发生换相失败导致直流系统不能进行有效的功率传输的情况;两个逆变站同时采用VSC换流器可以更大程度的发挥VSC换流器不会发生换相失败的优势,最大限度的保证直流功率的传输;同时,VSC换流器作用的充分发挥需要多端直流输电控制系统的紧密配合。

混合级联特高压直流输电系统旁通对过负荷保护优化

为解决混合级联特高压直流输电系统中存在的旁通对过负荷保护误动问题,本文分析研究故障后的电流回路和保护误动机理,提出采用换流器高、低压侧实测电流的保护判据。针对站间通信中断下执行极闭锁时逆变站旁通对过负荷保护动作的情况,提出逆变站电网换相换流器(LCC)合旁通开关(BPS)的策略,并研究相应的保护定值整定方法。实时数字仿真试验表明,提出的方案简单可行,避免了旁通对过负荷保护误动,提高了直流输电系统的可靠性。

基于主动限流的混合直流输电换相失败抑制策略

针对混合直流输电系统换相失败时冲击电流较大的问题,文中首先推导冲击电流幅值与电压源型换流器(VSC)的关系,明确换相失败时VSC投入的子模块数量是决定冲击电流的关键参数。然后,研究影响电网换相换流器(LCC)换相能力的主要因素,提出基于主动限流的换相失败抑制策略,在VSC调制波中加入直流扰动量和交流扰动系数,从而改变子模块投切方式,抑制换相失败冲击电流的峰值和上升速度。最后,在Matlab/Simulink中搭建两端混合直流输电系统仿真模型,对所提策略在逆变站交流侧不同程度电压下降故障时的有效性进行验证,结果表明,所提策略不仅能限制冲击电流,减小桥臂电流应力,还可有效避免连续换相失败的发生。

分散接入式混合直流系统的机电暂态建模与控制策略研究

分散接入式混合直流系统是近年来被提出的一种新型直流输电系统拓扑结构,文中提出了分散接入式混合直流系统的机电暂态建模方法和控制策略。首先提出了分散接入式混合直流系统机电暂态建模方法,该方法可满足逆变站不同换流器分散接入受端电网的场景。然后,文中提出了一种附加均流控制策略和电流分配系数优化方法,以提高分散接入式混合直流系统在交流故障下的运行特性。最后在PSS/E中搭建了分散接入式混合直流的机电暂态模型,通过与电磁暂态模型进行响应特性对比,验证了所提建模方法的正确性;并在PSS/E中进行仿真计算验证了所提控制策略的正确性和有效性。

特高压混合级联多端直流输电系统的协调控制策略研究

逆变侧采用电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)串联组成的特高压混合级联多端直流输电系统,为特高压直流输电提供了一种更为经济、灵活、快捷的输电方式。基于现有直流电网的协调控制策略,文中对受端MMC阀组之间的协调控制策略进行了深入的分析研究,并考虑了5种协调控制策略。然后,在PSCAD/EMTDC中,对上述5种策略遭受不同故障的响应特性分别进行仿真,故障包括送端交流故障、直流线路故障、受端LCC交流故障、受端MMC1交流故障及MMC1紧急闭锁退出。最后,基于仿真结果,对上述5种协调控制策略的适用性进行了对比分析。仿真结果表明:策略1和策略3遭受各种故障均能有效穿越;策略2、策略4和策略5在遭受直流线路故障时均发生不同程度的功率倒转,需要采取措施抑制。

一种适用于风电场送出的混合型高压直流输电系统拓扑

混合型高压直流输电系统两端分别由传统电网换相换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)构成,是一种新型拓扑,可以合理结合二者的优点,具有广泛的应用前景。其运行特性、控制策略和故障特性等方面不同于LCC高压直流输电系统和VSC高压直流输电系统,有必要对其进行研究分析。文中研究了整流侧采用VSC、逆变侧采用LCC的混合型高压直流输电系统,设计了不同的控制策略,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下进行了正常和故障情况下的仿真,对比采用不同控制策略时对系统换相失败的影响和故障恢复特性,选择了适用于此类系统的最优控制策略。

串联混合型直流输电系统的小信号模型及其稳定性研究

针对高压端采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC)、低压端采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)串联构成的串联混合型直流输电系统,该文建立了其状态空间及小信号模型。推导LCC与MMC在交、直流侧的数学模型,换流站间及换流站与交直流系统间的接口模型,建立包含LCC、考虑详细内部动态特性的MMC、直流输电线路、交流系统的串联混合型直流输电系统状态空间模型及对应的小信号模型,并与电磁暂态仿真模型的动态响应特性进行对比,验证所提建模方法的准确性。研究了受端交流系统强度对串联混合型直流输电系统小信号稳定性的影响,结果表明高压端LCC和低压端MMC之间的耦合作用在一定程度上降低了弱交流系统下串联混合系统的稳定裕度。

特高压多端混合直流输电系统控制策略分析

多端混合直流输电技术现如今已经成为区域能源互联的重要技术,昆柳龙直流输电工程的投建标志着我国多端混合直流输电技术进入新的发展期。多端直流输电技术在保证大容量输电的同时,其运行模式更为灵活,因此,针对昆柳龙直流工程专题展开多端直流输电技术控制策略研究,既能保证工程顺利进展,也能为后续发展提供借鉴。在详细对比分析主从控制、直流电压下垂控制、直流电压裕度控制这三种控制策略特性的基础上,立足于昆柳龙工程实际情况,其送端采用LCC作为整流换流站,受端采用MMC并联作为逆变换流站,提出了一种LCCMMC结构的多端系统的主从控制策略。在该策略中,将常规直流整流换流站采用定直流电流控制,指定一个受端柔性换流站采用直流电压控制,从而支撑整个系统的直流电压,该策略对送端换流站交流母线三相故障和受端换流站交流母线三相故障两种故障形式,都能够有效控制系统的直流电压和传输功率。通过PSCAD构建了一个三端混合直流系统模型,设置整流换流站为LCC结构,逆变换流站为MMC结构,从LCC发生故障及MMC1发生故障两种情况进行仿真,验证了该控制策略的有效性。仿真结果表明,该策略可以对昆柳龙系统的直流电压和功率传输实现有效控制,保证系统稳定运行,为今后多端混合直流输电系统设计提供参考。

电容换相换流器直流输电系统稳态及暂态特性

电容换相换流器(capacitor commutated converter,CCC)是通过对传统直流输电系统主回路结构进行改造,串入适当的电容,补偿换流器吸收的无功功率,使得实际的换相电压在幅值和相位上发生变化,从而减少了换流器无功功率的吸收,降低了逆变侧发生换相失败的概率,提高了直流系统运行的稳定性。但是,在拥有上述优点的同时,CCC直流系统也有其固有的缺陷,为此首先对整流侧、逆变侧基于CCC的高压直流输电系统机理、稳态特性进行了研究,并基于电磁暂态仿真软件(PSCAD)建立的模型进行了仿真验证,将结果与传统直流输电系统进行了对比;重点分析了CCC直流输电系统抵御换相失败特性、逆变侧单相短路故障后的恢复特性和持续故障机理,研究了串联电容大小对恢复过程的影响。研究结果对于进一步优化CCC直流输电系统的动态特性及推广CCC直流输电技术具有重要意义。

电容换相换流器(CCC)直流输电系统故障特性及恢复策略

研究了电容换相换流器(capacitor commutation converter,CCC)逆变侧的故障特性,以及避免逆变侧单相短路故障后发生后续持续故障的对策、原理及操作时序。借鉴交流系统高压线路串联补偿补技术原理,首次运用"可控旁通开关"思想,成功解决了CCC直流输电系统逆变侧发生故障后不易恢复的缺陷,并通过仿真验证了策略的可行性。研究结果对于进一步提高CCC直流输电系统的动态特性及CCC直流输电技术的进一步推广具有重要意义。

基于LCC-VSC多端混合直流输电系统的启停控制策略及动模试验

为了研究验证基于电网换相换流器-电压源换流器(line commutated converter-voltage source converter,LCCVSC)多端混合直流输电系统的启停控制策略,搭建了完整双极的LCC-VSC三端混合直流输电动模平台,在LCC(整流)-VSC(逆变)、VSC(整流)-LCC(逆变)以及VSC(整流或逆变)接入常规LCC直流输电系统等混合直流输电运行模式下,对系统的启动和停止等关键控制策略以及一端投退对多端混合直流输电网络的影响进行了实验研究,并根据实验结果对混合直流系统的主要控制功能和特点进行了分析。实验结果表明所提出的控制策略能够实现混合直流输电系统的平稳启停和在线投退。

一种适用于LCC-LCC+FBMMC串联混合型直流输电系统的启动策略

文章中的串联混合型直流输电系统的整流侧采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC),逆变侧采用LCC与全桥型模块化多电平换流器(full bridge submodule based modular multilevel converter,FBMMC)。首先,建立了该混合型直流输电系统的数学模型,为了保证系统的安全稳定启动,设计了相应的协同控制策略,并提出了一种适用于整流侧采用LCC与逆变侧采用LCC与FBMMC(line commutated converter-full bridge submodule based modular multilevel converter,LCC-LCC+FBM M C)的串联混合型直流输电系统的3阶段启动策略:第1阶段,先将整流和逆变侧的LCC闭锁,逆变侧的FBMMC带限流电阻进行不控充电以建立部分直流电压;第2阶段,将限流电阻旁路,并解锁逆变侧FBMMC,在定直流电压控制器作用下使FBMMC直流电压充电至额定值;第3阶段,解锁两侧的LCC,在整流侧定直流电流和逆变侧定直流电压控制器作用下,系统直流电流和直流电压逐渐上升至额定值,至此启动过程完成。最后,在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立LCC-LCC+FBMMC串联型混合直流输电系统的仿真模型,验证了所设计的混合直流输电系统启动策略的有效性。

基于Simplex算法的LCC-LCC+FBMMC串联型混合直流输电系统的参数优化方法

整流侧采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC),逆变侧采用LCC与全桥型模块化多电平换流器(full bridge submodule based modular multilevel converter,FBMMC)串联的混合型直流输电系统,具有直流故障穿越、换相失败抑制及潮流灵活反转等技术优势,是一种适于未来远距离大容量架空线输电场合的混合直流输电拓扑结构。控制器参数的合理优化选取是保证系统优良运行性能的前提条件。首先建立了LCC-LCC+FBMMC串联型混合直流输电系统的数学模型,在此基础上提出了一种基于Simplex算法的参数优化方法,构造了基于控制信号偏差的目标函数对该混合系统整流侧和逆变侧控制器的参数进行优化。最后,在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了LCC-LCC+FBM M C串联型混合直流输电系统仿真模型,针对有功功率阶跃、潮流反转、交流侧三相接地短路故障和直流侧接地故障4种不同工况,仿真验证了所提优化方法的有效性。结果表明基于所提优化方法得到的控制器参数,可以有效改善LCC-LCC+FBMMC串联型混合直流输电系统在不同工况下稳态和暂态运行特性。