交流侧故障时MMC-HVDC换流单元的控制策略探讨

探讨MMC-HVDC换流单元在交流侧故障时的控制策略及其系统响应。介绍了MMC-HVDC换流单元的换流原理、控制原理以及交流系统的故障特性,提出了MMC-HVDC换流单元在交流侧故障时所采取的控制策略。实际案例表明,MMCHVDC换流单元在交流系统故障时有较快的响应速度,控制策略可为交流系统提供快速无功功率支撑,提高了交流系统的暂态稳定性,确保了两侧互联的交流系统的安全稳定运行。

换流阀晶闸管电压监视单元综合测试系统研制

作为光控换流阀的核心设备,晶闸管电压监视单元的运行状态直接影响了直流输电系统运行可靠性,然而对其进行测试的设备受限于进口测试仪,不利于换流阀运维,因此研制晶闸管电压监视单元综合测试系统具有重要工程价值。基于晶闸管电压监视单元的工作原理,结合IEC 60700-1标准,研制一种换流阀晶闸管电压监视单元综合测试系统,并应用于晶闸管换流阀试验。通过仿真分析和试验验证,证明该测试系统设计合理,满足工程应用需求。

高压直流输电换流阀晶闸管级单元综合测试系统设计与实现

晶闸管换流阀是高压直流输电系统的核心设备,该设备运行状态直接影响了直流输电系统的运行可靠性。因此,在直流输电工程投运前及设备检修期间,电网设备运维单位有必要对换流阀晶闸管级单元进行例行测试。由于直流输电系统中晶闸管级单元数量庞大且晶闸管试验项目繁多,采用分离试验的方式,工作量巨大,因此设计并实现针对换流阀晶闸管级单元的综合测试系统具有重要工程价值。对晶闸管级单元的工作原理进行分析,结合IEC60700-1标准,提出换流阀晶闸管级单元的试验内容、原理及方法,并将开发的测试系统应用于±800 k V特高压直流输电工程换流站的晶闸管换流阀试验,测试结果证明该测试系统设计合理,满足工程应用需求。

特高压直流输电工程换流单元在线投入控制策略的选择

特高压直流输电系统换流单元在线投退过程中,控制方法对特高压直流输电的暂态响应特性影响很大。为了克服传统直流控制器在换流单元在线投入过程中出现暂态特性不符合要求的现象,如超调量过大、过渡时间过长等,提出了2种不同的控制策略。首先,使用一种新的模型辨识法把换流单元转变成一个单输入单输出模型;其次,把传统整流站的控制器离散化;最后将单输入单输出模型和离散的控制器模型连接起来,得到一个整体的换流器仿真和参数优化的模型,并使用一种全新的参数优化的方法,改善了整体换流单元模型的暂态特性。通过在EMTDC环境下对参数适当调整,得到了合适的控制方案,同时也证明了整个仿真步骤的正确性。

基于反向恢复特性的换流阀晶闸管级控制单元保护功能测试研究

为了掌握换流阀晶闸管级控制单元保护功能现场测试时检测脉冲的关键时间参数,该文搭建了晶闸管反向恢复特性测试电路,实验研究了不同正向电流幅值条件下晶闸管反向恢复时间与电荷的变化规律。研究发现:反向恢复时间随着正向电流幅值的增大呈指数函数单调增大,且趋于饱和,饱和值约为trr≈1020 ms;晶闸管控制单元的保护功能测试和反向恢复时间的极值密切相关,据此设定晶闸管级检测系统中冲击电源施加暂态检测脉冲的时间参数,即:反向恢复期低电压保护触发测试在t rr+50m s时刻(约为1070m s)施加低压检测脉冲,而反向恢复期高电压保护触发测试在1.2t rr时刻(约为1224m s)施加高压暂态脉冲。应用于换流阀晶闸管级检测系统的控制单元(thyristor control unit,TCU)保护功能测试,结果表明检测脉冲的时间参数设置合理、有效。

无换流变MMC-HVDC的零序电流影响机理分析与抑制

在交流电网发生不对称故障条件下,存在零序大电流由无换流变MMC-HVDC系统在互联的交流电网之间流动,对MMC-HVDC系统和交流电网都造成恶劣影响。根据MMC的平均值数学模型,化简得到MMC-HVDC系统的零序等值网络,推导出零序电压电流关系式,从而解释了零序电流影响机理。采用基于PR环节的附加零序电流控制器,能够有效抑制零序电流,增强无换流变MMC-HVDC系统的故障穿越能力。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了上述理论分析的正确性和附加零序电流控制器的有效性。

高压直流换流阀晶闸管控制单元保护特性与晶闸管级仿真建模

晶闸管级是组成高压直流换流阀的最小结构单元,晶闸管控制单元(TCU)是晶闸管级的关键元件。研究晶闸管级TCU的保护特性对于改进TCU保护逻辑功能设计以及晶闸管换流阀精细化仿真建模具有重要意义。以此为出发点,搭建了晶闸管级TCU保护特性的实验研究平台,研究了晶闸管级在断态和反向恢复期内不同时刻承受高幅值、高陡度侵入电压时TCU的保护特性。实验结果表明,断态下TCU的保护阈值在侵入低陡度电压时基本保持不变,而侵入高陡度电压时随陡度升高而降低;反向恢复期内TCU的保护阈值与电压侵入的时刻无关而随侵入电压陡度的升高而增大。在此基础上建立了一种考虑TCU保护功能的晶闸管级仿真宏模型,仿真结果表明此模型不仅能够反映晶闸管的基本动、静态特性,也能准确反映TCU保护特性,仿真结果与实验结果相吻合。

背靠背换流单元技术方案比选研究

直流背靠背换流单元容量达到1 000 MW,换流单元直流系统的额定电压和额定电流选择存在多种组合的技术方案。以某背靠背直流异步联网工程为背景,根据目前设备制造能力,从技术和经济的角度对额定电压和额定电流的选择方案进行对比研究,提出优化的换流单元接线和换流单元布置方案。

基于实时数字仿真器的特高压直流换流单元投退特性分析

借助实时数字仿真器研究了特高压直流工程一极中单换流单元运行时在线投入另一个换流单元,或当一极中双换流单元运行时在线退出其中一个单换流单元的控制策略。研究结果表明:零功率解锁方式及小触发角解锁方式均可行,且零功率解锁方式下触发角约85°,而小触发角解锁方式下触发角不得低于70°;在线投入一组换流单元时,只要配合得当,整流侧先解锁、逆变侧后解锁和逆变侧先解锁、整流侧后解锁2种方式均可实现目标;从安全可靠、交直流系统扰动小等方面考虑,在线投入一组换流单元时可采用零功率解锁方式、整流侧先解锁,而在线退出一组换流单元时,逆变侧应先进行退出控制,以有利于整组换流单元的退出。

云广直流输电工程换流阀多重阀单元型式试验研究

云广±800kV直流输电工程用换流阀是世界上第一个特高压直流输电用晶闸管换流阀,其型式试验尚无成熟的具体规范和要求。与±500kV及以下高压直流输电换流阀不一样,这种特高压换流阀是由2个12脉动的换流阀组串联组成,也不能简单地照搬前者的试验规范和要求。鉴此,重点讨论多重阀单元(MVU)类型Ⅲ(MVU连接在DC600kV与800kV之间)的试验方法,确定型式试验方案为:选择短接试验法;短接试验后再进行第二次双阀电压试验和3个MVU串联的试验。

高压直流输电换流阀TCU单元故障测试方法研究

在科技的牵引下,高压直流输电换流阀应用领域逐渐广泛,高压直流输电换流阀的使用,大大提升安全性。但是关于其TCU单元的检测技术尚不成熟,针对TCU控制单元较为完整、有效的测试系统还不具备,在这样的前提下,设计并实现较为完整的换流阀性能检测和核心单元的测试,具有重大研究意义。在实际工作中,将科学TCU测试方法高质量、巧妙融合到检测TCU故障方式中,可以精准实现测试数据分析,成功定位故障部件,体现测试方法设计合理的同时,也满足工程应用需求,对今后的高压直流输电工程的优化投建和长效运行意义较大。

MMC-HVDC在青藏直流逆变侧换相失败问题中的仿真研究

针对青藏直流存在换相失败的问题,提出了柔性直流输电的技术方案。分析了电压源换流器的数学模型,介绍了MMC的拓扑结构,并详细计算了青藏柔性直流的系统参数。利用ADPSS软件搭建了11电平的青藏柔性直流模型,并在逆变侧分别设置了单相接地短路故障、两相接地短路故障、三相接地短路故障,分别对各种不同类型的故障进行了仿真研究。仿真结果表明,在三种严重程度不同的故障情况下,电压下降的幅度逐渐增加,直流输电传送的功率也逐渐下降,但都未发生换相失败,青藏柔性直流输电依旧完成了换相,验证了该方案的可行性,为防御青藏直流换相失败提供了思路。

高压直流输电换流阀TCU单元故障测试方法研究及工程实践

由于目前国内尚无专门针对TCU控制单元的测试方法及测试系统,因此设计并实现换流阀TCU控制单元的测试电路及测试方法具有重要的工程价值。通过将设计的TCU测试方法用于检测换流站内故障TCU的方式,并结合TCU控制单元的工作原理对测试数据进行分析,成功将故障部件定位在TCU内部的限幅三极管,从而证明该测试电路及测试方法设计合理,满足工程应用需求,对高压直流输电工程的投建、运行及检修具有重要意义。

特高压大组件换流阀用晶闸管控制单元板卡防火装置的研制

作为换流阀设计中的关键环节,防火设计的优劣关系到系统运行的安全和稳定。针对特高压大组件换流阀,文中介绍了一种晶闸管控制单元用板卡防火装置的研制过程。基于交流耐压和局放试验、振动试验、温度循环试验,以及防火性能试验,验证了该防火装置的可靠性和防火性能。通过在哈密站和金华站中的成功应用,实现了对已投运工程换流阀防火设计的整改,提高了现有设备的防火性能,同时也为后续换流阀设计提供了可供借鉴的思路。

由紧凑型高dI／dt门极驱动单元驱动的新型对称门极换流晶闸管

在工业大功率应用领域已经推出了多种类型(对称、非对称以及逆向导通)的门极换流晶闸管(GCT)器件。为了用它来实现更高性能、更加合适的系统,人们期望对门极换流晶闸管展开进一步的研究。本文提出了对称门极换流晶闸管的一种新方案。

新型换流变压器绕组电磁力的分析计算

为充分了解新型换流变压器的内部漏磁场分布和各绕组受力情况,基于边单元法建立了新型换流变压器的三维有限元模型,采用非线性求解,精确分析了变压器在稳态和短路条件下的三维漏磁场分布,并获得各绕组两种工况下的轴向和径向漏磁感应强度的分布情况;采用电磁力计算方法分析计算了新型换流变压器在稳态和短路条件下的各绕组的电磁力。该方法可完全避开传统电磁力计算方法的局限性,适用于同心式、交错式和矩形等多种绕组结构,可为变压器的绕组及垫块设计和制造、绕组承受短路的稳态、动态特性分析和绕组故障分析提供科学数据,具有一定的理论和工程应用价值。

混合式转换开关换流电路设计与性能研究

机械开关技术是电力系统进一步向用户提供高质量电能的瓶颈,为此,在介绍混合式转换开关的工作原理及其动作过程的基础上,重点介绍了其中关键的换流电路,包括缓冲电路、吸收电路及放电复位电路的设计及相关参数的计算。仿真及样机实验的结果表明:混合式转换开关比传统机械式转换开关特性更好:快速导通,快速分断及限压等,故混合式技术在转换开关的设计与应用中具有重要的意义与广阔前景。

±500kV换流站换流阀结构分析

分析了±500 kV换流站换流阀的结构组成和电气组成,对换流阀的工作原理进行了详细的阐述,并对组件内各元件的作用进行了详细说明,对一个12脉动换流单元的两侧换流站如何与交流系统进行连接给予了阐述。通过各组成结构的具体分析,对换流阀存在隐患和故障的预知、预测起到一定的作用。

一种组合换流器内部直流电压均衡控制方法

模块化多电平换流器(MMC)适用于高压大容量柔性直流输电系统,采用基于MMC的组合换流器拓扑是提升直流输电电压等级和容量的有效手段之一。首先,分析了组合换流器的拓扑和稳态基本控制策略,以及系统直流电压扰动时各换流单元的能量和电压变化趋势,指出其稳态运行时存在串联换流单元电压不均衡问题;然后,提出在定功率站附加电压均衡控制策略,即在有功控制通道上叠加一个均压控制量,以实现换流器内部直流电压的均衡控制和功率均分。最后,在PSCAD/EMTDC环境下搭建基于MMC换流单元的组合换流器双端直流系统仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

两种特高压直流输电用晶闸管控制单元工作原理分析对比

晶闸管控制单元是特高压用晶闸管换流阀的核心器件,其主要功能是实现阀控和换流阀之间信号的光电转换,完成对换流阀的触发、保护、状态检测等功能。笔者对目前主要采用的两种晶闸管控制单元设计理念和原理进行了研究,并从取能方式、正向保护触发原理、阀塔布置3个方面对两种板卡性能进行了介绍和对比,对今后开发性能更稳定可靠的高电位板具有理论和实际的指导意义。