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。

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。

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。

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。

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。

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。

多配电台区柔性直流互联系统换流站定容技术研究

换流站容量直接关系到柔性直流互联系统的可靠性与经济性。为解决多配电台区通过柔性直流技术实现互联后换流站容量配置问题,建立双层优化模型实现换流站优化定容。其中,内层优化模型以柔性直流互联系统收益、新能源消纳率最高为优化目标,对配电系统的功率互济调度策略进行优化得出系统功率互济最优策略;外层优化模型考虑内层模型给出的功率互济策略以及可靠性、经济性等约束条件,对换流站容载比进行优化,得出换流站最优容载比以及最优容量配置。采用智能优化算法即粒子群算法对优化模型进行迭代求解,以三端柔性直流互联系统为具体算例进行计算分析,结果验证了所提算法的有效性。

基于分数阶超级电容的MMC子模块电容电压均衡控制策略

针对特高压柔性直流换流站中模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块电容电压均衡控制策略中存在模块反复投切、电压波动较大等问题,本文围绕分数阶超级电容换流器传输功率与不传输功率两种运行情况进行研究。按照MMC子模块电容电压低于及高于参考设定电压分别进行研究,建立了MMC子模块数学模型,提出了电容电压双闭环控制策略。通过Simulink搭建子模块电容电压均衡控制仿真模型,验证了本文方法对子模块电容电压均衡控制的有效性。

海上风电柔直输电系统黑启动研究进展

随着绿色能源的快速发展,海上风电场的规模也越来越大,同时柔性直流也是海上风电场对外传输电能的主要方式.海上风电柔直输电系统在遇日常或故障检修后,需要由换流站等独立完成系统的黑启动.本研究从系统黑启动电源的选择、风电场和换流站的启动方式展开,总结出一种适用于海上风电柔性直流输电系统的黑启动策略,并归纳分析了系统启动过程中注意事项及难点.最后,提出系统黑启动的未来发展方向,为今后海上风电柔直输电系统黑启动的研究和应用提供参考.

柔性低频输电系统换流站故障后瞬态过电压

柔性低频输电兼具工频交流和直流输电的技术优势,在海上风电送出、新能源汇集以及城市电网柔性互联等场景具有应用潜力。柔性低频系统换流站故障及后续闭锁阶段会产生较严重的瞬态过电压,影响站内参数设计和绝缘配合。为此,针对柔性低频输电系统换流站典型拓扑和参数,建立了过电压仿真模型,对典型故障后瞬态过电压进行仿真研究;结合故障后过电压产生特点,将故障后的过程分为4个暂态阶段,分别分析了各阶段中不同位置的过电压特征以及产生原因。在考虑不同的故障工况和对应保护动作策略的条件下,仿真计算了换流站关键位置和设备的最大瞬态过电压水平,提出了换流站避雷器配置方案,并验证了其对瞬态过电压的抑制效果。研究结果表明:故障发生、换流器控制响应、换流器闭锁以及断路器断开的4个瞬态过程均会在换流站内不同位置产生过电压,其中换流器闭锁阶段的过电压水平最高;在不考虑抑制措施时,220 kV区域的瞬态过电压标幺值可达3.28,桥臂电抗器端间过电压标幺值可达3.83;所提避雷器配置可以有效抑制过电压,且各避雷器吸收的能量符合要求。研究结果可为柔性低频换流站参数设计及绝缘配合提供依据。

适用于柔性直流的辅助功率补偿下垂控制

目前,多端柔性直流互联系统中的模块化多电平换流站广泛采用下垂控制策略,可根据下垂特性曲线自主调节电压和功率。但是,该策略难以应对诸如换流站潮流翻转、换流站退出运行等突发工况下直流侧电压的异常波动。为此,建立了基于下垂控制策略的换流站线性模型,表明下垂控制使换流站调节速度难以满足突发工况的需求;在此基础上,针对突发工况下直流侧电压突变问题,提出了一种基于辅助功率补偿的改进型下垂控制策略。相比传统下垂控制,该策略无须改变换流站控制参数,稳定性更好,反应速度更快,抑制电压波动能力更强,较好地优化了直流互联系统应对突发工况时的性能,并通过仿真验证了该策略的有效性。

柔性直流换流站可靠性分析及状态检修决策优化

柔直换流站是柔性直流输电系统中的关键一环,其可靠性直接影响柔性直流输电系统的运行水平。首先对柔直换流站进行拓扑结构分析和设备分类,重点关注关键设备,针对柔直换流阀,结合可靠性框图法和马尔可夫过程分析其子模块故障状态转移过程,针对混合式直流断路器和换流变压器,综合考虑其多级劣化状态、故障和维修状态,结合健康指数理论和威布尔分布得到考虑状态差异的时变故障率模型,进而基于马尔可夫过程进行可靠性计算。在此基础上,对柔直换流站进行分区,并采用通用生成函数方法应用相乘的组合算子计算柔直换流站整体的能量可用率。状态检修决策以能量可用率为优化目标,以检修方式和巡检周期为决策变量。算例以某示范工程中柔直换流站为背景,计算分析了关键设备及柔直换流站整体的可靠性参数,并对比分析了不同检修方式和巡检周期下柔直换流站能量可用率和停运损失的变化情况,研究可为柔直换流站的检修决策和巡检安排提供策略参考。

面向柔性直流阀厅多模态感知数据的风险预测模型

柔性高压直流输电作为新一代的高压直流输电技术,是构建智能电网的一种重要方式。换流站阀厅核心设备在运行的过程中由于安全距离使得维护人员无法靠近检测,对它的检测依赖于室内的监控系统以及巡视机器人等,对于所产生的设备故障风险无法及时处理,对柔直阀厅所产生检测数据进行风险预测显得尤为重要。提出了一种针对柔直阀厅所产生多模态数据的风险预测模型,该模型基于生成对抗网络,使用非异常数据进行训练,学习数据的潜在分布,对数据进行重构,根据重构所产生的误差判断数据的异常程度。通过真实采集到的实验数据进行实验证明所构建的模型能够很好的学习到数据的潜在分布,对于构建的异常数据能够进行有效识别,该模型相比于传统方法更加准确。

基于全息显示与IP技术的柔直换流站KVM远程诊断系统

为了实现多个换流站OWS所具有的监视功能和故障诊断,并保证诊断系统的安全性,该文设计基于全息显示与IP技术的柔直换流站KVM远程诊断系统。硬件主要设计通信管理器、远程监控器、避雷器和硬件接口。利用柔直换流站故障换流器闭锁策略,完成柔直换流站KVM故障响应分析程序。实验结果表明,基于全息显示与IP技术的柔直换流站KVM远程诊断系统能够有效缩短诊断时间,提高诊断效果。

海上换流站交直流系统关键试验方法

随着我国柔性直流技术不断发展,海上风电装机容量不断增大,海上柔性直流输送电压已达到±400kV,海上换流站首次应用成功。本文通过研究江苏如东±400kV海上风电柔性直流输电示范工程,重点提出海上换流站系统试验方法,以期为后续海上风电直流输电工程应用奠定技术基础。

特高压柔性直流换流站运行策略研究

为实现换流站的协调控制,采用了分层控制,分别为系统调度层控制、柔性直流换流站层控制以及晶闸管器件层控制。其中,柔性直流换流站层接收系统调度层的控制指令,控制换流站有功功率跟踪、无功功率跟踪、过电流抑制以及过电压抑制等。柔性直流换流站层控制策略对电能质量的影响较大,分析了由模块化多电平变换器构成的换流器的数学模型,采用功率外环控制器与电流内环控制器构成的双环控制。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,仿真结果验证了控制策略的有效性。

架空线柔性直流电网的直流短路电流限制研究

建立了±500 kV架空线柔性直流电网的电磁暂态仿真模型,较为详细地计算、分析、比较了极间短路等严重故障下的短路电流与换流站闭锁时间。研究结果表明,合理地配置限流电抗器是限制短路电流、防止多个换流站闭锁的有效手段。研究了限流电抗器的配置方案以及改进的限流措施,使得站外直流线路故障不会造成任何换流站闭锁,满足设计与运行的要求。

柔性直流换流站阀厅布置方案研究

柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可控关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。该技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点,在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电和城市电网供电等领域具有明显的优势;而阀厅是直流换流站工程的核心设计内容之一。文中综合考虑换流阀进出线选择,换流阀与直流场、阀冷、阀控间的连接布置,从设备布置、建筑、结构、暖通等多方面,研究了换流站阀厅布置方案,并最终提出柔性直流换流站阀厅布置的优化方案。

柔性直流换流站直流接地点选择探讨

为了保障人的安全和设备绝缘免于被破坏,文中通过对一种真双极柔性直流输电工程主接线存在的可能运行方式进行分析,提出了系统安全运行的接地方式,并比较了在单端接地运行方式下,设立独立的直流工作接地极和与换流站共用接地极的优缺点。最后通过计算分析得出采用共用接地极,在发生单相接地故障时,地网电位的升高对设备和人身安全的影响,提出了可靠的运行方式和接地方案。

基于电压应力分析的柔性直流换流站故障限流阻抗参数优化

故障限流器(FCL)能在柔性直流电网短路故障识别后快速投入限流,以降低对直流断路器(DCCB)的要求。首先,通过分析FCL的工作原理,获取故障下含FCL的柔性直流换流站等效电路;计算不同阻抗类型的FCL故障电流和电压应力,分析其随故障限流阻抗参数变化的特征,提出理想限流阻抗并分析其特征。然后,提出以DCCB分断电流和FCL成本为优化目标的限流阻抗参数优化方法。在PSCAD/EMTDC中进行仿真对比,验证了电压应力计算和优化模型的正确性。