In order to reduce the risk of commutation failure(CF)in the AC/DC hybrid power system,the quantitative analysis on CF is required for on-line assessment and optimal control.This paper presents an accurate and reliabl...In order to reduce the risk of commutation failure(CF)in the AC/DC hybrid power system,the quantitative analysis on CF is required for on-line assessment and optimal control.This paper presents an accurate and reliable method to quantify the commutation security based on the trajectory due to the complexity of the high-voltage direct current(HVDC)model.Firstly,the characteristics of the extinction angle trajectory are analyzed under both commutation success and failure conditions.The commutation security margin index(CSMI)is then proposed for the HVDC systems.Moreover,a search strategy for parameter limits is put forward based on the sensitivity analysis of CSMI to accelerate the search speed with a guaranteed accuracy level.A modified IEEE 39-bus power system and an actual large-scale power system with 46 generators and 821 buses are utilized to verify the validity and robustness of the proposed index and strategy.展开更多
在弱交流系统下对于附带有STATCOM的电网换相换流器高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current, LCC-HVDC)系统,存在着LCC逆变站与STATCOM之间耦合导致LCC-HVDC系统的稳定裕度下降问题,这会减弱LCC-HVD...在弱交流系统下对于附带有STATCOM的电网换相换流器高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current, LCC-HVDC)系统,存在着LCC逆变站与STATCOM之间耦合导致LCC-HVDC系统的稳定裕度下降问题,这会减弱LCC-HVDC抑制换相失败的能力。此外,HVDC控制环节之中的电压指令电流控制(voltage dependent current order limiter, VDCOL)环节的输出电流指令大幅剧烈波动还有几率会导致HVDC系统在首次换相失败之后发生后续换相失败。针对上述问题提出了一种“改进参考电压”的思想,对STATCOM和VDCOL的参考电压与输入电压分别进行修正。首先在STATCOM原本的参考电压经过一个“虚拟电抗”之后得到一个新的参考电压,通过这个改进参考电压弱化了STATCOM电压外环控制模块与LCC逆变站的耦合,减小了交流系统等效阻抗的大小,提升了系统对干扰的抵抗能力。然后对VDCOL的输入电压进行改进,新的改进输入电压改善了故障后VDCOL输出电流指令的大幅剧烈波动情况。最后通过三个层次的对照试验,验证了所提方法的有效性。展开更多
高压直流传输系统受端交流电网日趋复杂,在逆变站所配置的传统低压限流单元(voltage dependent current order limiter,VDCOL)的控制特征已难以适应现代电力系统的调控方式,为此,提出基于模拟退火算法的特高压直流VDCOL控制环节优化方...高压直流传输系统受端交流电网日趋复杂,在逆变站所配置的传统低压限流单元(voltage dependent current order limiter,VDCOL)的控制特征已难以适应现代电力系统的调控方式,为此,提出基于模拟退火算法的特高压直流VDCOL控制环节优化方法。首先,基于高压直流传输系统逆变站的稳态模型和常规VDCOL控制环节的响应特性,分析逆变站与直流受端交流系统的功率交互特性,推导直流电流指令值与逆变站无功消耗的关系;其次,设计高压直流传输系统典型故障集合,提出基于模拟退火算法的VDCOL控制环节U-I特性曲线多拐点参数的优化方案;最后,采用MATLAB与PSCAD/EMTDC联合仿真的方法得到所提改进的VDCOL控制环节U-I特性曲线。通过与常规VDCOL控制环节的仿真对比分析可知,所提方法更加符合系统暂态无功的实际需求,可有效抑制直流连续换相失败的发生。展开更多
针对现有直流断路器存在的分断故障电流峰值高、通态损耗大、成本高以及机械开关电弧等问题,提出一种基于电容换流的限流型高压直流断路器(current-limiting high-voltage DC circuit breaker based on capacitor commutation,CC&CL...针对现有直流断路器存在的分断故障电流峰值高、通态损耗大、成本高以及机械开关电弧等问题,提出一种基于电容换流的限流型高压直流断路器(current-limiting high-voltage DC circuit breaker based on capacitor commutation,CC&CL-HDCCB)拓扑。正常运行时系统电流仅流过机械开关,导通损耗小;当进行故障开断操作时,投入电容进行充电,利用较高的电容电压提供电力电子器件的导通电压,使故障电流从机械开关支路转移,可用于高电压等级工况;换流支路与限流支路共同作用避免了故障电流的自然上升过程,有效降低了故障电流峰值。对断路器故障处理过程中的机械开关耐压和各支路电流等方面进行分析,给出了合理的元件参数和运行方式。最后利用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证,与相关断路器就故障电流峰值、避雷器吸能、电容电压等方面进行对比分析,验证了所提结构的合理性和经济性。展开更多
集成门极换流晶闸管（integrated gate commutated thyristor,IGCT）具有大电流导通损耗低和关断过程快速均匀可靠等特性,在固态限流器（solid state fault current limiter,SSFCL）应用中具有综合优势。为此,针对固态限流器中并联运行...集成门极换流晶闸管（integrated gate commutated thyristor,IGCT）具有大电流导通损耗低和关断过程快速均匀可靠等特性,在固态限流器（solid state fault current limiter,SSFCL）应用中具有综合优势。为此,针对固态限流器中并联运行的大功率IGCT,通过构建器件的集总电荷仿真模型对其关断过程进行了仿真分析,并结合试验验证深入研究了RC阻容缓冲和压敏电阻保护对并联IGCT关断特性的影响。大电流关断研究结果表明：RC缓冲能进一步缓解并联IGCT关断过程中的电流拥挤现象,降低拖尾电流下降率,减轻器件动态雪崩击穿的剧烈程度;在固态限流器中回路电感和关断电流均比较大的条件下,增加RC缓冲能大幅提高并联器件的关断可靠性。该研究成果可以为并联IGCT有效保护方案的设计提供参考。展开更多
为抑制高压直流输电系统的换相失败,提出一种基于虚拟锁相电压检测的换相失败抑制策略。通过分析换相失败的动态过程,得出扰动过程中电压的偏移或电流较大造成的换相电压–时间面积不足是换相失败主要原因。在此基础上,提出结合逆变侧...为抑制高压直流输电系统的换相失败,提出一种基于虚拟锁相电压检测的换相失败抑制策略。通过分析换相失败的动态过程,得出扰动过程中电压的偏移或电流较大造成的换相电压–时间面积不足是换相失败主要原因。在此基础上,提出结合逆变侧附加触发角和改进低压限流控制(voltage dependent current order limiter,VDCOL)换相失败抑制策略,采用基于虚拟锁相电压和实际检测电压的差值的虚拟换相电压差作为策略启动和控制量调节的判据。通过逆变侧超前角的合理触发配合整流侧触发角前馈环节,实现轻微故障下首次换相失败的抑制;并利用改进VDCOL环节调节电流参考实现连续换相失败的抑制。通过对Cigre的标准测试模型仿真分析结果表明,所提出的方法对于首次换相失败和连续换相失败均具有较好的抑制效果。展开更多
文摘In order to reduce the risk of commutation failure(CF)in the AC/DC hybrid power system,the quantitative analysis on CF is required for on-line assessment and optimal control.This paper presents an accurate and reliable method to quantify the commutation security based on the trajectory due to the complexity of the high-voltage direct current(HVDC)model.Firstly,the characteristics of the extinction angle trajectory are analyzed under both commutation success and failure conditions.The commutation security margin index(CSMI)is then proposed for the HVDC systems.Moreover,a search strategy for parameter limits is put forward based on the sensitivity analysis of CSMI to accelerate the search speed with a guaranteed accuracy level.A modified IEEE 39-bus power system and an actual large-scale power system with 46 generators and 821 buses are utilized to verify the validity and robustness of the proposed index and strategy.
文摘在弱交流系统下对于附带有STATCOM的电网换相换流器高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current, LCC-HVDC)系统,存在着LCC逆变站与STATCOM之间耦合导致LCC-HVDC系统的稳定裕度下降问题,这会减弱LCC-HVDC抑制换相失败的能力。此外,HVDC控制环节之中的电压指令电流控制(voltage dependent current order limiter, VDCOL)环节的输出电流指令大幅剧烈波动还有几率会导致HVDC系统在首次换相失败之后发生后续换相失败。针对上述问题提出了一种“改进参考电压”的思想,对STATCOM和VDCOL的参考电压与输入电压分别进行修正。首先在STATCOM原本的参考电压经过一个“虚拟电抗”之后得到一个新的参考电压,通过这个改进参考电压弱化了STATCOM电压外环控制模块与LCC逆变站的耦合,减小了交流系统等效阻抗的大小,提升了系统对干扰的抵抗能力。然后对VDCOL的输入电压进行改进,新的改进输入电压改善了故障后VDCOL输出电流指令的大幅剧烈波动情况。最后通过三个层次的对照试验,验证了所提方法的有效性。
文摘高压直流传输系统受端交流电网日趋复杂,在逆变站所配置的传统低压限流单元(voltage dependent current order limiter,VDCOL)的控制特征已难以适应现代电力系统的调控方式,为此,提出基于模拟退火算法的特高压直流VDCOL控制环节优化方法。首先,基于高压直流传输系统逆变站的稳态模型和常规VDCOL控制环节的响应特性,分析逆变站与直流受端交流系统的功率交互特性,推导直流电流指令值与逆变站无功消耗的关系;其次,设计高压直流传输系统典型故障集合,提出基于模拟退火算法的VDCOL控制环节U-I特性曲线多拐点参数的优化方案;最后,采用MATLAB与PSCAD/EMTDC联合仿真的方法得到所提改进的VDCOL控制环节U-I特性曲线。通过与常规VDCOL控制环节的仿真对比分析可知,所提方法更加符合系统暂态无功的实际需求,可有效抑制直流连续换相失败的发生。
文摘针对现有直流断路器存在的分断故障电流峰值高、通态损耗大、成本高以及机械开关电弧等问题,提出一种基于电容换流的限流型高压直流断路器(current-limiting high-voltage DC circuit breaker based on capacitor commutation,CC&CL-HDCCB)拓扑。正常运行时系统电流仅流过机械开关,导通损耗小;当进行故障开断操作时,投入电容进行充电,利用较高的电容电压提供电力电子器件的导通电压,使故障电流从机械开关支路转移,可用于高电压等级工况;换流支路与限流支路共同作用避免了故障电流的自然上升过程,有效降低了故障电流峰值。对断路器故障处理过程中的机械开关耐压和各支路电流等方面进行分析,给出了合理的元件参数和运行方式。最后利用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证,与相关断路器就故障电流峰值、避雷器吸能、电容电压等方面进行对比分析,验证了所提结构的合理性和经济性。
文摘集成门极换流晶闸管（integrated gate commutated thyristor,IGCT）具有大电流导通损耗低和关断过程快速均匀可靠等特性,在固态限流器（solid state fault current limiter,SSFCL）应用中具有综合优势。为此,针对固态限流器中并联运行的大功率IGCT,通过构建器件的集总电荷仿真模型对其关断过程进行了仿真分析,并结合试验验证深入研究了RC阻容缓冲和压敏电阻保护对并联IGCT关断特性的影响。大电流关断研究结果表明：RC缓冲能进一步缓解并联IGCT关断过程中的电流拥挤现象,降低拖尾电流下降率,减轻器件动态雪崩击穿的剧烈程度;在固态限流器中回路电感和关断电流均比较大的条件下,增加RC缓冲能大幅提高并联器件的关断可靠性。该研究成果可以为并联IGCT有效保护方案的设计提供参考。
文摘为抑制高压直流输电系统的换相失败,提出一种基于虚拟锁相电压检测的换相失败抑制策略。通过分析换相失败的动态过程,得出扰动过程中电压的偏移或电流较大造成的换相电压–时间面积不足是换相失败主要原因。在此基础上,提出结合逆变侧附加触发角和改进低压限流控制(voltage dependent current order limiter,VDCOL)换相失败抑制策略,采用基于虚拟锁相电压和实际检测电压的差值的虚拟换相电压差作为策略启动和控制量调节的判据。通过逆变侧超前角的合理触发配合整流侧触发角前馈环节,实现轻微故障下首次换相失败的抑制;并利用改进VDCOL环节调节电流参考实现连续换相失败的抑制。通过对Cigre的标准测试模型仿真分析结果表明,所提出的方法对于首次换相失败和连续换相失败均具有较好的抑制效果。
