大容量柔性直流换流站保护系统性能提升设计技术

:提出一种基于三重化冗余配置、三取二跳闸逻辑出口的大容量柔性直流换流站保护系统性能提升设计技术,为系统出现故障或异常情况时柔性直流保护系统能更准确动作,为大容量柔性直流输电系统安全稳定运行提供技术保障。     

基于FPGA的柔性直流实时仿真技术及试验系统

未来柔性直流输电技术大容量、高电压、远距离的发展趋势,对现有的柔性直流仿真建模技术提出了更高的要求。为了建立更符合控制保护装置测试需求的大容量、高电压、远距离柔性直流实时仿真模型,提出了适用于各种子模块拓扑结构且能灵活定义模块级故障的模块化多电平换流器(MMC)等效建模方法,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)技术实现灵活柔性直流换流器算法,通过双向高速通信板卡GTFPGA在实时数字仿真器(RTDS)中实现灵活自定义的柔性直流MMC仿真建模,为未来含新型子模块拓扑结构的大容量、高电压、远距离柔性直流工程的控制保护特性研究及其闭环试验,提供有效的实时仿真试验系统和重要的仿真技术支持。     

大容量柔性直流换流站计算机监控系统性能提升技术

对大容量柔性直流换流站计算机监控系统进行分析和研究,提出采用LOC就地控制层网络监控技术和站LAN网延伸的站间监控技术来完善和提升系统技术性能,为后续大容量柔性直流输电工程建设提供参考意见。     

南网科研院引领柔性直流输电技术发展

正近日,由南网科研院牵头的"十三五"国家重点研发计划"高压大容量柔性直流输电关键技术研究与工程示范应用"项目通过了国家工业和信息化部组织的专家评审。该项目将突破特高压、大容量、远距离、架空线、混合直流输电技术,代表了未来直流输电发展方向,推动传统电网结构实现升级。据介绍,2016年国家重点研发计划"高压大容量柔性直流输电关键技术研究与工程示范应用",在柔性直流输电灵活接入技术,特高压、大容量、远距离、架空线、混合直流输电技术,±800kV/5000 MW等级特高压柔性直流输电换流阀装备研制,特高压柔性直流输电控制保护关键     

基于多agent架构的高压大容量柔性直流输电阀基控制技术研究

针对高压大容量柔性直流输电的应用背景,提出多agent 系统架构的阀基控制技术,以其分布式计算和自身的智能性、实时性、共享性等特点,解决阀控技术上的大规模高速信息采集问题、复杂决策运算以及综合评价保护等问题。通过柔性直流输电动态模拟试验平台,对此架构和冗余热备份架构的物理模型进行对比仿真和性能测试试验,验证了技术的科学性和合理性,为百兆级以上高压大容量柔性直流输电工程阀控技术提供了理论支持和工程依据。     

厦门±320kV/1000MW柔性直流输电换流阀及阀控制保护系统设计和工程应用

目前,世界上电压等级最高、输送容量最大的厦门±320 k V/1 000 MW柔性直流输电科技示范工程正式投运,标志着我国全面掌握高压大容量柔性直流输电关键技术和工程实施能力,实现柔性直流输电技术的国际引领。柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术,在控制传输电能的同时可独立调节无功功率,柔性直流换流阀及阀控制保护系统是实现这一技术的核心设备。主要介绍厦门±320 k V/1 000 MW柔性直流输电工程中所采用的M2000型柔性直流换流阀及阀控制保护系统的设计与工程应用,证明换流阀及阀控系统设计的合理性和可靠性。     

海上风电柔性直流送出紧凑型控制保护系统设计方案

随着大容量远距离海上风电的开发,采用柔性直流送出方式具有更大的优势,基于海上平台造价高、空间小,设备维护成本高等特点,提出了海上风电柔性直流送出紧凑型控制保护设计原则,研制了适用于海上风电特点的紧凑型控制保护主机。提出了紧凑型控制保护系统的总体方案。构建了紧凑型控制保护系统RTDS仿真平台,试验结果验证了紧凑型控制保护设计方案的正确性,为海上风电柔性直流送出工程应用提供了重要参考。     

大容量柔性直流接入大连电网稳定性分析研究

文中针对大容量柔性直流输电系统接入系统后大连电网的稳定性进行了较为细致的研究。首先在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC上搭建了大容量柔性直流输电系统的仿真模型以及实际的大连电网模型,研究大连电网在典型故障下的稳定性;其次研究柔性直流向无源网络供电的控制策略;最后研究了柔性直流频率/交流电压的附加控制策略,仿真结果表明,大容量柔性直流输电系统可以很好地提高大连电网的稳定性。     

适应安全稳定控制的双端柔性直流输电系统故障闭锁判据研究

大容量柔性直流故障闭锁后的功率突变将对电网的安全稳定运行造成重大影响。由于柔性直流控制保护系统一体化的工程现状,且控制保护相关技术参数并未对外公布,以基于鲁西柔性直流仿真系统搭配实际控制保护系统对故障下电气特征进行研究。提出适应安全稳定控制的柔性直流系统联接变阀侧单相接地、相间短路、相间接地、三相接地、直流线路正极接地、负极接地、极间短路及无故障跳闸的判据,并在RTDS仿真系统中进行了验证。结果表明:所提判据能准确识别双端柔性直流系统故障状态,具有较好的工程实用性。     

柔性直流输电技术：应用、进步与期望

柔性直流输电技术是构建灵活、坚强、高效电网和充分利用可再生能源的有效途径,代表着直流输电的未来发展方向,已成为新一代智能电网的关键技术之一。概述了国内外柔性直流输电工程的现状以及柔性直流输电技术在交流电网的异步互联、风电场并网、海上平台供电和城市负荷中心供电等领域的应用情况;重点介绍了世界第一个多端柔性直流输电工程———南澳多端柔性直流输电示范工程的研发情况,尤其是其技术难点;指出了直流输电混合化,高电压大容量化,直流输电网络化和直流配电网等未来柔性直流输电技术发展的主要方向;提出了柔性直流输电系统亟待解决的关键问题,诸如具有直流短路故障电流清除能力的电压源换流器拓扑结构,高压直流断路器技术和直流电网运行的基础理论及控制保护技术。     

特变电工新能源:引领柔性直流输电技术新发展——专访特变电工新疆新能源股份有限公司新能源研究院HVDC产品线总监 林卫星

柔性直流输电技术将在远距离,大容量输电领域发挥愈来愈重要的作用,甚至取代常规直流输电,欧洲已几乎不再建设常规直流输电线路。未来,在柔性直流输电技术完全成熟之后,可以构建柔性直流大电网,与交流电网互联运行。高压大容量柔性直流输电技术的应用将对我国未来电网的发展方式产生深远影响。     

厦门±320kV柔性直流输电工程的控制方式和运行性能

柔性直流输电技术作为新一代的直流输电技术,得到了全球性的发展应用。介绍世界首例真双极高压大容量柔性直流输电工程——厦门±320 k V/1 000 MW柔性直流输电示范工程的概况,分析和总结该示范工程所采用的控制策略和运行方式,并讨论用于厦门柔性直流输电示范工程的控制系统结构和直接电流控制框图。最后,测试厦门柔性直流输电示范工程在不同运行方式下的运行性能,为高压大容量柔性直流输电技术的推广应用提供理论基础和工程实践经验。     

±500 kV多端柔性直流输电系统监视功能设计

柔性直流输电系统在交直流系统互联、大规模风光并网等方面具有较强的技术优势,随着高压大容量多端柔性直流输电系统的逐步应用和推广,现有调度主站的监控功能已不能满足其发展需求。文中详细分析了华北±500 k V/3000 MW四端环形柔性直流电网的拓扑结构和关键设备特性,面向半桥型模块化多电平换流器+直流断路器的组网方式,以换流站无人职守为目标,提出了基于主站调度控制系统的监视功能框架,给出了电网建模、信息采集、拓扑分析及智能告警等主要监视模块的功能方案,以支撑对高压大容量柔性直流电网的监视,为后期工程实施提供借鉴。     

±320 kV/1000 MW柔性直流输电核心技术研发及应用

柔性直流输电技术是构成全球能源互联网骨干网架和实现清洁能源并网的重要手段,具有可向孤岛供电、提高风电场低电压穿越能力、能够灵活控制输出功率等优点。介绍±320 kV/1 000 MW柔性直流输电工程换流阀、阀基控制设备和控制保护系统核心技术研发及应用的相关成果,总结和分析换流阀电气、关键零部件优化设计、结构设计及试验技术,介绍换流阀控制、监视和保护系统的总体架构、原理、主要功能及动态模拟试验技术,对控制保护系统的分层架构、系统功能、保护配置及其实时数字仿真试验技术等方面进行全面的分析。±320 k V/1 000 MW柔性直流输电核心技术研发所取得的成果及其在厦门工程的示范应用对我国掌握高压大容量柔性直流关键技术具有重要意义,对进一步提高我国直流电力装备制造水平具有显著的促进作用。     

张北±500kV柔性直流电网换流站控制保护系统设计

张北±500 k V柔性直流示范工程首次构建柔性直流电网,柔性直流电网内换流站的控制保护系统需要满足多换流站协调控制、直流线路故障保护及直流线路故障快速恢复等新要求,该文在传统直流换流站控制保护系统设计的基础上,提出柔性直流电网换流站控制保护系统设计方案。相比于传统直流换流站设计方案,该设计方案在源端换流站和受端换流站各配置一套站间协调控制设备,实现多换流站间协调控制;站内保护系统采用三取二方案,增配双重化的直流线路保护,实现直流线路故障快速隔离及恢复。提出的柔性直流电网换流站控制保护系统的整体技术方案,对同类工程的设计提供了完整的设计方法和思路。     

柔性直流输电技术的工程应用和发展展望

柔性直流输电技术作为新一代的直流输电技术,具有有功无功独立控制、响应快速灵活、扩展性强等突出优点,广泛应用于风电送出、电网互联、无源网络供电和远距离大容量输电等场景。在中国新型电力系统建设的背景下,针对新能源送出和多直流馈入电网安全稳定提升等重大需求,柔性直流输电技术优势将进一步凸显。文中对柔性直流输电技术的发展现状和趋势进行梳理,以多个代表性的柔性直流输电工程为例,系统地阐述了中国柔性直流输电技术的工程实践经验,重点介绍了柔性直流输电技术在新能源送出、电网互联和远距离大容量输电的典型应用及工程运行情况。最后,文中分析了新型电力系统下柔性直流输电技术的发展前景并指出所面临的挑战,为柔性直流输电技术的发展与应用提供参考。     

大容量柔性直流输电系统接入对电网暂态稳定性影响分析

结合厦门柔性直流输电科技示范工程,分析大容量柔性直流输电系统接入对电网暂态稳定性影响机理,利用PSD-BPA暂态稳定仿真程序对大容量柔性直流输电系统接入电网后暂态稳定进行仿真分析。结果表明:柔性直流输电系统接入对交流电网单一故障暂态稳定影响不明显;柔性直流输送功率大小及短路比对暂态过程电压有影响。随着柔性直流输电系统向交流电网输送功率增大,电压稳定水平将提高,短路比越小,效果越明显。针对交直流混联电网安全稳定问题,提出相应的措施建议。     

基于桥臂功率特征的全-半混合型柔性直流输电线路保护

全-半混合型柔性直流输电系统具有故障自清除能力,能在一定程度上解决因高压直流断路器技术滞后导致的柔性直流输电容量提升困难问题,是新能源发电大容量远距离输出的解决方案之一。但全-半混合型柔性直流输电对保护时间提出了更高要求,需要在更短时间内实现故障识别。该文基于能量观点分析了直流线路故障下桥臂功率特征,提出基于桥臂功率特征的全-半混合型柔性直流输电线路保护方法,能够在1 ms内识别直流线路故障,实现故障选极。最后,通过大量实时数字模拟（RTDS）实验验证了该方法的可靠性高、选择性好,且具有较强的耐过渡电阻能力和抗干扰能力。     

基于Marti模型的柔性直流输电系统纵联行波差动保护

柔性直流输电系统越来越多地应用于新能源并网,远距离、大容量电力传输及交流系统异步互联等方面。直流故障的快速、可靠识别是柔性直流输电系统发展亟待解决的问题。该文从线路模型出发,以行波理论和Marti模型为基础,定量分析了故障后模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC)闭锁前的故障特征。结合行波保护速动性和纵联差动保护可靠性的特点,提出纵联行波差动保护新原理。该原理满足柔性直流输电系统保护的快速性要求,耐受过渡电阻能力强、抗干扰能力强、易于整定和实现。通过PSCAD/EMTDC大量仿真,验证了该保护原理的适用性。     

风电场经MMC-MTDC系统并网的几个关键问题

随着风电大容量远距离输送需求的增长,柔性直流输电技术的快速发展,基于模块化多电平换流器(module multilevel converter,MMC)的多端柔性直流系统在大规模风电场并网应用中优势凸显,前景广阔。为此,首先考虑2种直流线路保护方案,从经济性和技术性2方面阐述了3类多端柔性直流风电并网系统的拓扑结构以及优缺点;接着,分析了3种系统级协调控制策略在风电并网多端系统中的应用与改进,包括主从控制、直流电压裕度控制和直流电压下垂控制;然后,针对风电并网运行中较为突出的故障穿越问题,从交流故障和直流故障2方面,讨论了提高含风电并网多端柔性直流系统故障穿越能力的方法;最后,对未来大规模风电并网其他关键技术问题进行了展望。