高压直流输电系统换相失败判断方法研究

详细分析了换流器在换相电压不对称情况下实际的触发过程及换相原理,并着重考虑了换流器交流侧三次谐波对实际触发角的影响以及交流侧三次谐波和直流侧二次谐波对换相角的影响,提出了考虑谐波的熄弧角计算方法,进而基于熄弧角判断是否发生换相失败。在PSCAD中搭建Cigre-Benchmark标准直流系统,在换流母线处设置不对称故障,通过提出方法判断是否发生换相失败,结果表明所提方法准确有效。     

换相失败对补偿电压突变量选相的影响分析

交直流互联系统发生换相失败故障将影响交流侧选相元件选相。对此,利用仿真分析法研究了换相失败对基于补偿电压突变量选相的影响。分析结果表明,换相失败引起的复杂电流暂态过程可能导致基于补偿电压突变量的误选相,并给出了不同故障状态下的误选相解决措施,可减小换相失败对选相的影响。     

（特）高压直流线路单极故障隔离策略

目前，基于线路换相变流器（LCC）的HVDC系统依靠常规控制系统实现线路故障隔离，存在隔离过程中电流峰值大、过流持续时间长的不足。为此，提出一种基于状态空间法的故障隔离策略。首先，建立线路整流端、逆变端单极金属性故障的等值电路，利用状态空间法求解故障电流和换流器电流的时域表达式；其次，基于电流特征分析，利用非线性规划方法求解故障后每个时段的最佳触发角，以降低故障电流峰值和过流时间并得到故障隔离策略。最后，在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证，结果表明了所提方法的有效性和对维持系统安全稳定的积极作用。     

Multi-infeed HVDC中混合高压直流输电对传统高压直流输电的影响

为分析Multi-infeed HVDC中两种结构的H-HVDC系统对LCC-HVDC系统的影响,引入换相失败免疫因子(CFII)指标定量评估了两种结构的H-HVDC系统对LCC-HVDC系统抵御换相失败能力的影响,基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了两种混合多馈入子系统,研究了两种混合系统在单相、三相接地故障状态下H-HVDC系统对LCC-HVDC系统暂态运行特性的影响。结果表明,VSC-LCC HVDC系统提高了LCC-HVDC系统抵御换相失败的能力;VSC-LCC HVDC系统有效地降低了LCC-HVDC系统的暂态过电压,对故障恢复时间也有一定的改善,提高了LCC-HVDC系统的暂态运行特性。     

多端柔性直流控制保护系统架构和策略

对多端柔性直流输电控制保护系统的三层分布式结构进行阐述,针对多端协调控制功能,提出直流控制系统设计为三层结构,分别为:站间协调控制层、极控制层和换流器控制层,其中在站间协调控制层采用多端主控制器来实现各换流站控制器间的协调,保证直流多端电网失去直流电压控制站后,继续维持直流电网电压在额定值附近。对多端柔性直流输电控制保护系统中组网方式进行归纳总结基础上,提出基于站间快速通讯的多站协调控制和基于上层控制的多站协调控制,这种方式对于多端柔性直流输电系统站间协调控制是有效的。     

海上风电场柔性直流输电并网系统暂态特性研究

针对基于全功率换流器的直驱式永磁同步风电机组所建海上风电场,通过高压直流输电远距离并网,研究整个系统的暂态特性。全功率换流器和并网VSC-HVDC均实现有功无功独立控制。提出在应对电网故障时新的控制策略,即故障期间换流器站间交互协调控制,遏制VSC-HVDC直流电压上升幅度过大。利用PSCAD/EMTDC平台建立整个风电场并网模型,针对风速变化、风电场集电系统故障、电网故障几种常见情况进行暂态特性分析,对电网故障时是否加入换流器站间交互协调控制系统暂态特性进行比较,研究结果验证了并网系统及相应控制方法的正确性和有效性。     

HVDC逆变侧典型故障暂态响应分析

基于PSCAD/EMTDC建立±500 kV直流输电系统的详细模型,仿真分析逆变侧典型故障,包括交流系统单相接地故障、阀控系统误开通故障和不开通故障3种,对故障引起的暂态响应特性和控制策略进行统计分析。研究结果表明,故障会引起直流电压、直流电流和直流功率等电气量的剧烈变化,且会导致换相失败,换相失败发生次数和持续时间与故障类型有关;故障切除后,良好的控制策略使系统快速恢复     

青藏联网工程VCU系统异常导致双极换相失败分析

青藏联网工程正常运行期间,出现VCU（Valve Control Unit-阀控单元）光收发PS906异常,点火系统不能正常运行,PCP极控系统请求切换,导致换流阀不能正常导通,发生双极换相失败。在介绍青藏联网工程VCU的控制逻辑的基础上,详细分析了VCU故障导致换相失败的原因,并提出将相应设备接口环节双重化及PS900板卡A/B系统接入不同的PS912背板,避免阀组因单一的设备接口故障而引起直流系统故障,提高直流系统运行的抗干扰性和稳定性。     

青藏联网工程VCU系统异常导致双极换相失败分析

青藏联网工程正常运行期间,出现VCU（VMve Control Unit-阀控单元）光收发PS906异常,点火系统不能正常运行,PcP极控系统请求切换,导致换流阀不能正常导通,发生双极换相失败。在介绍青藏联网工程VCU的控制逻辑的基础上,详细分析了VCU故障导致换相失败的原因,并提出将相应设备接口环节双重化及PS900板卡A／B系统接入不同的PS912背板,避免阀组因单一的设备接口故障而引起直流系统故障,提高直流系统运行的抗干扰性和稳定性。     

电压跌落下MMC-HCVD负序电流抑制策略研究

针对配电网电压暂降，提出了基于模块化多电平换流器的电流抑制控制方法。建立正常运行下（modular multilevel converter，MMC）换流器的两相同步旋转坐标模型，根据配电网不对称电压暂降情况，将MMC换流器控制模型转变为正负序分离的两相同步旋转坐标模型。针对于电压暂降故障，设计了一种可以快速实现跟踪故障分量的锁相环；在此基础上，利用基于PIR控制器的正负序电流内环控制器减小负序电流，实现对MMC输出电流的幅值抑制。最后，利用Matlab/Simulink仿真平台验证该方法的有效性。     

基于多目标递阶模型预测理论的MMC能量协同控制研究

基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统（MMC-HVDC）具有广阔的发展前景,针对常规控制方法在不平衡网压下存在控制复杂且换流器内部能量难以控制等缺陷,提出基于多目标递阶模型预测理论的模块化多电平换流器（MMC）能量协同控制策略。该方法通过优化控制各桥臂的各电流分量来调节MMC功率分布,实现交流侧三相电流与换流器内部能量平衡的协同控制;为简化控制复杂度、降低控制计算量,对传统模型预测控制进行优化,建立相应的预测模型和目标函数,并将控制目标划分为内部和外部特性的分层控制,利用外部特性控制的最优解及内部特性分析结果,优化内部特性控制的寻优范围。最后,通过仿真和实验的结果验证所提出的控制策略能更快实现正常及交流侧不平衡工况下的换流器安全稳定运行。     

高压直流输电逆变侧控制模式切换对后续换相失败的影响

交流系统故障造成的交流电压降低、直流电流升高和电压过零点偏移是高压直流输电系统换相失败的主要原因,但无法解释高压直流输电系统在故障恢复过程中出现的后续换相失败现象。对此,从逆变侧故障恢复过程中控制模式切换的角度入手,考虑了控制模式变化情况对后续换相失败的影响,提出了一种抑制后续换相失败的变关断角控制策略,用逆变侧定电流控制和定关断角控制输出的差值去修正定关断角控制的整定值,让逆变侧定关断角控制跟踪定电流控制,实现了控制模式提前平稳切换。在PSCAD/EMTDC中运用CIGRE标准测试模型实现了所提出的控制策略,仿真结果验证了其有效性。     

基于关断时间的静止变频器换相失败抑制技术

静止变频器广泛应用于抽水蓄能电站、燃气轮机、泵站等电动机启动。实际运行中常因晶闸管性能下降引起关断角的余量不足,继而发生换相失败。为抑制换相失败,提出一种基于晶闸管换相关断时间偏差量的控制策略;并设计了控制决策函数,依据晶闸管换相关断时间的偏差量情况,选择无输出、补偿增大关断角、降低直流电流3种形式,抑制晶闸管换相失败。当偏差量小于死区值时,无输出;当偏差量超过死区值时,增大关断角;当关断角接近功率因数极限值时,降低直流电流。工程现场验证表明,该策略在静止变频器最小拖动电流允许的晶闸管换相的余量角范围内,可避免因晶闸管性能下降导致的换相失败。     

Co‐ordinated voltage control of DFIG wind turbines in uninterrupted operation during grid faults

Emphasis in this article is on the design of a co‐ordinated voltage control strategy for doubly fed induction generator (DFIG) wind turbines that enhances their capability to provide grid support during grid faults. In contrast to its very good performance in normal operation, the DFIG wind turbine concept is quite sensitive to grid faults and requires special power converter protection. The fault ride‐through and grid support capabilities of the DFIG address therefore primarily the design of DFIG wind turbine control with special focus on power converter protection and voltage control issues. A voltage control strategy is designed and implemented in this article, based on the idea that both converters of the DFIG (i.e. rotor‐side converter and grid‐side converter) participate in the grid voltage control in a co‐ordinated manner. By default the grid voltage is controlled by the rotor‐side converter as long as it is not blocked by the protection system, otherwise the grid‐side converter takes over the voltage control. Moreover, the article presents a DFIG wind farm model equipped with a grid fault protection system and the described co‐ordinated voltage control. The whole DFIG wind farm model is implemented in the power system simulation toolbox PowerFactory DIgSILENT. The DFIG wind farm ride‐through capability and contribution to voltage control in the power system are assessed and discussed by means of simulations with the use of a transmission power system generic model developed and delivered by the Danish Transmission System Operator Energinet.dk. The simulation results show how a DFIG wind farm equipped with voltage control can help a nearby active stall wind farm to ride through a grid fault, without implementation of any additional ride‐through control strategy in the active stall wind farm. Copyright © 2006 John Wiley &Sons, Ltd.     

Flexible control strategy for HVDC transmission system adapted to intermittent new energy delivery

Intermittent new energy delivery requires increasing the flexibility of ultra-high voltage direct current (DC) power adjustment. Based on a converter steady-state model and a DC power model, the control angle constraints of a converter valve are relaxed for power regulation. In this paper, a flexible DC power control method based on a fixed tap changer position is proposed. The initial ratio of the converter transformer is optimized. The effects of the fixed-tap changer position control on the control angle, reactive power compensation, and commutation failure are analyzed. The new control method allows a DC system to operate at a large angle and increase the additional reactive power loss while improving the commutation security margin. Steady-state and electromagnetic transient simulations in the CIGRE test system verify the validity of the method proposed in this paper and the correctness of the analysis conclusions.     

楚雄特高压换流站阀组解、闭锁顺序控制策略分析

针对特高压直流输电系统阀组解、闭锁顺序控制策略的复杂性,以±800kV云广特高压直流输电工程楚雄换流站为例,探讨了±800kV特高压直流换流站阀组解、闭锁顺序控制策略,分析了阀组之间配合时的解、闭锁原理,尤其重点分析了解锁单极第2个阀组和闭锁单极第1个阀组的原理及在站间通信丢失的情况下阀组间的解、闭锁顺序控制策略。该控制策略的成功应用对后续的特高压直流输电工程具有直接的指导意义。     

基于热泵群灵活控制的电热微网联络线功率分层协同平抑策略

为有效平抑电热微网的联络线功率波动,提出一种基于热泵群灵活控制的电热微网联络线功率分层协同平抑策略,即根据热泵启停控制与功率调节控制的特点,灵活运用两种控制方式使热泵群有效参与微网联络线中低频波动功率的平抑。建立含蓄热水箱的热泵群模型,并将波动功率协调分配层分频后的波动功率平抑目标在热泵与超级电容间分配;由热泵群优化控制层分析热泵群优先度序列,通过模拟退火算法优化启停方案,同时调节热泵动态运行功率;最后调节超级电容出力平抑剩余波动。算例结果表明,该策略能有效优化微网电热能流,平抑联络线波动功率,提升微网运行可靠性。     

电网故障条件下风储联合系统无功自适应控制

针对电网三相对称故障条件下风电场电压不稳定的问题,文章提出了一种基于神经元的风储联合系统无功功率自适应控制策略,该策略以风储联合系统公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)的电压和电流为控制器的输入,采用Hebb学习算法作为自适应律,以获得准确的无功补偿。通过动态调整控制器的参数,使储能系统协调风电达到自适应输出无功功率的效果,提高系统在电网故障下的电压稳定性和风电故障穿越能力。最后,利用Matlab/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性和正确性,与常规PI控制策略相比,文章所提出的控制策略可使风储系统迅速提供无功功率,PCC点的电压得到明显上升。