基于LCC-MMC混合双极直流输电系统的新能源并网控制策略研究

研究了基于电网换相变流器(LCC)和模块化多电平变流器(MMC)的混合双极直流输电系统应用于新能源并网场景的控制策略,该混合双极直流输电系统包括两个LCC和两个MMC,分别呈对角排布。LCC控制直流电压,MMC调节有功功率和无功功率(或系统频率和交流电压),此外,MMC还兼具有源滤波功能,用于平抑交直流侧的谐波电流。该并网系统的优势在于不需要交直流滤波器和大容量直流平波电抗器,节省了占地面积和成本,能够实现有功功率和无功功率的解耦控制,同时具备兼容新能源功率间歇性波动的能力。因此,该系统兼具传统直流和柔性直流的优点,有良好的经济性和应用前景。最后基于PSCAD/EMTDC软件平台的仿真,验证了该并网系统的可行性和对应控制策略的有效性。     

基于暂态信号距离辨识的MMC-HVDC线路保护方案

针对柔性直流线路保护的主要技术难点直流故障的可靠识别和快速隔离,分析了基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流输电线路故障暂态量变化特征,发现线路内部故障时直流线路两端的电流量、电压量变化特征与区外故障时有较大差异。并通过暂态信号距离辨识得出互距离度构成线路保护判据。仿真验证表明,该方案原理简单、可靠性高,且不受系统参数及干扰的影响。     

基于MMC的风电场柔性直流输电启动控制策略

简要描述了MMC结构和工作原理。MMC-HVDC在风电场黑启动和风电场并网方面有具有很大的优势,因此,南澳岛风电场改造为了经MMC-HVDC接入电网的方式。提出了风电场柔性直流输电送端换流器直流侧充电方法、风电场黑启动并网方法以及受端和送端控制策略。该方法和控制策略已在南澳多端柔性直流输电示范工程中的成功应用。南澳柔性直流输电示范工程的成功投运验证了MMC-HVDC的优越性和所使用控制方法的正确性。     

舟山多端柔性直流系统环流抑制和 交流故障穿越能力分析

摘要： 介绍了世界首例五端柔性直流输电工程——浙江舟山柔性直流输电工程的概况和主要设备组成,分析总结了舟山MMC-MTDC控制保护系统中的环流抑制控制策略和交流故障穿越控制策略,最后通过实验分析了舟山MMC-MTDC系统的环流抑制效果,以及在交流侧单相接地故障、两相接地故障、两相短路故障、三相短路故障4种情况下的瞬时故障穿越能力。研究结果可为舟山五端柔性直流输电系统安全稳定运行提供技术支持和理论保障。     

CDSM-MMC直流侧故障隔离原理及重启动策略

摘要： 采用模块化多电平换流器的柔性直流输电系统,目前除了常见的半桥和全桥结构型的子模块,基于钳位双子模块的模块化多电平换流器由于其不仅能够隔离直流侧故障,且在经济性、性能上具有较强的优势,得到了广泛的关注和研究。通过介绍钳位双子模块（Clamp Double Sub-Module,CDSM）的工作原理,详细讨论分析了CDSM对于直流侧发生双极性短路、单极短路、断线等故障的隔离原理,以及柔性直流输电系统发生故障后控制器的工作状态,提出一种新型的柔性直流输电系统故障后的重启动策略,并在PSCAD/EMTDC下建立单端21电平基于CDSM结构的柔性直流输电仿真模型,通过对比所提出的重启动过程与原有重启动过程,验证了所提出重启动策略的有效性。     

大规模直驱风电场与交直流混联系统相互影响分析

文章针对大规模直驱风电场并网后高压直流输电方案,构建系统网络拓扑结构,建立系统数学模型,并制定相关控制策略。基于PSCAD/EMTDC软件,通过对风电场接入、风速波动、交流系统及直流系统短路故障的仿真,分析了大规模直驱风电场与交直流混联系统的相互影响。仿真结果表明,含大规模直驱风电场的交直流混联系统需要有足够强的交流系统及足够大的火电容量作支撑,风电场PCC母线短路会引起直流系统控制方式的变化,直流系统故障对风电场的影响可忽略不计。     

电网电压不平衡时MMC的特性分析

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是目前柔性直流输电(high voltage direct current,HVDC)中最具优势的电压源换流器拓扑。然而,实际系统中由于故障等原因会造成电网电压的不平衡。本文重点分析电网电压不平衡对MMC-HVDC的影响,并采用PR控制器实现对正、负序电流的统一控制。最后,通过仿真验证理论分析的正确性。     

模块化多电平换流器型高压直流输电综述

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）型直流输电采用模块化结构,是新一代直流输电技术,发展非常迅速。将MMC-HVDC和传统直流、VSC-HVDC进行了比较,说明了其优越的性能;对MMC从拓扑结构、工作原理作了全面分析并重点研究了MMC的技术特点和关键技术,对比分析了不同控制策略的优势与不足以及分别的适用场合;通过介绍MMC-HVDC的国内外研究现状及工程应用,表明模块化多电平换流器型直流输电应用前景广泛,是未来直流输电的一个重要发展方向。     

含柔性直流输电系统的电网潮流优化控制方法

提出了一种含柔性直流输电系统的电网潮流优化控制方法,根据厦门柔性直流输电工程现场运行特点,分析了福建电网不同运行方式下柔性直流输电通道与相关交流输电通道之间的潮流耦合关系,建立了交直流通道的传输功率约束,在保障电网安全的前提下,尽可能地降低电网的有功损耗。该方法在福建省调EMS系统中得到应用,能够实现对含柔性直流输电系统的电网潮流优化控制,提高电网运行安全性、经济性。     

MMC-HVDC启动控制策略研究综述

在基于模块化多电平换流器(MMC)高压直流输电系统(MMC-HVDC)正常运行之前需对换流器桥臂子模块电容预充电,为了减少预充电阶段产生的电压电流冲击,需对系统的预充电启动策略进行设计。首先分析了MMC的拓扑结构,工作原理和数学模型。然后重点阐述了MMC-HVDC系统的预充电过程,限流电阻的选取原则,单站和双站预充电策略并对其进行总结分析,以此为基础指出了今后关于MMC-HVDC启动控制方面的研究趋势和方向。     

直流系统对含大规模风电场交流系统的影响

随着西北网750kV主网的建成及新疆"风火打捆"直流外送的实施,新疆电网已形成了交直流混联的系统。为了分析直流系统对大规模风电场交流系统的影响,针对大规模直驱风电场与火力发电厂打捆并网后直流外送的输电方案,构建了含交直流系统的网络拓扑结构,建立了大规模直驱风电场及直流输电系统的数学模型。基于PSCAD/EMTDC软件,仿真并分析了:直流系统对含大规模风电场的交流系统的影响,以及直流系统不同的控制方式、不同的无功补偿容量、直流故障、交直流比例对交流系统及风电场稳定性的影响。     

MMC-MTDC线路双极永久性故障快速识别方法研究

对于采用"半桥子模块+直流断路器"模式的多电平多端柔性直流输电系统,直流线路发生双极故障断开直流断路器后,若能快速检测出线路故障为永久性故障或瞬时性故障,则有助于提升MMC-MTDC系统和与之连接的可再生能源系统的运行稳定性。文章分析了永久性故障、瞬时性故障和保护误动等不同场景下断路器动作后电气量特征,发现可以用正负极电压之差是否为零来识别永久性故障;进一步采用强局部加权回归方法滤除电压信号中的高频分量,实现暂态过程中线路永久性故障的快速识别。     

交流侧接地方式对多端柔性直流配电网保护配置的影响

  [目的]  为了提高多端环形柔性直流配电网的供电可靠性,研究了交流侧不同接地方式下的故障特征及其对保护配置的影响。  [方法]  首先确定了两电平、模块化多电平等不同类型换流设备的交直流故障等效通路,从故障过压、过流水平及故障恢复等方面分析了不同接地方式下交直流不对称故障对保护配置的影响。随后从保护原理配置、定值整定、出口方式及配合原则等方面,给出了多端环形柔性直流配电网典型保护配置方案。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件下搭建了三端柔性直流配电网的电磁暂态模型。  [结果]  仿真结果表明:当交流侧采用高电阻接地方式时,通过合理的保护配置可提高交流不对称故障时系统的稳定性、实现直流不对称故障的零停电时间故障穿越。  [结论]  研究成果为多端柔性直流配电网的接地方式设计、保护配置研究提供了一定参考。     

一种适用于风电外送的混合高压直流输电系统

整流侧采用模块化多电平换流器(MMC),逆变侧采用电网换相换流器(LCC)的混合高压直流输电系统可结合两者的优点,是一种适用于风电外送的新型拓扑。为弥补MMC无法清除直流侧故障的缺陷,可在整流侧直流线路上装设混合式高压直流断路器。针对单级接地和双极短路2种故障分析其故障特性和对系统的影响,并根据故障电流特性设计断路器时序控制策略。基于PSCAD仿真软件建立该输电模型并仿真分析其在稳定送端交流母线电压上的优势,然后验证所提故障特性分析,最后证明所设计的时序控制策略可有效清除直流侧故障。     

含柔性直流输电的海上风电场群无功控制策略

大规模海上风电场集群并网将对电力系统静态电压稳定产生影响。文章通过研究电网侧发生电压跌落或者上升,提出含柔性直流输电海上风电场集群的协同无功控制策略。该策略以电网故障节点电压快速恢复为目标,考虑了柔性直流输电方式的特点,充分利用交流海底电缆的输电特性,采用就地控制和远方控制相结合的无功控制策略。该策略首先确定含交直流柔性输电系统中的无功控制节点,并计算各节点相对电压跌落或上升节点的电压/无功灵敏度,然后基于无功补偿装置的运行状态、系统潮流分布,求解各节点控制的最大容量,最后利用遗传算法确定各控制节点的无功控制量。以改进IEEE 39节点系统为算例进行了仿真分析,结果表明,该策略提高了海上风电场集群对电网电压的支撑作用。     

常规直流柔性化改造过渡方案研究

为避免高压直流受端换流站逆变器换相失败的问题,同时提高受端换流站交流系统的电压稳定性,将受端换流站改造成柔性直流换流站,形成送端常规直流受端柔性直流的混合直流输电系统。结合南方电网贵广I直流输电工程,为减少改造过程中的停电时间,对两端换流站改造的过渡方案进行深入研究,并提出了常规直流柔性化改造过渡方案,该研究成果对混合直流输电工程有借鉴和参考价值。     

基于模块化多电平换流器的高压直流系统直流侧故障限流技术研究

基于模块化多电平换流器的高压直流输电技术迅速发展,直流侧短路故障电流的限制与开断困难等问题已然成为研究热点.故障限流技术能够快速限制短路电流的峰值与上升率,为直流断路器的快速隔离提供有利条件.在现有混合式直流断路器基础上,提出2种快速限流的技术方案:新型直流故障限制器与直流断路器配合方案、结合限流电路的混合直流断路器方...     

混合直流输电系统中柔性直流单元的作用和控制优化

常规直流和柔性直流并联构成的混合直流输电系统,可发挥常规直流大功率输电和柔性直流有功/无功快速解耦控制的优势,尤其针对落点极弱交流系统有较好的经济技术性能。结合云南电网与南网主网背靠背异步联网工程实例,分析了混合直流中柔直单元对于系统稳态运行和故障恢复特性的改善作用及效果,并进一步提出了柔直单元的功率优化控制策略。仿真分析结果表明,柔直单元对于合理配置无功小组、提高弱系统强度、改善故障后常规直流恢复特性效果明显,验证了功率优化控制策略的有效性。     

混合直流输电柔性直流换流站直流场接线研究

常规直流输电系统已经有广泛的工程应用,但常规直流输电系统的固有技术特性存在逆变换流站可能发生换相失败、无法对弱交流系统供电等问题。混合直流输电技术综合了两种直流输电技术的优点,控制高度灵活且成本较低,在可再生能源发电的能量汇聚、异步电网互联以及远距离输电方面有很好的应用前景。提出了混合直流系统中柔性直流换流站的直流场接线方案,并根据其特点进行了优化设计,提高了系统性能,节约了投资成本,同时也对将现有常规直流输电换流站改造为柔性直流输电换流站有指导意义,有广泛的工程应用前景。     

一种风电场经柔性直流输电并网控制方法改进探讨

基于PSCAD仿真工具对通过柔性直流输电进行大型风电并网的问题进行了研究。建立了采用永磁同步电机的风电场等效聚合模型,分析了柔性直流输电的结构及控制改进方法,研究了在交流大电网互联和大型风电并网两种情况下的柔性直流输电系统响应。当风电场接入柔性直流输电系统时,输电系统对风电场产生一定的影响,使得风电场的输出波动通过电流内环的电压补偿项经过二次反馈给风电场,从而导致输出有功功率和无功功率的波动。为了解决风电场并网输出波动的问题,对柔性直流输电控制方案进行了改进。仿真结果显示在保持了系统优异故障穿越能力的同时,该改进方案能够有效地减小风电场的输出波动,增强了系统的稳定性