基于辅助电路的MMC-HVDC直流故障处理策略

直流线路故障是基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)系统必须解决的关键问题。文中提出一种基于辅助电路的直流故障处理策略,即双向晶闸管与开关型零损耗限流装置相配合的保护方案。首先分析了直流故障电流自然衰减的直流保护原理及现有方案的缺陷,进而提出采用双向晶闸管代替背靠背晶闸管集中配置在交流侧的方法来简化其控制回路;通过与开关型零损耗限流装置相配合,并对限流电抗器进行合理设计,能够使保护在不增加运行损耗的同时具有快速抑制短路电流的能力,降低清除直流故障时对交流系统长时间的冲击。此外,进一步提出相应的故障检测及恢复策略。最后,基于PSCAD仿真平台验证了所述保护方案的有效性。     

海上风电场经交流海缆送出高频谐振高效实用化分析方法及其工程实践

2022年,国内某经交流电缆送出的海上风电场发生了高频谐振引起风机脱网事件,谐振频率超过现有标准规定的评估范围。针对海上风电场经长距离交流海缆并网产生的高频谐振现象,提出一种高效实用化的阻抗分析方法,并针对此次事件开展详细的频域仿真分析。采用硬件在环仿真与离线仿真相结合的手段开展风电机组阻抗特性建模,对风电机组变流器进行硬件在环阻抗测试,并在离线仿真平台中实现阻抗数据拟合。考虑了海底电缆的结构尺寸,在离线仿真平台中采用依频模型对其进行详细建模,模型精度满足海上风电场的谐振分析需求。搭建海上风电场场站模型,通过与现场多种工况的高频谐振复现测试结果进行对比,验证了所用分析方法的有效性,并开展阻抗特性整改措施仿真研究,为工程实践提供重要参考和指导。     

考虑直流侧响应的VSC-MTDC系统协调控制

针对功率参考指令经常发生变化的基于电压源型换流器的多端直流输电(VSC-MTDC)系统的控制问题,提出了一种考虑直流侧响应的VSC-MTDC系统协调控制方法。建立了计及有功平衡的标幺值状态空间模型,其可进行系统的稳定性分析,并能反映直流侧的响应过程;基于该模型,提出了下垂系数和公共电压参考值的修正方法,可同时实现直流网络不平衡功率的合理分配和电压调整,且能够保证系统的稳定性;在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行仿真,结果表明了所提方法的有效性。     

小电阻接地配电网多回线故障分析与自适应零序电流保护

当小电阻接地配电网发生同母多回线接地故障时,每条馈线的零序电流相比于单回线故障时有较大差别,馈线零序电流保护可能不正确动作。为此,首先推导了发生多回线同名相单相接地与单回线单相接地故障时馈线零序电流间的关系,揭示了保护不正确动作机理。提出了考虑负荷且能适用于不同类型多回线接地故障的零序电流计算方法。基于实际变电站参数搭建RTDS仿真模型,分析了不同类型多回线接地故障对零序电流保护的影响。在此基础上,提出了自适应馈线零序电流保护方案,利用故障前电压等参数将发生多回线接地故障时的零序电流修正为发生单回线接地故障时的零序电流,在不改变原有保护定值的情况下使零序电流保护能够自主适应于不同类型的多回线接地故障。基于RTDS和自主研发的保护测控装置的测试结果表明,所提保护方案不受负荷电流的影响,能够在不同类型的多回线接地故障发生时正确动作,且能够提高馈线零序电流保护对过渡电阻的耐受能力。     

基于模块化多电平换流器并联方案的大容量海上风电机组并网一体化测试装置参数设计及验证

采用基于半桥子模块的模块化多电平换流器并联的系统构成测试装置,对大容量海上风电机组进行并网一体化集成测试。详细阐述了大容量一体化测试装置一次设计原理及参数选择,采用电力电子技术模拟低/高电压故障,通过分相V/F控制输出由基准电压、基频电压差值、谐波指令电压三者合成的电压信号,实现输出可调的交流电压幅值、相位和频率。PSCAD/EMTDC仿真计算结果表明,该系统能够满足高/低电压穿越、电压不平衡、频率偏差、谐波输出、电压波动等多项并网适应性一体化的测试试验需求。     

基于柔性直流输电的异步互联系统频率支援控制方法综述

利用基于电压源换流器的柔性直流输电(VSC-HVDC)的快速功率控制能力实现异步互联的交流电网间的频率支援,可以充分发挥全系统备用容量的调节能力,提高互联系统的安全性和稳定性。综述了国内外该领域的研究现状,详细介绍了基于通信的主从控制、利用电压传递频率波动的主从控制、附加频率调节的下垂控制以及基于虚拟同步机特性的控制等不同方法的基本原理。通过统一的仿真模型对比分析了各种方法的控制特点和性能,从工程应用角度总结了这些方法的优缺点以及进一步研究的方向。     

考虑VSC-MTDC动态稳定性约束的优化协调控制策略

为了解决多端柔性直流系统(VSC-MTDC)直流电压越限和功率分配不合理的问题,提出了一种与调度系统相结合的协调控制策略。通过调度系统进行短期负荷预测,并以所有下垂控制站的下垂系数、直流电压参考值和直流功率参考值为决策变量,以直流电压、直流功率和直流线路电流不越限为不等式约束,建立系统损耗和直流电压偏差最小为目标的多目标优化模型。此外,为了保证系统稳定性,通过建立反映VSC-MTDC直流侧响应的状态空间模型的方法,引入所有下垂系数之和为常数的等式约束。算例中搭建了四端VSC-MTDC系统,对定功率站的功率不变、功率突变以及计划停运等情形进行实验。结果表明,所提算法能在保证系统稳定的前提下,确保各节点直流电压波动范围为额定值的–5%~5%以内,同时保证各站的直流功率不满载。因此,所提算法能够优化VSC-MTDC的运行特性,可作为一种稳态调控或计划停运的控制手段。     

含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护方案

近年来,针对含有逆变型分布式电源(IIDG)的配电网保护受到广泛关注。然而,现有的基于远方信息或就地信息的保护原理都存在着一定的局限性,尤其是IIDG以T形接入方式接于线路上的情况。为此,文中首先研究了IIDG的控制策略及其故障电流输出特性,进而提出了计及控制策略的含IIDG配电网自适应电流速断保护新原理;其次,提出了利用基于IEC 61850通信协议中的制造报文规范(MMS)服务获取IIDG的功率参考值和控制参数的保护实现方案,以较小的经济代价确保自适应电流速断保护在不同的分布式电源出力条件下具有固定的保护范围;最后,基于实时数字仿真(RTDS)和自主研发的保护装置平台,实现并验证了所提保护方案的有效性。     

高压直流线路短路故障行波保护动作概率计算与分析方法

行波保护是高压直流线路的主保护,直流线路发生短路故障时保护的正确动作对保证系统安全有重要作用。然而由于该保护利用故障初期暂态电气量构成保护判据,实际的行波保护方案对区内短路故障的判别具有很强的不确定性,或概率性。为定量描述这种概率性,提出了一种高压直流线路短路故障行波保护动作概率计算与分析方法。即在充分考虑实际行波保护动作逻辑及系统运行方式的基础上,综合计及故障类型、故障位置、过渡电阻、故障时刻等不确定因素的影响,基于Latin超立方抽样技术对现有行波保护方案的动作概率进行计算。算例以云广±800 kV特高压直流输电实际工程中的行波保护方案为研究对象,探明了故障条件中各因素对行波保护动作概率的影响程度,分析了运行方式变化带来的不利影响。     

基于MMC的风电机组低电压穿越测试装置控制策略研究

电力电子型风电机组低电压穿越(Low Voltage Ride Through, LVRT)测试装置具有控制灵活、精度高、功能多样、对电网干扰小等优点。如何准确模拟标准要求的各种电网故障电压波形是该装置控制策略要解决的关键问题。为此,首先构造了三相短路和两相短路的虚拟故障电路,利用对称分量法,详细推导了以电压跌落百分比为输入条件的电网故障电压和短路阻抗比的解析表达式。其次,将电网故障电压作为LVRT测试装置的电压跌落指令参考值,通过闭环控制即可输出需要的测试电压波形。最后,结合基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Convener, MMC)的风电机组LVRT测试装置,给出了电网侧MMC和风机侧MMC的控制策略。在PSCAD/ETMDC中搭建了大容量风电机组低电压穿越测试装置仿真模型,通过LVRT测试中的2种典型工况仿真验证了该方法的有效性。