特高压直流控制系统融冰工作方式研究

针对输电线路覆冰严重影响特高压直流输电可靠性的现状,讨论了特高压直流工程阀组单极2阀组并联和双极2阀组并联两种方案;提出了特高压直流系统融冰的控制策略——整流侧并联的2个阀组分别处于定电流控制,逆变侧并联的2个阀组一个定电流控制、另一个定电压控制,其中逆变侧定电流阀组的电流参考值跟踪线路电流测量值的一半,达到平均分配电流的目的,定电压状态的阀组控制整个极的直流电压;分析了融冰方式需要在原直流控制保护系统基础上增加的功能。针对单极2阀组并联的融冰方案进行的实时数字仿真(RTDS)试验证明该融冰方案是可行和有效的。     

柔性直流输电系统同极双阀组直流电压平衡控制方法

采用同极双阀组串联拓扑结构的特高压直流输电系统中,阀组的电气参数差异、电压/电流测量装置的误差都可能导致同极双阀组直流电压的不平衡,严重时将造成设备过压损坏.文中针对柔性直流换流站双阀组串联拓扑结构,在柔性直流阀组基本控制策略基础上,增加阀组均压调整量计算环节,并对有功外环控制及直流侧控制进行了改进,对功能投切逻辑进行分析,之后提出了柔性直流输电系统同极双阀组电压平衡控制方法.搭建了PSCAD/EMTDC模型进行仿真分析,结果表明所提控制方法在稳态和暂态工况下均具有较好的电压平衡控制效果,验证了其正确性和有效性.     

适用于分层接入的特高压直流输电控制策略

随着中国特高压直流的广泛应用,多馈入直流集中落入受端负荷中心将成为未来中国电网发展所面临的重要问题。特高压直流分层接入方式有助于提高多馈入直流系统电压支撑能力,已经列入国家电网规划。分层接入的特高压直流输电在电路结构上发生了变化,在阀组电压平衡控制、阀组退出后直流功率控制、逆变侧最大触发延迟角控制和无功功率控制等方面需要研究适用于分层接入的特高压直流控制策略。在阀组电压平衡控制方面,两个阀组各运行在逆变侧最大触发延迟角控制,通过换流变压器分接头来平衡电压;在阀组退出后直流功率控制方面,研究阀组退出后限制的功率分配策略;在逆变侧最大触发延迟角控制方面,大扰动下采用实际电流计算最大触发延迟角;在无功功率控制方面,连接不同交流电网的换流器分别控制各自的无功功率。     

特高压直流输电系统中送端LCC换流站的电压平衡控制策略EI北大核心CSCD

与高压直流输电相比,特高压直流输电拥有更高的电压等级,能够以更低的经济成本实现稳定、高效的大规模电力输送。该文针对特高压直流输电系统中送端换流站的高低压阀组所存在的电压不平衡问题,分析电压不平衡现象产生的机理,并提出一种基于电压变化量对换流阀组电流参考值进行动态修正的电压平衡控制策略。然后,基于PSCAD/EMTDC搭建特高压直流输电系统的电磁暂态仿真模型,通过在稳态时切除/投入电压平衡控制策略及送端功率阶跃和送端交流系统故障3种不同工况,观测系统的动态响应特性。结果表明,所提电压平衡控制策略简单有效,且在不同工况和不同交流系统强度下都具备较好的控制效果。     

基于双12脉动阀组共同控制的特高压单阀组投退策略

借助PSCAD/EMTDC程序研究了特高压直流输电系统双12脉动阀组共同控制方式下的单阀组投入和退出策略,分析了阀组触发角、触发脉冲、旁路开关、旁通对和在线调整控制器相关参数之间的顺序控制、时序配合。仿真结果表明:在双12脉动阀组共同控制方式下,单阀组投入宜采用小触发角解锁方式,解除触发角限制后串入限速模块和限幅模块可以改善投入过程中的直流运行参数动态响应特性;单阀组退出时,触发角按一定速率调整到90°,并投旁通对可加速退出过程。实例仿真表明所提控制策略能够满足特高压直流单阀组投退的要求。     

±800 kV特高压直流输电系统解锁/闭锁研究

基于串联双阀组的解锁/闭锁准则,详细研究了特高压直流输电系统各种工况下的解锁/闭锁过程及其控制策略。解锁极的第一个阀组,同时解锁极的双阀组,闭锁极的第二个阀组及同时闭锁极的双阀组采用与常规直流输电系统一致的控制策略;对于串联双阀组特有的第二个阀组解锁和第一个阀组闭锁,设计了新的控制策略。不建议在站间通信失败时解锁极的第二个阀组;极闭锁后建议断开其旁路开关以防止不平衡电流流过停运极。     

±800 kV特高压直流输电系统解锁/闭锁研究

基于串联双阀组的解锁/闭锁准则,详细研究了特高压直流输电系统各种工况下的解锁/闭锁过程及其控制策略.解锁极的第一个阀组,同时解锁极的双阀组,闭锁极的第二个阀组及同时闭锁极的双阀组采用与常规直流输电系统一致的控制策略;对于串联双阀组特有的第二个阀组解锁和第一个阀组闭锁,设计了新的控制策略.不建议在站间通信失败时解锁极的第二个阀组;极闭锁后建议断开其旁路开关以防止不平衡电流流过停运极.     

特高压混合三端直流输电系统换流站电流转移抑制策略

特高压混合多端直流输电系统需要具备有效的换流站电流转移抑制策略,尤其针对阀组投退过程,应避免因过流而触发暂时性闭锁。基于特高压混合三端直流输电系统,提出了2种采用受端直流电流作为控制量的电流转移抑制策略：基于直流电流-直流电压偏差量的电流转移抑制策略控制对象为阀组的直流电压;基于直流电流-直流功率偏差量的电流转移抑制策略控制对象为交流有功功率。然后基于PSCAD/EMTDC搭建了特高压混合三端直流输电系统的仿真模型,通过对比采用策略前、后系统的动态特性验证了所提抑制策略的有效性,并对比了2种电流转移抑制策略性能的优劣。仿真结果表明,投阀时基于直流电流-直流电压偏差量策略的抑制过流性能更为优越,退阀时基于直流电流-直流功率偏差量策略的抑制效果更为优越。     

特高压直流输电系统阀组投退策略

为研究特高压直流输电系统阀组投退策的策略,以云南—广东±800kV特高压直流输电工程为参照对象,借助实时数字仿真器(realtime digita lsimulator,RTDS),分析了整流侧和逆变侧阀组投退顺序,以及旁路开关、触发脉冲、旁通对等控制信号之间的时序配合,研究了特高压直流工程中第2个阀组投入和第1个阀组退出的控制策略。研究结果表明:第2个阀组投入时,触发角限制值为70°,限制时间为10ms,整流侧先解锁逆变侧后解锁,且整流侧需投入电压电流平衡功能;第1个阀组退出时,应整流侧先投入旁通对逆变侧后投入旁通对。第1个阀组退出过程会出现整流侧直流电流短暂断流和逆变侧直流电流剧增现象,后系统自动恢复正常。     

特高压直流换流阀分布电容分析与测试

分布电容是影响特高压直流换流阀冲击电压特性的重要因素,在换流阀设计过程中需要进行优化控制。提出特高压换流阀系统多导体分布电容复杂电路网络的等效简化方法,研究分布电容影响冲击电压特性的机理,分析通过改善分布电容实现多级串联单元均压设计的方法。在此基础上,提出特高压工程双12脉动换流阀多阀塔分布电容简化分析模型和理论计算方法。研究大尺寸、多分立导体装备的分布电容测试方法,提出实验室条件下阀厅边界条件等效方法,测量引线误差控制方法和测量导体排列组合方法,在特高压直流换流阀真型阀塔上开展分布电容测试,验证了理论分析方法的准确性,获得了分布电容特性。     

特高压直流工程换流阀用晶闸管实际运行工况关断时间研究

为保证直流工程控制保护系统试验中换相失败判断的准确性,需模拟换流阀实际运行工况下晶闸管关断特性应力,从而获取实际直流工程中晶闸管最小关断时间。该文以±1100k V/5500A昌吉-古泉特高压直流工程为研究对象,分析实际工程晶闸管阀关断过程应力,基于LC谐振和冲击电压复合的等效测试方法,建立了晶闸管关断特性测试平台;通过工程控保联调试验,获取几种易引发换相失败故障的晶闸管阀电压、电流应力,并则算出单级晶闸管应力,在真实物理平台开展测试。测试结果表明,晶闸管在极端运行工况下,最小关断时间为385μs (7°)左右,准确修正了RTDS仿真模型中阀最小关断角度,支撑了直流工程控制保护系统联调试验的顺利进行,为直流工程现场调试奠定了技术基础。     

特高压多端混合直流输电系统阀组计划投/退控制方法

现有的阀组投入/退出控制策略只适用于特高压两端常规直流输电系统,不能适用于特高压柔性直流输电系统,更不能适用于特高压多端混合直流输电系统。为此,以乌东德电站送电广东广西工程为背景,提出基于混合桥模块化多电平换流器的阀组计划投入/退出控制方法,并对现有常规直流阀组计划投/退控制方法进行改进。在RTDS仿真试验平台上进行硬件闭环测试,结果表明所提阀组计划投入/退出控制方法能够平稳、快速地完成特高压多端混合直流输电系统阀组的计划投/退。     

一种抑制多馈入特高压直流换相失败的投旁通控制策略

换相失败是特高压直流输电系统的常见故障之一,常在送、受端交流电网引起剧烈的无功波动。投入旁通对是对直流系统进行保护的重要控制措施之一。当直流输电系统发生故障时,逆变侧保护装置动作后投入旁通对有助于达到快速停运直流输电系统,隔离故障的目的。而现在有关旁通对的研究多集中于其在直流故障中的应用,关于其在换相失败问题中的应用研究较少。通过分析旁通对控制对特高压直流输电系统送、受端电压特性的影响,论证了旁通对控制策略对换相失败后整流侧过电压、逆变侧低电压的改善作用。进而提出了一种换相失败后投旁通对的控制方法,以逆变阀组换相失败及交流电压跌落程度为旁通对控制的启动判据,根据直流运行状态对直流电流进行动态调节,然后根据受端交流系统恢复程度退出旁通对。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提旁通对控制器在交流故障导致特高压直流换相失败后,能够起到快速隔离交直流系统、减轻无功电压波动的控制效果。     

FHMMC特高压直流输电系统中串联换流阀组启动充电策略

800k V昆柳龙直流工程在两个受端换流站采用对称双极高低端阀组串联的全半桥子模块混合型模块化多电平换流器。在不同的充电工况下,因全桥子模块(fullbridgesub-module,FBSM)和半桥子模块(halfbridge sub-module, HBSM)器件及其模块化串联的桥臂支路充电特性不同,造成两种子模块电容电压难以平衡,导致阀组及系统无法启动解锁。提出了特高压柔直系统中全半桥子模块混合式模块化多电平换流器(full and half bridge hybrid modular multilevel converter, FHMMC)串联阀组在直流侧不短接和短接两种方式下的启动充电策略,针对不同工况下相应导通FBSM T3、T4管和HBSM T2管,强制转换充电路径和充电对象,实现两种子模块电容均衡充电。针对直流侧不短接时后充电阀组FBSM感应带负压问题,研究并提出了极充电顺控策略,通过缩短阀组充电时间间隔来减少后充电阀组负压幅值。上述启动充电策略经过现场试验验证并用于工程实际。     

±800kV云广直流“12·15”事故原因分析及防范措施

对云广特高压直流系统"12·15"极1紧急停运、极2再启动事故进行分析,指出极1高低端阀组换流变压器分接头挡位不一致,引起极1低端阀厅F5避雷器对地电压升高并损坏避雷器,最终导致极1保护87DCM和87CSD正确动作。极1闭锁过程中在中性母线上形成过电压,该电压作用在接地极线路上并引起接地极线路闪络导致其接地极线路不平衡保护60EL动作,60EL保护正确动作出口,极2再启动成功。同时对其存在的风险进行深入剖析,最后提出有效的处理措施,以降低云广特高压直流输电系统停运的风险。     

全桥柔性直流换流阀短路电流试验方法

为了验证所设计的全桥柔性直流换流阀的正确性及其短路电流耐受能力,研究了全桥柔性直流换流阀短路电流试验方法并研制了试验电路。首先介绍了全桥柔性直流换流阀的基本工作原理,分析了在直流双极短路工况下全桥柔性直流换流阀的电压、电流应力特性;然后,根据全桥柔性直流换流阀的电气应力特性设计了基于LC结构的合成试验电路;最后,对全桥柔性直流换流阀开展短路电流试验。试验结果表明,所设计的试验电路可以有效模拟电网特性,能对试品施加合适的电压、电流应力,有效验证了全桥柔性直流换流阀的短路电流耐受能力。     

基于实际工程控制系统的直流受扰特性分析—电压快速波动下整流端特性及其优化

为降低直流扰动引发的电压波动、提升风机并网安全,基于PSD-BPA电力系统机电暂态仿真软件中新近开发的面向实际工程的直流控制系统,分析了送端整流侧交流电压快速波动下直流系统主要电气量的动态响应特性;揭示了整流站动态无功盈余及其引发交流过电压威胁的机制;评估了交流电压扰动特征、直流控制器参数配置对响应特性的影响;提出了直流控制参数优化措施。对于新能源规模化并网特高压直流汇集送出系统,降低整流器最小触发角限制器动作幅度、增大定电流控制总增益以及减小低压限流启动门槛值,均可改善交直流电网受扰特性,降低风电脱网威胁。     

特高压多端混合直流输电系统阀组故障退出控制方法

采用双阀组串联结构的特高压直流输电系统,阀组故障将会对系统产生极大的影响,单一阀组故障后希望将故障影响控制在最小、保证系统的可持续运行、提升整体运行时间,控制系统必须快速反应,切除故障阀组,避免影响正常运行阀组.特高压常规直流工程中的阀组故障退出策略已经在各工程中广泛应用,但特高压柔性直流输电系统及特高压混合直流输电系...     

特高压直流输电系统在线投退阀组策略研究

相较于常规直流输电系统,特高压直流输电系统运行方式的多样化增加了双阀组之间协调控制的难度。从±800 kV特高压直流系统的控制特性出发,分析了目前特高压直流工程中常采用的三种控制模式:直流电流控制、直流电压控制和预测性熄弧角控制。以雁淮特高压工程为例,研究了特高压直流系统的在线阀组投退策略,通过对两种不同方式的投退策略进行分析、比对,得出了一种对直流输电系统影响最小的在线阀组投退策略。     

锡泰直流工程分层接入500/1000 kV交流电网仿真计算与现场系统试验结果分析

锡盟—泰州(简称锡泰)受端分层接入500 kV/1000 kV不同电压等级交流电网的特高压直流接线方式在世界上属于首创,其控制保护没有可借鉴的经验。为准确分析分层接入方式下特高压直流输电控制系统稳态运行与暂态过程的真实响应,分析了分层接入方式下特高压直流控制系统的分层结构和功能配置方案,对控制系统的关键环节,如分接头控制、阀组间电压平衡控制、无功功率控制和换相失败预测控制策略进行了计算分析,并与工程现场系统调试结果进行了对比,验证了仿真结果与现场系统调试的一致性。仿真模型可为分层接入方式特高压直流输电工程的特性研究提供技术支撑。