柔性直流输电系统的谐振问题及主动抑制方法

电网不对称故障会产生电压负序和零序分量,并激发换流变压器注入更大的低次谐波,增大功率器件承受的电气应力,且基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统的交流阻抗在变压器特征谐波频段大部分呈容性,使系统在该频段易发生谐振,导致换流站热过载和波形质量问题凸显。因此,讨论换流站交、直流侧谐波相互作用的机理,建立从交流侧看入换流站的正负序交流低频阻抗模型,提出等效增大换流站输出阻抗支路谐波电阻的方法,全面扼制换流站输出阻抗支路谐波电流,且不影响系统基波电阻。利用电力系统仿真软件EMTDC建立了VSC-HVDC模型,对柔性直流输电系统中的谐振问题以及主动抑制方法进行仿真研究。仿真结果表明,所提出控制策略能有效抑制谐振过电压,因此,提高了柔性直流输电系统不对称故障下运行的安全性。     

柔性直流输电系统交流侧中高频谐振附加阻尼抑制措施

中国鲁西背靠背直流异步联网工程和渝鄂直流背靠背联网工程均发生过高频谐振现象,柔性直流输电系统的链路延时是导致高频谐振现象发生的关键因素.文中针对柔性直流输电系统的中高频谐振问题,基于谐波线性化方法建立了柔性直流输电系统从交流侧端口看过去的等效详细阻抗模型,并分析了模块化多电平换流器(MMC)阻抗在中高频段呈现负阻尼特性...     

南澳多端柔性直流输电工程的运行方式分析

对南澳多端柔性直流输电示范工程的运行方式进行分析。在介绍示范工程概况的基础上,根据基本运行方式和可能的检修计划确定了初始14种可能的运行方式;根据现有技术条件,以及"N-1故障不导致南澳全岛失压"的原则,分析了各种方式的可行性,最终确定7种可行的运行方式;分析了7种可行的运行方式的运行风险,建议日常运行时采用方式1;指出柔性直流的接入未增加原交流系统的风险,但目前对风险的降低程度有限。7种可行运行方式已被采纳,并写入了工程的调度规程。     

多直流馈入输电系统中高压柔性直流高频风险评估计算方法

对多直流馈入系统,目前分析高压柔性直流与交流外部系统高频谐振风险时较少考虑近区其他直流对交流外部阻抗特性的影响。针对单个高压柔性直流与外部系统高频谐振风险评估问题,首先介绍了含多回直流等电力电子设备的交流外部系统谐波阻抗计算方法,考虑到系统内多回直流运行方式多、参数多、谐波阻抗特性获取复杂,详细计算效率低、必要性存疑的问题,引入衡量多直流馈入系统中各换流站间相互作用的强弱多馈入直流相互作用因子（multiinfeed interaction factor,MIIF）指标,评估计算柔性直流外部系统谐波阻抗时需要详细考虑的直流,从而快速且较准确计算柔性直流外部系统谐波阻抗;最后,基于实际某多馈入直流省级电网数据,对所提方法进行了准确性验证。所提方法可以为多直流馈入系统中柔性直流规划运行的高频风险分析及规避提供一种更加精准且快速有效的方法。     

含多馈入直流输电的交流系统谐振特性

针对由6回高压直流输电及特高压直流输电组成的超大规模多馈入直流输电系统共同接入的电网--华东电网,首先分析了12脉动换流器向电网注入谐波的工作机理以及电网谐振发生的原因。采用PSASP程序对上海电网所有500 kV及部分220 kV变电站进行谐振扫描,扫描类型包括正常运行及可能导致电网谐振的故障工况。结果表明：正常运行时,一些变电站存在低次频率的串联及并联谐振频率;而在故障工况下,某些变电站的谐振特性将发生很大改变,将新增针对第8次、11次及13次的并联谐振频率,因此可能与交流系统第7次背景谐波以及12脉动换流器的第11次及13次特征谐波产生谐波放大甚至谐振,从而产生谐振过电压及过电流。最后提出了抑制谐振的措施。     

多端柔性直流输电系统接入某海岛电网的研究

多端柔性直流输电系统是理想的风电场与电网的联接方式。根据规划,将在某海岛建设多端柔性直流输电工程。岛上风电场及岛上负荷将经交直流混合输电线路与陆上交流电网实现互联,电网运行特性复杂。根据建设坚强智能电网的要求,需详细分析多端柔性直流输电系统的接入对电网影响。在PSCAD/EMTDC中搭建含多端柔性直流输电系统的交直流混合输电模型,分析混合输电方式下电网运行的稳定性。仿真结果表明多端柔性直流输电系统的接入增强了风电场出口处电压的稳定性,确保了风电的可靠输出。若交流线路由于故障或检修退出运行,与其并列运行的换流站改变功率传输模式,承担整个风电场功率的传输,提高了系统运行的稳定性。     

广东电网背靠背直流高频谐振风险及应对措施

基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的柔性直流输电系统接入电网后可能发生高频谐振现象,进一步导致柔性直流换流站执行闭锁逻辑保护对交流主网将产生严重的冲击。因此,研究柔性直流高频谐振及其抑制方案对提高工程安全性和可靠性具有重大促进作用。首先利用HISCAN软件对广东电网2025年规划交流电网进行了谐波阻抗扫描,采用广义奈奎斯特判据对广东电网系统存在的高频振荡风险点进行了全面的排查,然后通过所建立的电磁暂态模型进行时域仿真对柔性直流互联系统高频振荡进行时域评估和验证,最后针对系统可能存在的高频谐振点提出了解决振荡风险的相关抑制策略。     

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。     

用于弱电网互联的柔性直流输电系统双端构网型控制

针对常规跟网型控制下柔性直流输电系统不具备电网频率支撑能力、弱电网运行能力差的问题,提出了一种柔性直流输电系统的双端构网型控制策略。利用直流电容的动力学特性,将柔性直流输电系统模拟为同步电动机-连轴-同步发电机运行,使其具备良好的弱电网运行能力与电网主动支撑能力。在此基础上,设计了柔性直流输电系统的电网故障穿越策略。在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真验证,结果表明所提柔性直流输电系统的双端构网型控制策略具备弱电网适应能力、快速潮流调节能力、电网频率主动支撑能力以及电网故障穿越能力。     

柔性直流输电系统交流母线差动保护研究

梳理了国内已建和在建柔性直流输电工程各种接地方式的拓扑结构,介绍了典型的保护功能配置策略。针对联结变阀侧采用星型电抗经电阻接地方式及其测点配置特点,提出了一种交流母线差动保护方法。该方法通过已有测点计算出虚拟测点的电流值,实现差动保护判据方法的完整和有效。基于工程实际参数,建立了RT_LAB和控制保护系统的闭环仿真试验系统。提出的新方法通过了各种工况下的仿真试验,验证了其可行性和可靠性。     

抑制风电-柔直外送系统次同步振荡的并联VSC型次同步阻尼控制器

风电经柔性直流输电(简称“柔直”)系统接入交流电网已经成为陆上/海上风电并网的主要方式之一,但风电与柔直系统之间存在控制相互作用引发次同步振荡的风险。为抑制此类振荡,提出一种独立于柔直系统和风电机组变流器的并联电压源变流器(VSC)型次同步阻尼控制器。该控制器使用集电线电压作为输入信号,提取信号中的振荡模态后调制其幅值、相位,然后利用并联VSC向系统注入次同步频率的电流来抑制振荡。基于复阻抗法对控制器参数进行了优化设计。仿真结果表明,所提出的控制器能在不同工况下有效抑制振荡。     

交直流系统互补谐振谐波不稳定的抑制措施

针对LCC-HVDC输电系统谐波不稳定问题,特别是由互补谐振引发的谐波不稳定现象,基于换流器开关函数调制理论,建立了交流系统阻抗、交流侧滤波器、换流变压器的谐波阻抗模型,分析了交流侧发电机台数和滤波器组数对系统谐振点的影响,进一步提出通过改变系统运行方式来破坏谐振点的谐波不稳定抑制措施。在EMTDC仿真平台上以CIGRE标准第一直流模型为例,对所提出的抑制措施进行仿真验证,仿真结果验证了所提措施的正确性和有效性。     

基于DWT-PNN的柔性直流输电系统故障检测方法

柔性直流输电系统故障极大地影响了电力系统的稳定性.现有输电线路故障检测方法存在阈值选取困难、对过渡电阻阻值变化敏感、检测时间长等问题.提出一种基于小波能量占比的使用概率型神经网络(PNN)进行故障类型检测与位置判别的方法.通过对不同故障类型下的母线和线路测量电压进行快速傅里叶分析得出暂态电压频率特性,再利用离散小波变换(DWT)求得不同尺度下的小波能量特性,通过大量的离线仿真数据对PNN进行训练,根据PNN的输出结果实现故障类型与故障位置的精确判定.在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了四端柔性直流电网电磁暂态模型进行仿真验证,结果表明所提方法可以准确地对高阻接地故障的故障类型与位置判别进行检测,不受过渡电阻阻值影响.     

风火打捆半波长交流输电系统的谐振分析

长距离架空输电线、电缆存在较大的对地分布电容,易引起风电并网系统的谐振等问题。为了分析大规模风火打捆半波长交流输电系统的谐波谐振放大特性,基于选择性模态分析,推导得到谐波谐振传输放大解耦矩阵,使用交互参与因子评估谐波扰动源对系统任意节点的激励作用,确定易受谐波传输放大影响的节点。针对实际风电并网系统中含量较大的特征谐波,分析不同风电占比情况下发生谐振时系统各节点的谐波电压响应;引入元件标准化灵敏度及其主导系数,分析综合考虑了各谐振情况后的元件灵敏度,为能够同时抑制多种谐波谐振放大或次谐波谐振提供理论依据。研究表明,风火打捆半波长交流系统中可能发生谐波谐振放大的现象;随着风电占比的增加,谐振频率逐渐降低; 35 kV及110 kV电压等级的母线受7、11次谐波谐振放大的影响严重,可能危害系统的安全运行;半波长线路首、末端基本不受谐波传输放大的影响,可以安全运行。利用PSCAD进行模拟计算,结果验证了所提方法的有效性。     

交流配电网中柔性直流互联装置阻抗稳定性分析及阻抗协同重塑控制

对于交流配电网中的柔性直流互联装置,当功率方向变化时,负阻抗会随之在装置内定功率控制换流器的直流侧和交流侧进行转移,降低了系统稳定性.针对此问题,提出了一种阻抗协同重塑控制策略.首先,介绍了配电网中柔性直流互联装置的结构;其次,分别建立了装置内两侧换流器多个端口阻抗在功率双向传输下的小信号模型,探究其阻抗特性;然后,对...     

昆柳龙直流工程受端高频谐振评估及抑制

电压源型换流器易在高频谐波频段呈现负阻尼从而引起谐振现象,昆柳龙直流工程作为特高压多端混合直流输电工程,需对其柔性直流受端柳州、龙门换流站的高频谐波谐振风险进行评估分析.基于阻抗分析法分析柔性直流换流站控制链路延时、前馈滤波、控制器参数对柔性直流交流阻抗变化趋势的影响,分别考虑22种、34种交流线路工况,对受端柳州站和...     

受端不同步系统交直流通道外送能力耦合特性分析

针对仿真中发现的电源中心交直流通道外送能力耦合的特点进行理论研究,研究对象是受端为非同步电网的交直流外送通道暂态功角稳定性.对交直流外送系统进行等值数学建模、直流系统故障进行简要讨论后,给出交直流外送系统的转子运动方程,并展开功角稳定性分析.在此基础上,对交直流通道外送能力的耦合特性进行推导发现:增加直流外送功率能够提高交直流通道总外送能力;增加交流通道外送能力须调减直流外送功率,同时交直流通道总外送能力下降,且交流通道外送能力提高量小于直流外送功率调减量.在实际电网的基础上进行算例分析,仿真结果验证了理论分析的正确性.最后,通过一个简化系统对所得结论的工程应用进行简要讨论,从而为实际运行与后续研究提供参考.     

柔性直流输电系统MMC换流阀闭环充电策略

随着柔性直流输电系统的快速发展与广泛应用,其启动工况愈发具有多样性,MMC换流阀传统开环充电策略需要综合考虑系统状态变量进行参数配置,且配置难度大。由此提出了通用性的换流阀闭环充电控制策略,无需检测系统状态即能将子模块稳态电压控制在额定值,具有较好的适应性。首先,分析了柔性直流输电系统的三类充电回路及主动均压充电策略。其次,基于子模块特性不一致的均压需求分析,提出了完整的通用性闭环充电策略及对应的柔性直流输电系统的协调启动策略。最后通过PSCAD/EMTDC搭建了三端直流电网模型,仿真验证了闭环充电策略。结果表明闭合充电策略通用于各类换流站的启动充电过程,且可将子模块电压平稳充电至额定值,同时不存在桥臂过流及子模块过压等现象。