百万千瓦级柔性直流接入大连电网后的系统特性分析

基于电压源换流器和脉宽调制控制的柔性直流输电是一种新一代的高压直流输电技术,应用前景广阔。继上海南汇风电场柔性直流接入示范工程后,根据规划,2014年大连电网将投运世界上首个百万千瓦级柔性直流输电工程。为保障工程顺利实施,需详细分析大容量柔性直流接入对电网的影响。文中首先在国内广泛使用的电力系统机电暂态仿真程序中,开发了柔性直流输电系统模型与算法,并通过与电磁暂态计算的对比,验证了模型与算法的正确性。针对柔性直流接入后大连电网典型运行方式,研究了送受端交流电网故障以及直流控制方式和控制参数等对混联电网恢复特性的影响。研究结论为混联电网和交直流设备的安全稳定运行提供了技术支撑。     

柔性直流输电在城市电网中的应用

柔性直流技术的出现为城市高压电网的构建及微电网接入大电网提拱了新的技术手段和解决方案,因此研究柔性直流技术在城市电网中的应用具有重要意义。文中介绍了柔性直流输电的基本原理、技术特点和应用领域,综述了柔性直流输电的国内外研究及应用动态,探讨了柔性直流输电在城市电网中的应用前景。     

柔性直流输电技术及其示范工程

城市电网的不断发展和电力电子器件的快速进步,使柔性直流技术在城市电网中的实际应用已成为可能。简要介绍了柔性直流输电的技术特点。具体介绍了上海南汇柔性直流输电示范工程的换流系统参数,主要设备的选择、配置,设备布置方案。总结了柔性直流输电技术在工程应用中存在的一些问题。     

混合双极高压直流输电系统的特性研究

为了充分发挥电网换相换流器高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)和电压源换流器高压直流输电系统(voltagesource converter based HVDC,VSC-HVDC)的优势,针对一种新型的混合双极高压直流输电系统(hybrid bipolar basedhigh voltage direct current,HB-HVDC)进行了研究,该系统的正极是传统的12脉动LCC-HVDC系统,而负极是VSC-HVDC系统。建立了由LCC正极和VSC负极组成的混合双极高压直流输电系统的模型,推导了其在稳态时的数学模型,并设计了正负极之间的协调控制策略。在PSCAD/EMTDC环境下对HB-HVDC系统的稳态和暂态运行特性进行了研究分析。最后对HB-HVDC系统和闭锁负极VSC-HVDC后LCC-HVDC系统的运行特性进行了对比研究。结果表明:HB-HVDC系统可以更好地调节交流母线电压,减少LCC极换相失败的可能性,并且具有快速的故障恢复能力;同时也证明所设计的协调控制策略可以有效地改善HB-HVDC系统的稳态和动态特性。     

中海油文昌柔性直流输电系统现场试验

柔性直流输电的优点之一是可以向海上钻井平台这种无源网络供电。介绍了国内首套用于海上石油作业区的柔性直流输电系统——中海油文昌柔性直流输电系统的现场试验情况,包括了系统启动、孤立负荷供电、电动机负载并网和发电机并网等试验项目。结果表明,柔性直流输电系统能够平稳启动,在逆变侧产生稳定交流电压,可为孤立电阻和电动机负荷供电,并能够与平台上的发电机实现并网和退网运行。     

中海油文昌柔性直流输电系统稳态仿真分析

以中海油文昌柔性直流输电系统向无源网络供电为例,搭建了PSCAD/EMTDC环境的系统仿真模型,在整流侧采用定直流电压控制、逆变侧采用定交流电压控制的方式下,分别针对逆变侧负载接入和逆变侧负荷变化进行仿真。结果表明,在所采用的控制方式下该柔性直流输电系统能够稳定地运行。     

含多端柔性直流输电系统的交直流电网动态特性分析

根据半桥式模块化多电平换流器(MMC)的数学模型和控制策略,搭建出基于PSCAD/EMTDC的多端柔性直流输电系统(MMC-MTDC)仿真模型.设计了适合于交直流耦合电网的MMC-MTDC多级控制系统,包括阀组级控制器、换流站级控制器和系统级控制器,并进行了交直流电网暂态稳定分析.在建立的仿真系统中模拟交流电网事故、直流线路故障、冲击负荷等多种苛刻运行条件,以校验MMC-MTDC接入交流电网后的动态响应特性.仿真结果表明:各级控制器间的相互配合使得所构建的MMC-MTDC在交流电网故障情况下具备送端转移的能力;系统在任意一端换流站故障退出后仍具备稳定运行的能力;在MMC-MTDC发生直流线路故障退出运行后,交流电网仍能保持稳定运行.     

伪双极LCC-VSC型混合高压直流输电系统 向无源网络供电的研究

电网换相换流器高压直流输电系统(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)在功率传输特性、线路故障时的自防护能力、过负荷能力等方面均优于交流输电,但却无法向弱交流系统和无源网络供电。电压源换流器高压直流输电系统(Voltage Source Converter based HVDC,VSC-HVDC)可实现向无源网络供电的目的,但由于电力电子技术的局限性,VSC-HVDC系统投资成本过高。结合两者的优势,提出了一种新型混合高压直流输电系统(Hybrid High Voltage Direct Current,H-HVDC)。该系统的整流侧为两个6脉动LCC接一交流网络,逆变侧为三相二电平VSC接无源网络。在此基础上,对该H-HVDC的稳态数学模型、启动特性、稳态特性与暂态特性、单极闭锁进行了研究。仿真结果表明,该H-HVDC系统能实现向无源网络供电,且具有较高的稳定性,为混合直流的进一步发展提供了理论基础。     

大容量柔性直流接入大连电网稳定性分析研究

文中针对大容量柔性直流输电系统接入系统后大连电网的稳定性进行了较为细致的研究。首先在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC上搭建了大容量柔性直流输电系统的仿真模型以及实际的大连电网模型,研究大连电网在典型故障下的稳定性;其次研究柔性直流向无源网络供电的控制策略;最后研究了柔性直流频率/交流电压的附加控制策略,仿真结果表明,大容量柔性直流输电系统可以很好地提高大连电网的稳定性。     

舟山多端柔性直流输电技术及应

多端柔性直流输电是新一代直流输电技术,对其从拓扑结构、基本控制原则作全面分析,对比分析串联多端柔性直流输电与并联多端柔性直流输电的优势与不足,并重点研究舟山5端柔性直流输电的技术特点。多端柔性直流输电的国内外研究现状及工程应用表明其应用前景广泛。     

柔性直流输电技术研究分析

介绍了柔性直流输电的技术原理和控制策略,指出当前控制方法研究成果中存在的问题,比较了柔性直流输电技术几种发展方向的研究现状,分析了基于模块化多电平换流器的输电方式,根据目前国内外柔性直流输电示范工程,说明了柔性直流输电技术在新能源、城市电网和智能电网中的应用前景。     

高压直流输电中电压源型换流器的运行机理和特性分析

在比较电压源型换流器(VSC)与传统换流器的基础上，讨论了基于VSC的高压直流输电系统的结构与原理，分析了其功率特性、谐波特性、控制特性以及运行方面的特点，并指出了需要进一步研究的问题。分析表明，VSC控制和运行方式简单，输出波形品质好，运行模式灵活，具有良好的发展前景。     

中海油文昌柔性直流输电系统启停仿真分析

柔性直流输电方式具有传统直流输电无法比拟的一些优点,例如可以向海上钻井平台、孤立小岛等无源网络供电。在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立了中海油文昌柔性直流输电系统模型,对该柔性输电系统的交流系统启动、直流系统启动、电动机接入启动和直流系统停运进行仿真分析。结果显示,所采用的控制和保护措施能减小系统在启动和停运的情况下对系统产生的影响,使系统快速达到稳定状态。     

新型高压直流输电系统接入三相不平衡电网分析

新型高压直流输电系统接入三相电压不平衡电网时会遇到直流电容电压出现2倍工频纹波的问题,从而导致换流器性能下降,影响整个系统的正常运行。若只考虑基波电动势,使用对称分量法可以将不平衡电压分解成对称的正序和负序2部分,而这2部分平衡且相互独立。换流器d、q轴分量是直流正序分量与2次交流谐波的负序分量之和,参考在电压平衡情况下的数学模型,可以得到三相电压不平衡情况下电压源型换流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型,这个数学模型包含正序和负序2个部分。由三相输入的复功率可知,有功功率包含2次余弦和正弦部分,通过正序电流和负序电流分别独立控制的双电流闭环控制方法使其为零,从理论上就可以消除直流电容电压的2次纹波。利用电力系统仿真软件Matlab/Simulink对系统进行仿真,结果表明,双电流闭环的控制方法可消除直流电压的纹波,保证了新型高压直流输电系统在电压不平衡的情况下仍然具有良好的性能。     

南澳多端柔性直流输电示范工程系统接入与换流站设计方案

南澳多端柔性直流输电示范工程(简称为南澳柔直工程)是世界上第一个VSC-MTDC工程。介绍了南澳柔直工程的系统接入设计方案和换流站设计方案。该工程在南澳岛上建设2个直流送端换流站(金牛站和青澳站),在大陆塑城变电站附近建设1个直流受端换流站(塑城站)。将岛上的风电经柔直线路“青澳—金牛”和“金牛—塑城”送出,并在塑城变电站接入交流系统。通过三种方案的比较,决定换流站接地方式为：联接变压器采用△/Yn 形式,在阀侧设置Y接变压器中性点电阻以得到接地点。按功能分区明确、工艺流程紧凑、节能和协调周围环境的原则设计了换流站电气总平面布置方案。     

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。     

电网故障时模块化多电平换流器型高压直流输电系统的分析与控制

电网故障条件下模块化多电平换流器型高压直流输电系统的控制策略是目前亟需进行的一个研究课题。为此,基于Kirchhoff定律,给出了描述模块化多电平换流器(MMC)交流侧和直流侧动态特性的通用动态数学模型。该模型不仅适用于交流电网对称状态,而且适用于交流电网不对称故障状态,并考虑了换流变压器漏感的影响。根据对称分量法将换流器的通用动态数学模型分解为包含正序和负序分量的2个子系统,引入了换流器的正序和负序电流矢量解耦控制器以及外环功率控制器,可以实现在交流电网正常以及故障状态下对模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统的有效控制。设计了电网故障期间MMC输送功率的动态限幅控制,可以根据故障的种类和程度调节输送功率的限幅值,防止开关器件过载。指出了总直流电流在3个相单元之间的分配在交流系统对称状态下是基本均匀的,而在交流系统不对称故障状态下是不均匀的。仿真结果验证了所设计的电网故障时MMC-HVDC控制器的有效性和正确性。     

柔性交直流混联电网系统级可靠性评估

直流孤岛方式下,直流送端与交流电网之间没有直接的电气联系,减小了对交流系统的影响,提高了远距离输电的稳定性。与此同时,交直流混联电网可以更大范围均衡潮流,提高可再生能源的接入范围,是未来电网的一个重要发展趋势。然而,目前针对实际电网在交直流混联、直流孤岛方式下的可靠性评估的研究较少,2种方式对交流主网的可靠性影响未知。因此,该文基于多端柔性直流互联装置可靠性模型建立了交直流混联、直流孤岛2种方式下的可靠性评估模型。在此基础上,结合张北地区新能源接入案例,通过定性、定量分析了交直流混联及直流孤岛方式下,张北柔性直流系统接入对北京电网的可靠性影响。算例结果表明,张北柔性直流系统通过交直流混联或直流孤岛方式接入不会影响北京电网的可靠性。     

柔性直流输电系统建模与仿真

随着我国坚强智能电网的建设,以及风能、太阳能等清洁能源利用规模的不断扩大,柔性直流输电必将因其独有的优点成为我国电网的重要组成部分。介绍柔性直流输电系统的基本结构和工作原理。利用Matlab中的Simulink模块建立了柔性直流输电系统及其控制器的仿真模型,并在此模型的基础上进行了正常情况下的稳态仿真及暂态故障的仿真。仿真结果表明建立的模型及其控制策略可靠有效,有一定的工程实用价值。     

混联式直流电网的协调控制策略

为解决传统电网换相高压直流输电与电压源换流器高压直流输电在直流电网中的混联问题,针对一种新型的混联直流输电系统进行了研究。该系统是整流侧采用模块化多电平换流器、逆变侧采用晶闸管换流器的四端双极混联直流电网。推导了该系统稳态时的数学模型,针对其逆变侧易发生换相失败的问题,设计了新的抑制换相失败的协调控制策略。在整流侧换流站中通过低压限压和低压限功率控制的配合,抑制逆变侧故障电流的增大,从而减小换相失败发生的概率。在PSCAD/EMTDC中对该混联直流电网的稳态和暂态特性进行了仿真分析,仿真结果证明了所提控制策略的有效性。