“双碳”目标驱动新能源快速发展,大规模风电经由传统高压直流输电(Line-Commutated Converter Based HVDC,LCC-HVDC)并网外送是风电开发利用的主要方式,直驱风机与LCC-HVDC之间的交互作用不当是导致次同步振荡的主要原因,但其振荡机理...“双碳”目标驱动新能源快速发展,大规模风电经由传统高压直流输电(Line-Commutated Converter Based HVDC,LCC-HVDC)并网外送是风电开发利用的主要方式,直驱风机与LCC-HVDC之间的交互作用不当是导致次同步振荡的主要原因,但其振荡机理和影响因素不明确。文中面向直驱风电场经LCC-HVDC外送系统的次同步振荡问题,通过扰动测辨法构建直驱风电场、直流输电系统和公共并网点(Point of Common Coupling,PCC)端口阻抗模型。基于阻抗分析法提出一种适用于交直流系统的稳定性判据,分析影响系统稳定域的主导因素和各设备对系统阻抗特性的影响,揭示控制参数对系统阻抗特性的影响规律,结果表明随着直驱风机网侧变流器、LCC-HVDC整流侧控制器比例系数减小和积分系数增大,LCC-HVDC、风电场端口阻抗均易呈现负电阻特性,直驱风电场和LCC-HVDC构成的并联阻抗呈现负阻尼特性,系统存在次同步振荡风险。最后,基于PSCAD/EMTDC平台进行时域仿真,进一步验证各控制参数对系统稳定性的影响。展开更多
针对模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)系统,提出了一种创新的换流器桥臂保护方法。首先,分析了在换流器单桥臂接地以及单相桥臂间接地情况下电流的流通路径,构建...针对模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)系统,提出了一种创新的换流器桥臂保护方法。首先,分析了在换流器单桥臂接地以及单相桥臂间接地情况下电流的流通路径,构建了等值电路,并推导了换流器闭锁前后桥臂电流的表达式。基于此,剖析了故障后三相桥臂电流之和的独有特征,提出了通过检测三相桥臂和电流的基频分量是否为零来区分桥臂内部故障与外部故障的保护策略。鉴于现有桥臂保护方法无法有效应对换流器单相桥臂间短路的问题,进一步研究了此类短路情况下的特性,发现故障相上、下桥臂电流仅包含基频分量而不含直流分量,从而制定了相应的动作判据。将三相桥臂和电流保护与单相桥臂间短路保护判据进行,能够全面识别换流器桥臂上发生的各种故障,丰富和完善了换流器桥臂的保护原理。最终,通过在MATLAB/SimulinK中搭建双极MMC-HVDC系统仿真模型验证了所提出保护方法的有效性和可靠性。展开更多
随着特高压网架日趋复杂,给电网传统直流输电系统(line-commutated converter based HVDC,LCC-HVDC)的换流站带来大量背景谐波问题。为抑制背景谐波作用在换流器上产生的同频和镜像的谐波电流,通过重塑相控换流器的导纳,提出了一种通过...随着特高压网架日趋复杂,给电网传统直流输电系统(line-commutated converter based HVDC,LCC-HVDC)的换流站带来大量背景谐波问题。为抑制背景谐波作用在换流器上产生的同频和镜像的谐波电流,通过重塑相控换流器的导纳,提出了一种通过减小电网换相换流器(line-commutated converter,LCC)导纳模值来抑制电网背景谐波影响的方法。该方法首先在考虑换相重叠角的情况下,运用节点电压法推导换流器交流电压、直流电流、延迟触发角与交流电流、直流电压、换相重叠角之间的传递函数,通过小信号建模构建出LCC相控换流器在dq坐标下的导纳模型,进而在控制环节中引入重塑因子,用以重塑导纳模型来降低换流器导纳模值,抑制背景谐波的影响。最后,在Matlab/Simulink和半实物仿真平台中搭建了LCC换流器模型,验证了所提方法的有效性。展开更多
“沙戈荒”风电经高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)送至负荷中心消纳场景中,风机采用虚拟同步机控制(virtual synchronous generator control,VSG)可自行构建输出电压和频率,为LCC-...“沙戈荒”风电经高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)送至负荷中心消纳场景中,风机采用虚拟同步机控制(virtual synchronous generator control,VSG)可自行构建输出电压和频率,为LCC-HVDC提供换相电压。采用虚拟同步机控制的直驱风电场(virtual synchronous generator direct-drive wind farm,VSG-DDWF)接入LCC-HVDC送端换流站近区时,系统次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)特性及机理尚未有定论。首先,文章采用模块化小信号建模方法建立了VSG-DDWF接入LCC-HVDC送端近区系统状态空间模型;其次,基于特征值分析法分析了系统SSO特性;然后,通过阻尼路径法揭示VSG-DDWF与LCC-HVDC系统SSO交互作用机理,并分析了风机机侧动态对系统阻尼的影响;最后,分析了风机台数、短路比(Short Circuit Ratio,SCR)、控制器参数对系统阻尼的影响。结果显示,VSG-DDWF同步控制环节主导的SSO模态具有失稳风险,VSG-DDWF与LCC-HVDC间存在SSO交互作用,加剧了系统发生的SSO风险;风机机侧动态会引入负阻尼,并使振荡频率发生偏移;风机网侧外环控制器比例系数减小,短路比增大时,系统SSO模态阻尼减小;VSG-DDWF中风机台数增多,系统SSO模态阻尼先增加后减小。展开更多
This paper focuses on the space charge and breakdown characteristics of polypropylene(PP)-based insulation interface in extrusion moulded joint(EMJ)for high-voltage direct current(HVDC)submarine cables.The double-laye...This paper focuses on the space charge and breakdown characteristics of polypropylene(PP)-based insulation interface in extrusion moulded joint(EMJ)for high-voltage direct current(HVDC)submarine cables.The double-layered flat samples and cylindrical samples are prepared to imitate the interface in the PP-insulated EMJ.The DC conductivity,space charge,and breakdown strength are tested.The results demonstrate that in the EMJ manufacturing process,the lower wielding temperature leads to microdefects at the insulation interface.As shallow traps,the microdefects exacerbate hetero charge accumulation,thereby intensifying the electric field distortion and increasing the conductivity.Meanwhile,the interfacial microdefects lead to a reduction in the insulation breakdown strength.At 90°C,the normal and tangential breakdown strengths decrease by a maximum of 20.6%and 54.5%,respectively.Notably,the space charges and microdefects lead to a rapid decline in the breakdown strength after hetero polarity pre-stressing.Especially for the tangential breakdown strength,the maximum decrease rate reaches 22.9%.Therefore,the interfacial microdefects caused by the drop in the welding temperature are the primary factors leading to a serious decrease in the electrical properties of EMJ insulation,making the EMJ insulation weaker than PP cable insulation.展开更多
文摘“双碳”目标驱动新能源快速发展,大规模风电经由传统高压直流输电(Line-Commutated Converter Based HVDC,LCC-HVDC)并网外送是风电开发利用的主要方式,直驱风机与LCC-HVDC之间的交互作用不当是导致次同步振荡的主要原因,但其振荡机理和影响因素不明确。文中面向直驱风电场经LCC-HVDC外送系统的次同步振荡问题,通过扰动测辨法构建直驱风电场、直流输电系统和公共并网点(Point of Common Coupling,PCC)端口阻抗模型。基于阻抗分析法提出一种适用于交直流系统的稳定性判据,分析影响系统稳定域的主导因素和各设备对系统阻抗特性的影响,揭示控制参数对系统阻抗特性的影响规律,结果表明随着直驱风机网侧变流器、LCC-HVDC整流侧控制器比例系数减小和积分系数增大,LCC-HVDC、风电场端口阻抗均易呈现负电阻特性,直驱风电场和LCC-HVDC构成的并联阻抗呈现负阻尼特性,系统存在次同步振荡风险。最后,基于PSCAD/EMTDC平台进行时域仿真,进一步验证各控制参数对系统稳定性的影响。
文摘针对模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)系统,提出了一种创新的换流器桥臂保护方法。首先,分析了在换流器单桥臂接地以及单相桥臂间接地情况下电流的流通路径,构建了等值电路,并推导了换流器闭锁前后桥臂电流的表达式。基于此,剖析了故障后三相桥臂电流之和的独有特征,提出了通过检测三相桥臂和电流的基频分量是否为零来区分桥臂内部故障与外部故障的保护策略。鉴于现有桥臂保护方法无法有效应对换流器单相桥臂间短路的问题,进一步研究了此类短路情况下的特性,发现故障相上、下桥臂电流仅包含基频分量而不含直流分量,从而制定了相应的动作判据。将三相桥臂和电流保护与单相桥臂间短路保护判据进行,能够全面识别换流器桥臂上发生的各种故障,丰富和完善了换流器桥臂的保护原理。最终,通过在MATLAB/SimulinK中搭建双极MMC-HVDC系统仿真模型验证了所提出保护方法的有效性和可靠性。
文摘随着特高压网架日趋复杂,给电网传统直流输电系统(line-commutated converter based HVDC,LCC-HVDC)的换流站带来大量背景谐波问题。为抑制背景谐波作用在换流器上产生的同频和镜像的谐波电流,通过重塑相控换流器的导纳,提出了一种通过减小电网换相换流器(line-commutated converter,LCC)导纳模值来抑制电网背景谐波影响的方法。该方法首先在考虑换相重叠角的情况下,运用节点电压法推导换流器交流电压、直流电流、延迟触发角与交流电流、直流电压、换相重叠角之间的传递函数,通过小信号建模构建出LCC相控换流器在dq坐标下的导纳模型,进而在控制环节中引入重塑因子,用以重塑导纳模型来降低换流器导纳模值,抑制背景谐波的影响。最后,在Matlab/Simulink和半实物仿真平台中搭建了LCC换流器模型,验证了所提方法的有效性。
文摘“沙戈荒”风电经高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)送至负荷中心消纳场景中,风机采用虚拟同步机控制(virtual synchronous generator control,VSG)可自行构建输出电压和频率,为LCC-HVDC提供换相电压。采用虚拟同步机控制的直驱风电场(virtual synchronous generator direct-drive wind farm,VSG-DDWF)接入LCC-HVDC送端换流站近区时,系统次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)特性及机理尚未有定论。首先,文章采用模块化小信号建模方法建立了VSG-DDWF接入LCC-HVDC送端近区系统状态空间模型;其次,基于特征值分析法分析了系统SSO特性;然后,通过阻尼路径法揭示VSG-DDWF与LCC-HVDC系统SSO交互作用机理,并分析了风机机侧动态对系统阻尼的影响;最后,分析了风机台数、短路比(Short Circuit Ratio,SCR)、控制器参数对系统阻尼的影响。结果显示,VSG-DDWF同步控制环节主导的SSO模态具有失稳风险,VSG-DDWF与LCC-HVDC间存在SSO交互作用,加剧了系统发生的SSO风险;风机机侧动态会引入负阻尼,并使振荡频率发生偏移;风机网侧外环控制器比例系数减小,短路比增大时,系统SSO模态阻尼减小;VSG-DDWF中风机台数增多,系统SSO模态阻尼先增加后减小。
基金National Natural Science Foundation of China under the Grant 52477151 and 52077148Key Science and Technology Programme of Yunnan Province,China under Grant 202202AC080002.
文摘This paper focuses on the space charge and breakdown characteristics of polypropylene(PP)-based insulation interface in extrusion moulded joint(EMJ)for high-voltage direct current(HVDC)submarine cables.The double-layered flat samples and cylindrical samples are prepared to imitate the interface in the PP-insulated EMJ.The DC conductivity,space charge,and breakdown strength are tested.The results demonstrate that in the EMJ manufacturing process,the lower wielding temperature leads to microdefects at the insulation interface.As shallow traps,the microdefects exacerbate hetero charge accumulation,thereby intensifying the electric field distortion and increasing the conductivity.Meanwhile,the interfacial microdefects lead to a reduction in the insulation breakdown strength.At 90°C,the normal and tangential breakdown strengths decrease by a maximum of 20.6%and 54.5%,respectively.Notably,the space charges and microdefects lead to a rapid decline in the breakdown strength after hetero polarity pre-stressing.Especially for the tangential breakdown strength,the maximum decrease rate reaches 22.9%.Therefore,the interfacial microdefects caused by the drop in the welding temperature are the primary factors leading to a serious decrease in the electrical properties of EMJ insulation,making the EMJ insulation weaker than PP cable insulation.
