为解决基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)在陆上交流电网故障时出现的盈余功率问题,首先计算验证了能量预警值的合理性,并设计了自适应动作能量值,...为解决基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)在陆上交流电网故障时出现的盈余功率问题,首先计算验证了能量预警值的合理性,并设计了自适应动作能量值,解决距离和控制转换时延造成子模块过电压的问题;然后分析网侧变流器(grid-side converter,GSC)在低压穿越期间的动态输出特性,提出了基于直流电压变化率反馈的海上换流站精准降压控制用以进行风机减载;最终通过整定协同控制的逻辑与控制参数,提出了一种基于风机精准减载与子模块电容能量协同控制的低电压故障穿越策略,解决故障期间系统能量裕度利用率低与耗能装置投资大的问题。在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型验证方法有效性,并与现有方法比较。仿真结果表明,所提方法可显著减少甚至避免耗能装置的投入,且具有自适应性,可在不同故障工况下尽可能利用MMC-HVDC系统的能量裕度,尤其在故障程度较轻的工况下,能在故障消除时保留部分能量裕度,有效应对电压二次跌落,提高系统低压穿越能力。展开更多
柔性直流电网的故障检测与保护研究是当前电力领域的关键技术。直流电网发生故障时,故障电流迅速上升导致电网系统设备损坏且稳定性下降,因此对故障保护系统的快速性和可靠性要求极高。通过比较线路上限流电感电压值在故障前后的变化,...柔性直流电网的故障检测与保护研究是当前电力领域的关键技术。直流电网发生故障时,故障电流迅速上升导致电网系统设备损坏且稳定性下降,因此对故障保护系统的快速性和可靠性要求极高。通过比较线路上限流电感电压值在故障前后的变化,提出一种利用限流电感两端电压比值实现线路故障识别的方法。在PSCAD/EMTDC仿真平台建立四端模块化多电平换流器型柔性直流输电(modular multilevel converter high voltage direct current,MMC-HVDC)电网模型,对所提出的方法进行故障启动、类型识别和极线选择验证。在故障被正确识别后,相应的直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)能够正确动作并隔离故障。此外,还对系统的性能指标以及故障过渡电阻值、故障后系统的噪声、故障距离和通信误差方面因素进行可行性分析。研究结果表明,所提出的故障保护方案能够准确识别并且快速隔离故障,从而保障电网安全稳定运行。展开更多
在受端交流侧发生故障时,现有依赖耗能装置的基于模块化多电平换流器的多端柔性直流(modular multilevel converter based multi-terminal direct current,MMC-MTDC)输电系统,其盈余功率处理方案存在经济性差和能量浪费等问题。为充分发...在受端交流侧发生故障时,现有依赖耗能装置的基于模块化多电平换流器的多端柔性直流(modular multilevel converter based multi-terminal direct current,MMC-MTDC)输电系统,其盈余功率处理方案存在经济性差和能量浪费等问题。为充分发挥MMC-MTDC系统自有盈余功率消纳能力,减少对耗能装置的依赖,文中提出一种基于主从能量控制的多站极间交互消纳策略。首先,建立相应的MMC-MTDC控制模型,并对其通过能量控制实现盈余功率消纳的可行性进行分析。随后,引入MMC三维度模型,实现换流站各极能量解耦控制,并通过构建的MMC-MTDC系统简化模型,对各类型换流站开展主动能量控制设计。在此基础上,类比主从控制思想,构建适用于不同受端站极交流故障及两类盈余功率情况的主从能量时序控制逻辑,以实现各站极之间的能量裕度协调利用。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建MMC-MTDC系统仿真模型进行实验验证。仿真结果表明,所提控制策略能够在不依赖耗能装置的前提下,有效协调多站极之间的能量控制,适应多种盈余功率故障情况,成功实现故障穿越。展开更多
To enhance power flow regulation in scenarios involving large-scale renewable energy transmission via high-voltage direct current(HVDC)links and multi-infeed DC systems in load-center regions,this paper proposes a hyb...To enhance power flow regulation in scenarios involving large-scale renewable energy transmission via high-voltage direct current(HVDC)links and multi-infeed DC systems in load-center regions,this paper proposes a hybrid modular multilevel converter–capacitor-commutated line-commutated converter(MMC-CLCC)HVDC transmission system and its corresponding control strategy.First,the system topology is constructed,and a submodule configuration method for the MMC—combining full-bridge submodules(FBSMs)and half-bridge submodules(HBSMs)—is proposed to enable direct power flow reversal.Second,a hierarchical control strategy is introduced,includingMMCvoltage control,CLCC current control,and a coordinationmechanism,along with the derivation of the hybrid system’s power flow reversal characteristics.Third,leveraging the CLCC’s fast current regulation and theMMC’s negative voltage control capability,a coordinated power flow reversal control strategy is developed.Finally,an 800 kV MMC-CLCC hybrid HVDC system is modeled in PSCAD/EMTDC to validate the power flow reversal performance under a high proportion of full-bridge submodule configuration.Results demonstrate that the proposed control strategy enables rapid(1-s transition)and smooth switching of bidirectional power flow without modifying the structure of primary equipment:the transient fluctuation ofDC voltage from the rated value(UdcN)to themaximumreverse voltage(-kUdcN)is less than 5%;the DC current strictly follows the preset characteristic curve with a deviation of≤3%;the active power reverses continuously,and the system maintains stable operation throughout the reversal process.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
文摘为解决基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)在陆上交流电网故障时出现的盈余功率问题,首先计算验证了能量预警值的合理性,并设计了自适应动作能量值,解决距离和控制转换时延造成子模块过电压的问题;然后分析网侧变流器(grid-side converter,GSC)在低压穿越期间的动态输出特性,提出了基于直流电压变化率反馈的海上换流站精准降压控制用以进行风机减载;最终通过整定协同控制的逻辑与控制参数,提出了一种基于风机精准减载与子模块电容能量协同控制的低电压故障穿越策略,解决故障期间系统能量裕度利用率低与耗能装置投资大的问题。在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型验证方法有效性,并与现有方法比较。仿真结果表明,所提方法可显著减少甚至避免耗能装置的投入,且具有自适应性,可在不同故障工况下尽可能利用MMC-HVDC系统的能量裕度,尤其在故障程度较轻的工况下,能在故障消除时保留部分能量裕度,有效应对电压二次跌落,提高系统低压穿越能力。
文摘柔性直流电网的故障检测与保护研究是当前电力领域的关键技术。直流电网发生故障时,故障电流迅速上升导致电网系统设备损坏且稳定性下降,因此对故障保护系统的快速性和可靠性要求极高。通过比较线路上限流电感电压值在故障前后的变化,提出一种利用限流电感两端电压比值实现线路故障识别的方法。在PSCAD/EMTDC仿真平台建立四端模块化多电平换流器型柔性直流输电(modular multilevel converter high voltage direct current,MMC-HVDC)电网模型,对所提出的方法进行故障启动、类型识别和极线选择验证。在故障被正确识别后,相应的直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)能够正确动作并隔离故障。此外,还对系统的性能指标以及故障过渡电阻值、故障后系统的噪声、故障距离和通信误差方面因素进行可行性分析。研究结果表明,所提出的故障保护方案能够准确识别并且快速隔离故障,从而保障电网安全稳定运行。
文摘在受端交流侧发生故障时,现有依赖耗能装置的基于模块化多电平换流器的多端柔性直流(modular multilevel converter based multi-terminal direct current,MMC-MTDC)输电系统,其盈余功率处理方案存在经济性差和能量浪费等问题。为充分发挥MMC-MTDC系统自有盈余功率消纳能力,减少对耗能装置的依赖,文中提出一种基于主从能量控制的多站极间交互消纳策略。首先,建立相应的MMC-MTDC控制模型,并对其通过能量控制实现盈余功率消纳的可行性进行分析。随后,引入MMC三维度模型,实现换流站各极能量解耦控制,并通过构建的MMC-MTDC系统简化模型,对各类型换流站开展主动能量控制设计。在此基础上,类比主从控制思想,构建适用于不同受端站极交流故障及两类盈余功率情况的主从能量时序控制逻辑,以实现各站极之间的能量裕度协调利用。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建MMC-MTDC系统仿真模型进行实验验证。仿真结果表明,所提控制策略能够在不依赖耗能装置的前提下,有效协调多站极之间的能量控制,适应多种盈余功率故障情况,成功实现故障穿越。
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文摘To enhance power flow regulation in scenarios involving large-scale renewable energy transmission via high-voltage direct current(HVDC)links and multi-infeed DC systems in load-center regions,this paper proposes a hybrid modular multilevel converter–capacitor-commutated line-commutated converter(MMC-CLCC)HVDC transmission system and its corresponding control strategy.First,the system topology is constructed,and a submodule configuration method for the MMC—combining full-bridge submodules(FBSMs)and half-bridge submodules(HBSMs)—is proposed to enable direct power flow reversal.Second,a hierarchical control strategy is introduced,includingMMCvoltage control,CLCC current control,and a coordinationmechanism,along with the derivation of the hybrid system’s power flow reversal characteristics.Third,leveraging the CLCC’s fast current regulation and theMMC’s negative voltage control capability,a coordinated power flow reversal control strategy is developed.Finally,an 800 kV MMC-CLCC hybrid HVDC system is modeled in PSCAD/EMTDC to validate the power flow reversal performance under a high proportion of full-bridge submodule configuration.Results demonstrate that the proposed control strategy enables rapid(1-s transition)and smooth switching of bidirectional power flow without modifying the structure of primary equipment:the transient fluctuation ofDC voltage from the rated value(UdcN)to themaximumreverse voltage(-kUdcN)is less than 5%;the DC current strictly follows the preset characteristic curve with a deviation of≤3%;the active power reverses continuously,and the system maintains stable operation throughout the reversal process.
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。
