柔性直流输电系统中,直流故障的分析与判别是柔直系统中亟待解决的重要问题。为了更好地分析故障特征,推导出一种多端柔性直流输电网(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-MTDC)的母线侧简化电路故障计算方法...柔性直流输电系统中,直流故障的分析与判别是柔直系统中亟待解决的重要问题。为了更好地分析故障特征,推导出一种多端柔性直流输电网(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-MTDC)的母线侧简化电路故障计算方法,并分析了母线侧单极接地故障和极间短路故障的故障特征,在此基础上设计了一种适用于多端柔性直流输电网的故障判别方案和保护措施。该判别方案通过故障启动判据、故障区域判别和故障类型判别3个模块进行故障判定,采用了故障电压瞬时跌落值与系统电压之差及故障线路电流值作故障特征量,整套判别方案不受其他元件参数、故障位置等因素的影响,将Spearman相关性分析与传统电气故障区域判别相结合,准确判定系统区内外故障的同时,解决了故障区域判别中受线路各参数干扰导致误判的问题,仿真测试验证了本保护方案的可行性。展开更多
为快速平稳的启动基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(modular multilevel converter-multi-terminal direct current,MMC-MTDC),避免各站启动时序配合不当引起大的电气冲击甚至启动失败,提出了MMC-MTDC系统协调启动控制策...为快速平稳的启动基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(modular multilevel converter-multi-terminal direct current,MMC-MTDC),避免各站启动时序配合不当引起大的电气冲击甚至启动失败,提出了MMC-MTDC系统协调启动控制策略。首先,指出MMC存在交流侧、直流侧和交直流侧混合3种预充电方式,基于其充电机理,设计了预充电方式识别方法,提出了可将子模块充电至额定电压的闭环均压充电策略;其次,研究了多端系统启动时序的有效配合方案,提出了基于直流电压斜坡控制方式的并联式MMC-MTDC系统协调启动控制策略;最后,通过Matlab/Simulink构建三端系统进行仿真。结果表明:闭环均压充电方法能自动适应MMC 3种预充电方式,使子模块平稳充电至额定值;协调启动策略则能很好的实现多端系统平稳解锁。展开更多
直流线路单极接地故障是基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的多端直流(multiterminal high voltage direct current,MTDC)输电系统最常见的故障类型,分析其故障电流暂态特性对于故障类型的判断、保护配置的设计...直流线路单极接地故障是基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的多端直流(multiterminal high voltage direct current,MTDC)输电系统最常见的故障类型,分析其故障电流暂态特性对于故障类型的判断、保护配置的设计、系统参数的优化具有较大的工程意义。提出了一种适用于MMC-MTDC输电系统处于单极接地故障下,故障电流的计算方法。首先完整分析了多端直流系统单极接地故障演化机理;然后对单个换流站进行简化等效,进而将多端直流系统简化为RLC等效电路;根据基尔霍夫定律推导出故障前系统的状态方程;故障发生后,通过修改故障前状态方程中的状态变量及系数矩阵,用微分方程数值解的方法求解状态方程,进而求得故障电流。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上,搭建了三端MMC直流输电模型,仿真结果验证了故障电流计算方法具有较高的精确度。展开更多
基于模块化多电平换流器的多端高压直流输电(modular multilevel converter based multi-terminal high voltage direct current,MMC-MTDC)系统中各个换流站的控制对整个系统电压和功率的稳定是至关重要的。基于电压与功率的关系进行设...基于模块化多电平换流器的多端高压直流输电(modular multilevel converter based multi-terminal high voltage direct current,MMC-MTDC)系统中各个换流站的控制对整个系统电压和功率的稳定是至关重要的。基于电压与功率的关系进行设计的传统下垂控制器无法实现受端换流站之间的功率分配。针对这一问题,提出了一种基于电压下垂特性的多端组网协调控制策略。对MMC型换流站数学模型进行了详细地分析并根据多端直流组网结构的特点,推导出各换流站之间电压和电流关系。基于换流站U-I特性曲线,设计了电压外环控制器,通过改变U-I特性曲线的斜率即可实现换流站之间的功率分配。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了四端模型,仿真结果显示,通过调整U-I特性曲线斜率即可实现受端换流站功率按既定要求分配,验证了该控制策略的正确性和有效性。展开更多
在基于MMC的新能源多端柔性直流并网系统(Multi-Terminal Flexible DC Transmission System,MTDC)中,传统下垂控制的下垂系数单一,难以适应复杂的扰动工况,影响系统运行的稳定性。因此,以直流电压裕度跟踪为基础,对传统下垂控制进行改...在基于MMC的新能源多端柔性直流并网系统(Multi-Terminal Flexible DC Transmission System,MTDC)中,传统下垂控制的下垂系数单一,难以适应复杂的扰动工况,影响系统运行的稳定性。因此,以直流电压裕度跟踪为基础,对传统下垂控制进行改进。通过在下垂系数中加入直流电压裕度校正因子,利用换流站实时直流电压偏差数据进行自适应调节,使系统直流电压在接近电压裕度上限时自动减小,保证系统在受到功率扰动或者换流站故障时直流电压稳定分布及有功功率合理分配。最后,建立四端新能源柔性直流并网系统仿真模型,并通过算例验证了控制策略在"N-1"故障下的有效性。展开更多
为解决多端直流输电系统(multi-terminal direct current,MTDC)存在能量冲击,影响系统的正常启动的问题,提出一种智能协调启动控制策略。变电站采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC),在MMC的预充电的过程中存在预...为解决多端直流输电系统(multi-terminal direct current,MTDC)存在能量冲击,影响系统的正常启动的问题,提出一种智能协调启动控制策略。变电站采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC),在MMC的预充电的过程中存在预充电“先发优势”的问题,为此搭建了五端MMC-MTDC系统的预充电与协调启动模型,针对几种典型的MMC-MTDC系统故障进行分析,提出智能故障恢复快速启动控制策略,仿真验证结果表明:所提出的控制策略能够有效降低启动时的暂态能量冲击,现场测试结果与预期结果一致。展开更多
Multi-terminal direct current based on a modular multilevel converter(MMC-MTDC)has received more attention due to the advantages of large capacity and high flexibility.However,the current traveling wave protection sch...Multi-terminal direct current based on a modular multilevel converter(MMC-MTDC)has received more attention due to the advantages of large capacity and high flexibility.However,the current traveling wave protection schemes adopted by the MMC-MTDC DC project are not sufficiently sensitive to high-impedance faults.To solve this problem,this paper first analyzes the characteristics of the first traveling wave of the fault on the DC transmission line and derives the expressions of the first traveling wave of the fault when the DC transmission line has an internal and external fault.Subsequently,the line frequency characteristic is used to simplify the traveling wave expression and construct the fault coefficient.Finally,the principle of single-ended traveling wave protection based on the fault coefficient is proposed.Simulation results show that the protection principle has a strong ability to withstand transition resistance and noise interference.展开更多
与传统柔性直流输电系统相比,基于模块化多电平变换器的多端柔性直流输电系统(modular multi-level converter based multi-terminal high voltage direct current,MMC-MTDC)因子模块数量更大、结构更复杂、运行状态更多,使其可靠性建...与传统柔性直流输电系统相比,基于模块化多电平变换器的多端柔性直流输电系统(modular multi-level converter based multi-terminal high voltage direct current,MMC-MTDC)因子模块数量更大、结构更复杂、运行状态更多,使其可靠性建模更具挑战。该文提出一种考虑模块冗余和系统状态的MMC-MTDC可靠性的蒙特卡洛分析方法。首先,以可靠性框图法为基础,建立考虑模块冗余的换流阀可靠性模型,并进一步构建了考虑多设备影响的换流站可靠性模型。其次,在实际运行的多状态转移过程分析基础上,建立了考虑状态转移持续时间的MMC-MTDC概率密度模型,提出了基于蒙特卡洛的MMC-MTDC可靠性模型求解方法。最后,以某实际±200kV的MMC-MTDC系统为例,对多运行方式下的状态概率、状态持续时间及状态频率等可靠性指标进行了求解,研究可为多端柔性直流输电系统可靠性分析提供一定的参考。展开更多
文摘柔性直流输电系统中,直流故障的分析与判别是柔直系统中亟待解决的重要问题。为了更好地分析故障特征,推导出一种多端柔性直流输电网(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-MTDC)的母线侧简化电路故障计算方法,并分析了母线侧单极接地故障和极间短路故障的故障特征,在此基础上设计了一种适用于多端柔性直流输电网的故障判别方案和保护措施。该判别方案通过故障启动判据、故障区域判别和故障类型判别3个模块进行故障判定,采用了故障电压瞬时跌落值与系统电压之差及故障线路电流值作故障特征量,整套判别方案不受其他元件参数、故障位置等因素的影响,将Spearman相关性分析与传统电气故障区域判别相结合,准确判定系统区内外故障的同时,解决了故障区域判别中受线路各参数干扰导致误判的问题,仿真测试验证了本保护方案的可行性。
文摘直流线路单极接地故障是基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的多端直流(multiterminal high voltage direct current,MTDC)输电系统最常见的故障类型,分析其故障电流暂态特性对于故障类型的判断、保护配置的设计、系统参数的优化具有较大的工程意义。提出了一种适用于MMC-MTDC输电系统处于单极接地故障下,故障电流的计算方法。首先完整分析了多端直流系统单极接地故障演化机理;然后对单个换流站进行简化等效,进而将多端直流系统简化为RLC等效电路;根据基尔霍夫定律推导出故障前系统的状态方程;故障发生后,通过修改故障前状态方程中的状态变量及系数矩阵,用微分方程数值解的方法求解状态方程,进而求得故障电流。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上,搭建了三端MMC直流输电模型,仿真结果验证了故障电流计算方法具有较高的精确度。
文摘基于模块化多电平换流器的多端高压直流输电(modular multilevel converter based multi-terminal high voltage direct current,MMC-MTDC)系统中各个换流站的控制对整个系统电压和功率的稳定是至关重要的。基于电压与功率的关系进行设计的传统下垂控制器无法实现受端换流站之间的功率分配。针对这一问题,提出了一种基于电压下垂特性的多端组网协调控制策略。对MMC型换流站数学模型进行了详细地分析并根据多端直流组网结构的特点,推导出各换流站之间电压和电流关系。基于换流站U-I特性曲线,设计了电压外环控制器,通过改变U-I特性曲线的斜率即可实现换流站之间的功率分配。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了四端模型,仿真结果显示,通过调整U-I特性曲线斜率即可实现受端换流站功率按既定要求分配,验证了该控制策略的正确性和有效性。
文摘在基于MMC的新能源多端柔性直流并网系统(Multi-Terminal Flexible DC Transmission System,MTDC)中,传统下垂控制的下垂系数单一,难以适应复杂的扰动工况,影响系统运行的稳定性。因此,以直流电压裕度跟踪为基础,对传统下垂控制进行改进。通过在下垂系数中加入直流电压裕度校正因子,利用换流站实时直流电压偏差数据进行自适应调节,使系统直流电压在接近电压裕度上限时自动减小,保证系统在受到功率扰动或者换流站故障时直流电压稳定分布及有功功率合理分配。最后,建立四端新能源柔性直流并网系统仿真模型,并通过算例验证了控制策略在"N-1"故障下的有效性。
文摘为解决多端直流输电系统(multi-terminal direct current,MTDC)存在能量冲击,影响系统的正常启动的问题,提出一种智能协调启动控制策略。变电站采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC),在MMC的预充电的过程中存在预充电“先发优势”的问题,为此搭建了五端MMC-MTDC系统的预充电与协调启动模型,针对几种典型的MMC-MTDC系统故障进行分析,提出智能故障恢复快速启动控制策略,仿真验证结果表明:所提出的控制策略能够有效降低启动时的暂态能量冲击,现场测试结果与预期结果一致。
基金supported by the National Natural Science Foundation of China-State Grid Joint Fund for Smart Grid(No.U2066210).
文摘Multi-terminal direct current based on a modular multilevel converter(MMC-MTDC)has received more attention due to the advantages of large capacity and high flexibility.However,the current traveling wave protection schemes adopted by the MMC-MTDC DC project are not sufficiently sensitive to high-impedance faults.To solve this problem,this paper first analyzes the characteristics of the first traveling wave of the fault on the DC transmission line and derives the expressions of the first traveling wave of the fault when the DC transmission line has an internal and external fault.Subsequently,the line frequency characteristic is used to simplify the traveling wave expression and construct the fault coefficient.Finally,the principle of single-ended traveling wave protection based on the fault coefficient is proposed.Simulation results show that the protection principle has a strong ability to withstand transition resistance and noise interference.
文摘与传统柔性直流输电系统相比,基于模块化多电平变换器的多端柔性直流输电系统(modular multi-level converter based multi-terminal high voltage direct current,MMC-MTDC)因子模块数量更大、结构更复杂、运行状态更多,使其可靠性建模更具挑战。该文提出一种考虑模块冗余和系统状态的MMC-MTDC可靠性的蒙特卡洛分析方法。首先,以可靠性框图法为基础,建立考虑模块冗余的换流阀可靠性模型,并进一步构建了考虑多设备影响的换流站可靠性模型。其次,在实际运行的多状态转移过程分析基础上,建立了考虑状态转移持续时间的MMC-MTDC概率密度模型,提出了基于蒙特卡洛的MMC-MTDC可靠性模型求解方法。最后,以某实际±200kV的MMC-MTDC系统为例,对多运行方式下的状态概率、状态持续时间及状态频率等可靠性指标进行了求解,研究可为多端柔性直流输电系统可靠性分析提供一定的参考。
