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
针对柔性直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)控制参数设计过程中存在的鲁棒性差、依赖已知电路参数、工程设计经验化等问题,提出一种基于马尔科夫转换场(Markov transiti...针对柔性直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)控制参数设计过程中存在的鲁棒性差、依赖已知电路参数、工程设计经验化等问题,提出一种基于马尔科夫转换场(Markov transition field,MTF)与深度确定性策略梯度算法(deep deterministic policy gradient,DDPG)结合的鲁棒性强、不依赖电路参数特性以及可视化的VSC-HVDC控制参数优化设计方法。首先,采用马尔科夫转换场将电路功率、电压等一维时序波形数据转换为二维马尔科夫转换场域图像并使用马尔科夫转换场损失函数(Markov transition field loss,MTFL)判断二维转换域图的数据波动性;其次,将MTFL损失函数与DDPG算法相结合,综合利用MTFL损失函数对系统输出时序数据动态特性评价能力更强的优点和DDPG算法泛化性能优秀的特点,实现VSC-HVDC系统控制参数优化;最后,通过MATLAB模拟和实验结果验证该方法的有效性。展开更多
随着电网换相型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)技术的广泛应用,交直流混联电网的谐波交互问题愈加复杂,建立LCC-HVDC小信号模型是分析换流器交直流谐波耦合特性的重要手段。为此...随着电网换相型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)技术的广泛应用,交直流混联电网的谐波交互问题愈加复杂,建立LCC-HVDC小信号模型是分析换流器交直流谐波耦合特性的重要手段。为此,基于谐波状态空间理论(harmonic state space, HSS)建立双端12脉动LCC-HVDC小信号模型,不仅考虑了LCC谐波传递特性,还考虑了换流变压器联结方式、控制链路延时等因素的影响。采用模块化思想分别建立各子系统谐波状态空间模型,通过接口矩阵连接为整体,使得LCC的谐波状态空间建模在易于扩展的同时,提高了精确度。最后,给出交直流谐波传递的具体表达式,并通过PSCAD仿真验证模型的准确性。所建模型不仅为后续扩展或接入更为复杂的系统奠定了基础,还可应用于双端LCC系统谐波交互稳定性评估和系统参数优化设计。展开更多
高比例、强随机性的可再生能源接入电网常导致交流传输线路过载,同时电力系统升级改造中构建的嵌入式柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current, VSC-HVDC)系统的可控性没有得到充分利用。为此提出了...高比例、强随机性的可再生能源接入电网常导致交流传输线路过载,同时电力系统升级改造中构建的嵌入式柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current, VSC-HVDC)系统的可控性没有得到充分利用。为此提出了一种基于功率灵敏度的嵌入式VSC-HVDC紧急控制方法,以快速缓解传输线路过载问题。首先,利用系统模型建立包含嵌入式VSC-HVDC的交流-直流功率灵敏度矩阵。然后,在实时运行中根据推导的灵敏度矩阵调整VSC-HVDC的有功功率,以应对特定的交流电网过载。在调整过程中,采用优化控制方法确保直流调整的总量最小化,同时交流线路有功功率保持在可接受的范围内。最后,通过修改的IEEE39节点系统仿真验证了该方法在多种故障工况下的有效性,可快速缓解交流线路过载并保证全网运行安全。展开更多
“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
This paper reviews the existing testing techniques for high voltage direct current(HVDC)cable systems,following as a backbone the structure of CIGRE Technical Brochure(TB)852:2021‘Recommendations for testing DC extru...This paper reviews the existing testing techniques for high voltage direct current(HVDC)cable systems,following as a backbone the structure of CIGRE Technical Brochure(TB)852:2021‘Recommendations for testing DC extruded cable systems for power transmission at a rated voltage up to 800 kV’because it has a fairly similar structure to CIGRE TB 853:2021 for lapped DC cables,and especially because of the impressive spread of HVDC extruded cables experienced worldwide in the last 25 years.The review considers development tests,pre-qualification tests,extension of qualification test,type tests(with hints at IEEE 1732-2017 for space charge measurements in the qualification of HVDC extruded cables),routine tests(with hints at IEEE 2862-2020 for routine tests of HVDC extruded cable system joints),sample tests and after installation tests.The review also analyses CIGRE TB 853 for lapped HVDC cable systems,as these cables remain unbeaten for submarine applications at the highest sea depths.The main novelties of CIGRE TB 852 and 853 with respect to previous standards for HVDC cable systems(mainly CIGRE TB 496 and IEC 62895 for extruded cables and CIGRE Electra 189:2000 for lapped cables)are put under the spotlight-with focus on the so-called temporary over-voltage tests-together with the limits and gaps of CIGRE TB 852.The main HVDC cable system testing equipment that is usually employed for electro-thermal tests is also treated.Emphasis is given to CIGRE TB 490 to treat the peculiarities of submarine cable systems,as well as to mechanical tests,having CIGRE TB 623 as a reference,with particular focus on the special sea trial tests.An example of an innovative sea trial testing procedure is shown,which is the outcome of a fruitful partnership between a cable manufacturer and the national Transmission System Operator in Italy.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
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。
文摘针对柔性直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)控制参数设计过程中存在的鲁棒性差、依赖已知电路参数、工程设计经验化等问题,提出一种基于马尔科夫转换场(Markov transition field,MTF)与深度确定性策略梯度算法(deep deterministic policy gradient,DDPG)结合的鲁棒性强、不依赖电路参数特性以及可视化的VSC-HVDC控制参数优化设计方法。首先,采用马尔科夫转换场将电路功率、电压等一维时序波形数据转换为二维马尔科夫转换场域图像并使用马尔科夫转换场损失函数(Markov transition field loss,MTFL)判断二维转换域图的数据波动性;其次,将MTFL损失函数与DDPG算法相结合,综合利用MTFL损失函数对系统输出时序数据动态特性评价能力更强的优点和DDPG算法泛化性能优秀的特点,实现VSC-HVDC系统控制参数优化;最后,通过MATLAB模拟和实验结果验证该方法的有效性。
文摘随着电网换相型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)技术的广泛应用,交直流混联电网的谐波交互问题愈加复杂,建立LCC-HVDC小信号模型是分析换流器交直流谐波耦合特性的重要手段。为此,基于谐波状态空间理论(harmonic state space, HSS)建立双端12脉动LCC-HVDC小信号模型,不仅考虑了LCC谐波传递特性,还考虑了换流变压器联结方式、控制链路延时等因素的影响。采用模块化思想分别建立各子系统谐波状态空间模型,通过接口矩阵连接为整体,使得LCC的谐波状态空间建模在易于扩展的同时,提高了精确度。最后,给出交直流谐波传递的具体表达式,并通过PSCAD仿真验证模型的准确性。所建模型不仅为后续扩展或接入更为复杂的系统奠定了基础,还可应用于双端LCC系统谐波交互稳定性评估和系统参数优化设计。
文摘高比例、强随机性的可再生能源接入电网常导致交流传输线路过载,同时电力系统升级改造中构建的嵌入式柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current, VSC-HVDC)系统的可控性没有得到充分利用。为此提出了一种基于功率灵敏度的嵌入式VSC-HVDC紧急控制方法,以快速缓解传输线路过载问题。首先,利用系统模型建立包含嵌入式VSC-HVDC的交流-直流功率灵敏度矩阵。然后,在实时运行中根据推导的灵敏度矩阵调整VSC-HVDC的有功功率,以应对特定的交流电网过载。在调整过程中,采用优化控制方法确保直流调整的总量最小化,同时交流线路有功功率保持在可接受的范围内。最后,通过修改的IEEE39节点系统仿真验证了该方法在多种故障工况下的有效性,可快速缓解交流线路过载并保证全网运行安全。
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This paper reviews the existing testing techniques for high voltage direct current(HVDC)cable systems,following as a backbone the structure of CIGRE Technical Brochure(TB)852:2021‘Recommendations for testing DC extruded cable systems for power transmission at a rated voltage up to 800 kV’because it has a fairly similar structure to CIGRE TB 853:2021 for lapped DC cables,and especially because of the impressive spread of HVDC extruded cables experienced worldwide in the last 25 years.The review considers development tests,pre-qualification tests,extension of qualification test,type tests(with hints at IEEE 1732-2017 for space charge measurements in the qualification of HVDC extruded cables),routine tests(with hints at IEEE 2862-2020 for routine tests of HVDC extruded cable system joints),sample tests and after installation tests.The review also analyses CIGRE TB 853 for lapped HVDC cable systems,as these cables remain unbeaten for submarine applications at the highest sea depths.The main novelties of CIGRE TB 852 and 853 with respect to previous standards for HVDC cable systems(mainly CIGRE TB 496 and IEC 62895 for extruded cables and CIGRE Electra 189:2000 for lapped cables)are put under the spotlight-with focus on the so-called temporary over-voltage tests-together with the limits and gaps of CIGRE TB 852.The main HVDC cable system testing equipment that is usually employed for electro-thermal tests is also treated.Emphasis is given to CIGRE TB 490 to treat the peculiarities of submarine cable systems,as well as to mechanical tests,having CIGRE TB 623 as a reference,with particular focus on the special sea trial tests.An example of an innovative sea trial testing procedure is shown,which is the outcome of a fruitful partnership between a cable manufacturer and the national Transmission System Operator in Italy.
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。
