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
“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
电压源型直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)并入弱交流电网可能产生振荡失稳现象,严重威胁电力系统安全稳定运行。VSC-HVDC结构日渐复杂,系统中同时存在多种控制策略,针对多端、多控...电压源型直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)并入弱交流电网可能产生振荡失稳现象,严重威胁电力系统安全稳定运行。VSC-HVDC结构日渐复杂,系统中同时存在多种控制策略,针对多端、多控制策略下VSC-HVDC的稳定特性还需深入研究。针对上述问题,以定直流电压/定功率混合控制的双受端VSC-HVDC系统为研究对象,探讨了系统在不同电网条件下的稳定特性。首先,分别推导了定直流电压/定功率控制策略VSC-HVDC子系统的数学模型和小信号模型,依据交直流拓扑关系构建混合控制策略下的全系统模型;其次,搭建双受端VSC-HVDC系统电磁暂态模型验证了不同运行工况下小信号模型的准确性;最后,分析了交流系统强度及联络线长度对双受端VSC-HVDC系统稳定性的影响,获得了定直流电压/定功率VSC-HVDC系统所能接受的最小电网强度,形成了系统安全稳定运行空间,并且基于MATLAB/Simulink时域仿真验证了理论分析的正确性。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
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“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。
文摘电压源型直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)并入弱交流电网可能产生振荡失稳现象,严重威胁电力系统安全稳定运行。VSC-HVDC结构日渐复杂,系统中同时存在多种控制策略,针对多端、多控制策略下VSC-HVDC的稳定特性还需深入研究。针对上述问题,以定直流电压/定功率混合控制的双受端VSC-HVDC系统为研究对象,探讨了系统在不同电网条件下的稳定特性。首先,分别推导了定直流电压/定功率控制策略VSC-HVDC子系统的数学模型和小信号模型,依据交直流拓扑关系构建混合控制策略下的全系统模型;其次,搭建双受端VSC-HVDC系统电磁暂态模型验证了不同运行工况下小信号模型的准确性;最后,分析了交流系统强度及联络线长度对双受端VSC-HVDC系统稳定性的影响,获得了定直流电压/定功率VSC-HVDC系统所能接受的最小电网强度,形成了系统安全稳定运行空间,并且基于MATLAB/Simulink时域仿真验证了理论分析的正确性。
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。
