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基于桥臂调制波调整的多端柔直系统直流过电压抑制策略

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中国电力 2024年第4期57卷 171-181页

作者：彭茂兰冯雷王宇徐李清赵薇郭春义南方电网公司直流输电装备与海底电缆安全运行联合实验室(超高压输电公司电力科研院) 广东广州510663 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多端柔性直流输电系统能够实现多电源供电和多落点受电,运行方式灵活,是解决清洁能源并网和消纳问题的有效技术手段。然而当系统受端交流侧发生故障时将出现盈余功率,导致... 详细信息

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多端柔性直流输电系统能够实现多电源供电和多落点受电,运行方式灵活,是解决清洁能源并网和消纳问题的有效技术手段。然而当系统受端交流侧发生故障时将出现盈余功率,导致直流过电压问题。对此,提出一种基于桥臂调制波动态调整的多端柔直系统直流过电压抑制策略。所提策略通过在换流阀桥臂调制波中引入直流电压偏差控制,动态调整暂态期间桥臂调制波的直流电压参考值,从而减少桥臂投入的子模块数量,最终达到抑制直流过电压的目的。为验证所提控制策略的有效性,在PSCAD/EMTDC中搭建了送端光水打捆经四端柔性直流输电的外送系统,给出了所提控制策略的参数设计方法。通过设置受端交流系统不同工况,对比研究了所提控制策略投入后的系统直流过电压特性,结果表明所提控制策略可以有效抑制因受端交流侧故障引起的多端柔性直流输电系统的直流过电压。

关键词：多端柔性直流输电系统盈余功率直流过电压桥臂调制波动态调整直流电压偏差控制

基于相对等效短路比的新能源——柔直送出系统振荡风险评估

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电网与清洁能源 2024年第5期40卷 96-104页

作者：彭茂兰许诘翊严喜林冯雷谢小荣中国南方电网有限责任公司超高压输电公司电力科研院广东广州510663 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京100084

新能源基地并网系统面临与电压支撑强度密切相关的振荡稳定性问题,在海量运行方式下,逐一建立精细化模型的稳定性分析过程耗时较长。短路比指标可直观反映新能源并网系统的电压支撑强度和稳定裕度,但现有短路比无法适用于无同步机电源... 详细信息

新能源基地并网系统面临与电压支撑强度密切相关的振荡稳定性问题,在海量运行方式下,逐一建立精细化模型的稳定性分析过程耗时较长。短路比指标可直观反映新能源并网系统的电压支撑强度和稳定裕度,但现有短路比无法适用于无同步机电源的系统。为此,将短路比概念合理扩展至全电力电子化系统,基于戴维南等效网络来度量新能源-柔直送出系统电压支撑强度,进而提出了能快速评估新能源-柔直送出系统振荡风险的相对等效短路比计算方法,并阐明相对等效短路比能够全面考虑新能源场站发电功率、交流网架结构以及新能源设备变流控制系统等多重因素对振荡稳定性的影响,最后通过算例验证了相对等效短路比评估方法的有效性。

关键词：新能源场站柔性直流输电构网型控制电压支撑强度振荡稳定性相对等效短路比

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集成结温在线监测功能的IGBT智能驱动器

半导体技术 2024年第2期49卷 183-188页

作者：肖凯许琳浩王振严喜林王奇彭茂兰邹延生中国南方电网有限责任公司超高压输电公司电力科研院广州510000

结温是表征功率器件寿命的重要参数,对功率器件结温进行监测具有重要意义。基于热敏电参数法,选取对温度敏感的电参量饱和导通压降V_(CE(sat))作为研究对象,在IGBT驱动器中集成高精度结温参数测量电路,使系统可在线监测功率器件结温。... 详细信息

结温是表征功率器件寿命的重要参数,对功率器件结温进行监测具有重要意义。基于热敏电参数法,选取对温度敏感的电参量饱和导通压降V_(CE(sat))作为研究对象,在IGBT驱动器中集成高精度结温参数测量电路,使系统可在线监测功率器件结温。同时为了得到更加精准的热-电参量对应关系,通过分段拟合的方式对IGBT模块在工作状态下结温与V_(CE(sat))的关系进行数学建模。在此基础上,还设计了相应的退饱和检测电路和分级驱动电路。经过实验验证,最终解决了传统结温测量方式工程应用性差的问题,提高了参数采集精度,将热敏电参数的结温预测误差控制在±5℃以内。

关键词： IGBT 热敏电参数驱动器结温在线监测电压测量电路

基于谐波状态空间理论的12脉动换流站阻抗建模

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南方电网技术 2024年第6期18卷 1-9页

作者：王顺亮谢洋赵远马俊鹏彭茂兰刘航冯雷黄炟超四川大学电气工程学院成都610065 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州510663

为分析谐波对电网换相型换流器高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)稳定性的影响,亟需建立一个考虑谐波耦合效应的LCC-HVDC精确模型。基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,考虑频率耦合效应和控制系统建立了12脉动LCC的阻抗模型,所建交直流谐波阻抗模型能在更宽的频带与扫频结果吻合。最后通过PSCAD电磁暂态仿真结果与HSS阻抗模型计算结果对比,验证了所提出的LCC-HSS阻抗模型的正确性。LCC-HSS阻抗建模方法提高了对LCC换流站进行数学建模的精确性,且可以适应多种模式下LCC换流站阻抗建模,为LCC系统稳定性分析及参数优化提供了较为精确的模型。

关键词：谐波状态空间高压直流输电小信号模型谐波阻抗

兴安直流工程交直流系统谐振影响因素分析及其抑制措施

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电力自动化设备 2023年第2期43卷 197-202页

作者：吴健颖彭茂兰武霁阳冯雷中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心广东广州510663

针对兴安直流工程出现的谐振放大问题,研究了谐振抑制机理。基于同时考虑送、受端交流系统和直流系统的阻抗等值网络,通过频率扫描法研究等值网络的阻抗特性和谐振抑制稳定性,结果证实兴安直流工程交直流系统在特定频率附近存在谐振风险... 详细信息

针对兴安直流工程出现的谐振放大问题,研究了谐振抑制机理。基于同时考虑送、受端交流系统和直流系统的阻抗等值网络,通过频率扫描法研究等值网络的阻抗特性和谐振抑制稳定性,结果证实兴安直流工程交直流系统在特定频率附近存在谐振风险,与暂态仿真结果和现场振荡现象一致。对直流振荡特性的影响因素进行了仿真分析,提出改造直流侧网络阻抗的谐振抑制方法。仿真结果验证了所提策略对谐振抑制的有效性。最后,将所提策略应用于兴安直流工程,典型运行方式下未再出现谐振现象。

关键词：常规直流输电稳定性分析阻抗扫描谐振抑制

特高压混合三端直流输电系统换流站电流转移抑制策略

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电力自动化设备 2022年第6期42卷 126-131页

作者：彭茂兰黄曼茜刘航许建中中国南方电网超高压输电公司检修试验中心广东广州510663 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

特高压混合多端直流输电系统需要具备有效的换流站电流转移抑制策略,尤其针对阀组投退过程,应避免因过流而触发暂时性闭锁。基于特高压混合三端直流输电系统,提出了2种采用受端直流电流作为控制量的电流转移抑制策略:基于直流电流-直流... 详细信息

特高压混合多端直流输电系统需要具备有效的换流站电流转移抑制策略,尤其针对阀组投退过程,应避免因过流而触发暂时性闭锁。基于特高压混合三端直流输电系统,提出了2种采用受端直流电流作为控制量的电流转移抑制策略:基于直流电流-直流电压偏差量的电流转移抑制策略控制对象为阀组的直流电压;基于直流电流-直流功率偏差量的电流转移抑制策略控制对象为交流有功功率。然后基于PSCAD/EMTDC搭建了特高压混合三端直流输电系统的仿真模型,通过对比采用策略前、后系统的动态特性验证了所提抑制策略的有效性,并对比了2种电流转移抑制策略性能的优劣。仿真结果表明,投阀时基于直流电流-直流电压偏差量策略的抑制过流性能更为优越,退阀时基于直流电流-直流功率偏差量策略的抑制效果更为优越。

关键词：特高压混合三端直流输电系统 MMC 电流转移抑制策略阀组投退

基于无功功率注入的MMC-HVDC交流电网等值阻抗识别方法

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电力系统自动化 2023年第9期47卷 184-192页

作者：郝晓宇郭春义蒋雯彭茂兰林欣新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市102206 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心广东省广州市510663

交流电网等值阻抗反映了交流系统的强度,系统强度降低会给模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统的稳定运行带来不利影响。为规避高阻抗/低强度给交直流系统带来的安全运行风险,实现复杂多变电网等值阻抗的迅速准确检测,文中... 详细信息

交流电网等值阻抗反映了交流系统的强度,系统强度降低会给模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统的稳定运行带来不利影响。为规避高阻抗/低强度给交直流系统带来的安全运行风险,实现复杂多变电网等值阻抗的迅速准确检测,文中以包含双端模块化多电平换流器的交直流系统为研究对象,提出了一种基于无功功率扰动注入的交流电网等值阻抗在线识别方法。首先,从理论角度介绍了无功扰动注入的阻抗识别原理,分析了交流电网电阻大小以及测量表计误差对阻抗识别精度的影响,构建了基于交流母线电压信息的阻抗识别精度评价指标。然后,基于此指标提出了无功功率扰动注入量的设计原则以及基于识别精度约束的交流电网等值阻抗在线识别方法。最后,通过仿真进行验证,证明了所提方法的可行性以及阻抗识别精度的可控性。

关键词：柔性直流输电交流系统无功功率注入阻抗识别精度评价精度约束

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三端直流输电系统大地金属回线转换策略

电力自动化设备 2022年第3期42卷 142-147页

作者：刘航黄曼茜彭茂兰王海军许建中张怿宁超高压输电公司检修试验中心广东广州510663 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

针对现有三端直流输电系统大地、金属回线转换策略存在未考虑转换开关配置站点影响以及开关选型时直接采用随机数模拟精度有限的问题,提出一种将偏微分与随机数原理相结合的三端直流输电系统转换开关配置评估方法。通过循环求偏微分逐... 详细信息

针对现有三端直流输电系统大地、金属回线转换策略存在未考虑转换开关配置站点影响以及开关选型时直接采用随机数模拟精度有限的问题,提出一种将偏微分与随机数原理相结合的三端直流输电系统转换开关配置评估方法。通过循环求偏微分逐次降低目标函数中自变量个数,该方法可以准确评估不同配置方案及转换策略对应的转换开关分合能力需求,遍历取小即可明确最优回线转换开关配置站点与回线转换策略,在不影响转换功能的前提下减少工程投资。同时针对优选方案下可能存在的回线转换失败问题,提出了改变各站电流水平的应对措施。计算结果表明,在三端直流输电系统中,所提评估方法能够降低模拟精度需求并选出最优转换开关配置方案与回线转换策略。

关键词：三端直流输电系统大地金属回线转换开关随机数原理

异步联网工程柔性直流测量异常导致功率反转机理分析和优化策略研究

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电力自动化设备 2018年第8期38卷 218-223页

作者：彭茂兰南方电网超高压输电公司检修试验中心广东广州510663

云南电网与南网主网直流背靠背异步联网工程中采用了柔性直流输电技术,针对异步联网工程柔性直流因直流电压测量异常导致功率反转的问题进行了分析。在现有异步联网工程柔性直流输电系统控制器结构的基础上,通过理论分析得到了发生功率... 详细信息

云南电网与南网主网直流背靠背异步联网工程中采用了柔性直流输电技术,针对异步联网工程柔性直流因直流电压测量异常导致功率反转的问题进行了分析。在现有异步联网工程柔性直流输电系统控制器结构的基础上,通过理论分析得到了发生功率反转时测量偏差系数的临界值和功率反转期间直流电压的真实值计算方法;提出了逆变侧只采用定有功功率控制且选取整流侧和逆变侧计算的有功功率较大者作为控制器功率测量值输入的优化策略。通过异步联网工程柔性直流的EMTDC仿真模型,验证了所提优化策略的有效性和可行性。

关键词：异步联网柔性直流测量异常功率反转高压直流输电