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MMC-HVDC系统直流断线故障特性分析

电网技术 2015年第7期39卷 1825-1832页

作者：行登江吴金龙王先为姚为正西安许继电力电子技术有限公司陕西省西安市710075

在柔性直流输电系统故障特性的研究中,对直流断线故障特别是模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)-HVDC系统的直流断线故障研究很少。基于对称单极主接线形式和模块化多电平拓扑结构,提出了系统直流断线故障发展过程... 详细信息

在柔性直流输电系统故障特性的研究中,对直流断线故障特别是模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)-HVDC系统的直流断线故障研究很少。基于对称单极主接线形式和模块化多电平拓扑结构,提出了系统直流断线故障发展过程中非故障直流母线上存在故障电流的新特性。首先,分析了非故障直流母线上故障电流产生的机理;其次,按照换流站运行及控制模式的不同,从直流场、交流场和换流阀3个方面对故障电流引起的系统电压电流变化特性进行了分析,并推导了故障电流的计算表达式;再次,从继电保护的角度分析了故障电流对整个柔性直流输电系统的影响;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了双端系统进行仿真,验证了故障特性分析的正确性。

关键词：直流断线故障故障特性 MMC-HVDC 故障电流

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多端柔性直流输电系统直流电压混合控制策略

电网技术 2015年第6期39卷 1593-1599页

作者：吴金龙刘欣和王先为姚为正西安许继电力电子技术有限公司陕西省西安市710075 许继集团有限公司河南省许昌市461000

多端柔性直流输电系统的直流电压协调控制主要有直流电压偏差法和直流电压斜率法。直流电压偏差法在控制模式切换时存在较大的直流电压波动,而直流电压斜率法的有功潮流不能精确控制。针对现有方法的缺陷,提出一种直流电压混合控制策略... 详细信息

多端柔性直流输电系统的直流电压协调控制主要有直流电压偏差法和直流电压斜率法。直流电压偏差法在控制模式切换时存在较大的直流电压波动,而直流电压斜率法的有功潮流不能精确控制。针对现有方法的缺陷,提出一种直流电压混合控制策略,设计4阶混合控制器结构,阐述混合控制器配置原则和降阶变结构方法,最后搭建典型的三端柔性直流输电系统进行了仿真验证,证明了直流电压混合控制策略的直流电压接管更加平稳,并可以实现有功潮流的精确控制。

关键词：柔性直流输电多端直流输电直流电压控制直流电压偏差直流电压斜率直流电压混合控制

多馈入直流输电系统继发性换相失败影响因素分析

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高压电器 2016年第5期52卷 72-78,84页

作者：张军潘爱强吴金龙王先为西安许继电力电子技术有限公司西安710075 国家电网上海电力公司上海200437

继发性换相失败给多馈入直流输电(MIDC)系统的安全运行带来严重威胁,针对继发性换相失败影响因素的研究有着非常重要的意义。首先根据换流器工作原理并结合MIDC系统结构特点研究了继发性换相失败的发生机理;然后对继发性换相失败的两个... 详细信息

继发性换相失败给多馈入直流输电(MIDC)系统的安全运行带来严重威胁,针对继发性换相失败影响因素的研究有着非常重要的意义。首先根据换流器工作原理并结合MIDC系统结构特点研究了继发性换相失败的发生机理;然后对继发性换相失败的两个因素:换相失败引起交流电压的变化和多馈入直流输电系统耦合关系进行了详细的分析;最后在PSCAD/EMTDC中建立了MIDC系统模型,仿真分析了典型工况下MIDC系统继发性换相失败的影响因素。根据仿真结果,多馈入系统中交流故障、多馈入系统电压交互影响因子和多馈入短路比共同决定了继发性换相失败的发生。

关键词：多馈入直流输电系统继发性换相失败交流故障多馈入系统电压交互影响因子多馈入短路比

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柔性直流电网超高速保护方案研究

电网技术 2017年第6期41卷 1710-1718页

作者：姚为正行登江吴金龙王先为张军张浩许继电气股份有限公司河南省许昌市461000 西安许继电力电子技术有限公司陕西省西安市710075

柔性直流电网发生直流短路故障时,为保障非故障线路持续正常运行,需要快速隔离故障线路。传统柔性直流输电线路保护动作时间过长,无法满足速动性要求。为此首先对柔性直流电网直流短路故障特性进行分析,得到超高速保护动作时间指标;然... 详细信息

柔性直流电网发生直流短路故障时,为保障非故障线路持续正常运行,需要快速隔离故障线路。传统柔性直流输电线路保护动作时间过长,无法满足速动性要求。为此首先对柔性直流电网直流短路故障特性进行分析,得到超高速保护动作时间指标;然后借鉴常规直流超高速保护策略,考虑直流线路故障与直流母线故障的甄别方法,提出一种适用于柔直电网的超高速保护方案,采用行波保护、电压突变量保护与电流突变量保护相结合的方式实现直流短路故障的快速检测和定位,利用双端线路故障检测结果实现保护动作快速出口,能够满足直流短路故障保护的快速性要求。最后在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型对超高速保护方案进行了仿真验证。

关键词：柔性直流电网短路故障特性动作时间指标超高速保护方案

±10kV光伏直流接入线路极间短路故障协调控制策略

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高电压技术 2020年第11期46卷 3847-3855页

作者：行登江李道洋王先为杨美娟安昱辛德锋西安许继电力电子技术有限公司西安710075 许继电气股份有限公司许昌461000

为实现±10kV光伏直流接入线路极间短路故障发生后系统的快速稳定控制,避免不必要的停机操作,提出了基于故障过渡电阻判断的故障协调控制策略。首先,分析了故障过渡电阻对极间短路故障特性的影响,提取了故障电气量的变化特性;其次,利用... 详细信息

为实现±10kV光伏直流接入线路极间短路故障发生后系统的快速稳定控制,避免不必要的停机操作,提出了基于故障过渡电阻判断的故障协调控制策略。首先,分析了故障过渡电阻对极间短路故障特性的影响,提取了故障电气量的变化特性;其次,利用故障清除前后电气量的变化特性,设计了故障时间分析方法,实现了故障暂时性和永久性的判断,并产生故障清除信号;接着,以不触发其他保护动作为原则,提出了暂时性故障的恢复方案,实现了系统恢复正常运行;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了±10kV光伏直流接入系统仿真模型,对故障协调控制策略进行了仿真验证。结果表明:提出的故障协调控制策略能够辨识暂时性故障,并在故障清除后实现系统的快速恢复,提升系统的可靠性。研究结果验证了所提故障协调控制策略的正确性。

关键词：光伏直流接入极间短路故障故障过渡电阻协调控制策略故障特性恢复方案

基于负序电流前馈的星型链式STATCOM链间均压策略

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电网技术 2016年第5期40卷 1502-1508页

作者：冯宇鹏王先为吴金龙王林左广杰潘爱强西安许继电力电子技术有限公司陕西省西安市710075 许继集团有限公司河南省许昌市461000 国网上海市电力公司上海市浦东新区200437

针对星型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)在电网电压不平衡故障下链间直流母线电压不均衡的问题,首先对负序电流注入法的链间均压机理进行了理论分析,然后推导了负序dq轴电流与换流链有功功率的关系,求解... 详细信息

针对星型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)在电网电压不平衡故障下链间直流母线电压不均衡的问题,首先对负序电流注入法的链间均压机理进行了理论分析,然后推导了负序dq轴电流与换流链有功功率的关系,求解了负序dq轴电流的稳态表达式;提出了一种新的基于负序电流前馈加闭环的链间均压控制策略。仿真分析与工业样机实验结果表明,所提出的链间均压策略达到了电网不平衡故障下换流链间直流母线电压平衡的目的,并且具有实现简单,响应速度快,直流母线电压动态波动小和电流冲击小的特点。

关键词：电网不平衡星型链式STATCOM 负序电流均压策略

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混合直流输电系统过电压抑制方法研究

高压电器 2019年第7期55卷 187-194页

作者：张军吴金龙王先为胡丁文牛翀西安许继电力电子技术有限公司西安710075

混合直流输电系统中逆变站采用电压源换流器,彻底解决了换相失败问题,未来在多馈入直流输电地区发展前景非常好。过电压水平对系统的安全稳定和工程可行性非常关键,因此对于LCC-MMC混合直流输电系统过电压水平的抑制策略研究十分有必要... 详细信息

混合直流输电系统中逆变站采用电压源换流器,彻底解决了换相失败问题,未来在多馈入直流输电地区发展前景非常好。过电压水平对系统的安全稳定和工程可行性非常关键,因此对于LCC-MMC混合直流输电系统过电压水平的抑制策略研究十分有必要。文中首先研究了LCC-D-MMC混合直流输电系统的运行原理,进一步研究了过电压发生的机理;然后分析了LCC-MMC混合直流输电系统过电压影响因素,在此基础上提出了混合直流输电系统过电压抑制策略;最后在PSCAD/EMTDC软件中建立了LCC-MMC混合直流输电过电压仿真模型,对LCC-MMC过电压抑制策略进行了仿真验证。通过研究可知,MMC闭锁后存在的充电回路为混合直流输电系统过电压的主要因素,采用LCC电流指令快速响应策略可以有效的抑制系统过电压水平。

关键词：混合直流输电系统过电压水平电流指令快速响应充电回路

应用于海上风电场柔性直流接入系统的直流故障穿越协同控制策略

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电网技术 2016年第1期40卷 47-54页

作者：李道洋姚为正吴金龙王先为张军行登江西安许继电力电子技术有限公司陕西省西安市710075 许继集团有限公司河南省许昌市461000

近年来越来越多的海上风电场采用柔性直流输电的方式接入大电网。然而,传统半桥式子模块模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的拓扑特点决定了直流系统在发生直流双极短路故障时,不能有效抑制故障电流,而闭锁和交流... 详细信息

近年来越来越多的海上风电场采用柔性直流输电的方式接入大电网。然而,传统半桥式子模块模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的拓扑特点决定了直流系统在发生直流双极短路故障时,不能有效抑制故障电流,而闭锁和交流断路器跳闸会导致海上风电场脱网。为解决这一问题,提出了一种基于半桥加全桥子模块混合式MMC拓扑的协同控制策略。通过换流器的直流电压控制,在直流双极短路故障发生后,故障电流能够得到迅速抑制。为保证系统中有功功率平衡,海上风电场将根据直流电压调整输出功率限幅。该控制策略能够在不闭锁换流器的情况下进行直流故障穿越,并维持换流阀内子模块电压稳定。最后在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证该策略的可行性和有效性。

关键词：海上风电场柔性直流输电协同控制直流故障穿越

模块化混合型直流断路器开断能力影响因素分析

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高压电器 2018年第12期54卷 204-211页

作者：张军吴金龙王先为姚为正西安许继电力电子技术有限公司西安710075 许继集团有限公司河南许昌461000

基于半桥子模块拓扑的模块化多电平电压源换流器(HBSM-MMC)和直流断路器构建的柔性直流电网能够实现大规模新能源的并网和消纳,发展前景良好。柔性直流电网技术的发展主要限制于高压直流断路器,因此对高压直流断路器开断过程以及开断能... 详细信息

基于半桥子模块拓扑的模块化多电平电压源换流器(HBSM-MMC)和直流断路器构建的柔性直流电网能够实现大规模新能源的并网和消纳,发展前景良好。柔性直流电网技术的发展主要限制于高压直流断路器,因此对高压直流断路器开断过程以及开断能力影响因素的研究十分有必要。文中首先研究了适用于HBSM-MMC柔性直流电网的模块化混合型高压直流断路器运行原理;并在此基础上详细分析了模块化混合型直流断路器开断时间的影响因素;然后研究了直流断路器过电压的影响因素;最后在PSCAD/EMTDC软件对柔性直流电网中直流断路器开断能力影响因素进行了仿真验证。通过文中的研究可知,通过降低机械开关开断时间、减小转移支路电容以及调整避雷器参考电压都能够提高直流断路器的开断能力。

关键词：柔性直流电网高压直流断路器转移支路开断时间过电压