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柔性直流换流站断面失电过电压机理与抑制方法研究

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电网技术 2021年第3期45卷 1231-1239页

作者：郭铭群苑宾郑宽国网经济技术研究院有限公司北京市昌平区102209

柔性直流换流站断面失电(section power loss,SPL)指与换流站连接的交流线路异常断开,导致换流站失去功率交换通道的情况。对于张北工程,由于换流站一级断面一般只有1~2条输电线路,二级断面线路数量也较少,柔直换流站存在一定的断面失... 详细信息

柔性直流换流站断面失电(section power loss,SPL)指与换流站连接的交流线路异常断开,导致换流站失去功率交换通道的情况。对于张北工程,由于换流站一级断面一般只有1~2条输电线路,二级断面线路数量也较少,柔直换流站存在一定的断面失电风险。研究了断面失电后柔直换流器的工作原理以及相应的交直流过电压产生机理,提出了断面失电后交直流过电压的解析计算方法;并在此基础上从控制策略、控制器参数两方面提出了抑制断面失电过电压的方法;此外,考虑空载长线路的电容效应,提出了交流线路末端发生断面失电后的过电压计算方法。在PSCAD/EMTDC中搭建了张北工程柔直电网模型,对上述研究结果进行验证,得到如下结论:直流系统功率盈余、柔直控制器饱和是导致断面失电过电压的主要原因;可通过协调控制、优化控制器参数降低断面失电引起的过电压;空载长线路电容效应导致线路末端断面失电后过电压更严苛。

关键词：断面失电柔直换流站过电压功率盈余控制器饱和空载长线路

±420 kV中国渝鄂直流背靠背联网工程系统设计

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电力系统自动化 2021年第5期45卷 175-183页

作者：潘尔生乐波梅念苑宾国网经济技术研究院有限公司北京市102209

与前期工程相比,±420 kV中国渝鄂背靠背联网工程系统设计的主要难点在于工程直流电压较高、容量较大,且故障穿越、交直流保护等要求提升,但全控电力电子器件的暂态应力配置水平有限且交流电网极端运行方式恶化。针对器件暂态应力配置... 详细信息

与前期工程相比,±420 kV中国渝鄂背靠背联网工程系统设计的主要难点在于工程直流电压较高、容量较大,且故障穿越、交直流保护等要求提升,但全控电力电子器件的暂态应力配置水平有限且交流电网极端运行方式恶化。针对器件暂态应力配置水平受限,文中提出了精确的换流器桥臂故障电流上升率计算方法、阀控过流保护的分桥臂闭锁策略、阀本体过压保护的动态过压定值策略,解决了弱器件能力下无法兼顾设备安全性和故障穿越能力的问题。针对极端运行方式下交流电网和柔性直流系统高频失稳和弱系统失稳问题,分别提出了失稳机理及解决失稳的工程实用方法。针对接入500 kV交流电网带来交流断路器失灵保护和直流差动保护的特殊要求,提出了相应的解决对策和建议。

关键词：柔性直流故障穿越高频振荡弱系统失稳交直流保护

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张北柔性直流电网盈余功率问题的耗能方法

电网技术 2020年第5期44卷 1991-1999页

作者：梅念周杨李探苑宾国网经济技术研究院有限公司北京市昌平区102209 国家电网有限公司北京市西城区100031

张北柔性直流电网工程是世界首个直流电网工程。新能源电场孤岛方式接入直流电网时,由于直流电网故障后电压、电流发展速度和通过交流安控装置切除新能源机组时间匹配困难,特别是在新能源孤岛满功率接入条件下,任何扰动都可能引起直流... 详细信息

张北柔性直流电网工程是世界首个直流电网工程。新能源电场孤岛方式接入直流电网时,由于直流电网故障后电压、电流发展速度和通过交流安控装置切除新能源机组时间匹配困难,特别是在新能源孤岛满功率接入条件下,任何扰动都可能引起直流电网的盈余功率,进而引发直流电网的大面积瘫痪。针对新能源电场孤岛方式接入直流电网的2类盈余功率问题,归纳了6种备选耗能方法。以直流可控耗能电阻、交流耗能避雷器、交流可控耗能电阻为例,对耗能方法展开理论分析,通过张北柔性直流电网工程的电磁暂态仿真验证了理论分析的正确性。结果表明,交流可控耗能电阻方法可较好地解决第1类和第2类盈余功率问题,是张北柔性直流电网工程盈余功率问题较优的解决方案。

关键词：新能源电场孤岛接入张北柔性直流电网盈余功率问题耗能方法

对称单极接线柔直系统联结变阀侧单相接地故障分析及保护

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电力系统自动化 2020年第21期44卷 116-122页

作者：梅念苑宾乐波陈钊李探国网经济技术研究院有限公司北京市102209

近年来柔性直流工程正朝着高压大容量方向发展,而相关主设备的耐压、耐流水平却难以线性提升,亟须开展故障机理的解析分析并通过故障和保护的精准配合降低主设备的暂态应力要求。以联结变压器(联结变)阀侧单相接地故障为例,给出了故障... 详细信息

近年来柔性直流工程正朝着高压大容量方向发展,而相关主设备的耐压、耐流水平却难以线性提升,亟须开展故障机理的解析分析并通过故障和保护的精准配合降低主设备的暂态应力要求。以联结变压器(联结变)阀侧单相接地故障为例,给出了故障发生后对称单极接线柔性直流系统典型测点位置电压、电流序分量以及电压、电流实测值的解析表达式,并给出了故障机理分析。在此基础上,指出了差动保护用于判别对称单极接线柔性直流系统联结变阀侧单相接地故障存在的问题,提出根据联结变接线形式采用联结变阀侧零序过压保护或联结变阀侧中性点过流保护作为联结变阀侧单相接地故障对应主保护的建议。通过实际柔性直流工程的电磁暂态仿真,验证了故障机理解析分析的正确性及建议保护的适应性。

关键词：柔性直流对称单极接线联结变压器阀侧单相接地故障故障机理保护

基于结温预估的模块化多电平换流器损耗计算方法

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电网技术 2019年第11期43卷 4115-4124页

作者：黄勇姚志王容苑宾齐磊国家电网有限公司特高压部北京市西城区100031 国网宁夏电科院宁夏回族自治区银川市750000 国网陕西省电力公司检修公司陕西省西安市710000 国网经济技术研究院有限公司北京市昌平区102209 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

随着柔性直流输电工程电压等级和输送容量的提升,模块化多电平换流器的损耗问题变得日益突出。文中基于全桥子模块工作模态分析,提出了全桥子模块的损耗等效分析方法,大大简化了实际工程中全桥拓扑、全半桥混合拓扑结构换流器的损耗计... 详细信息

随着柔性直流输电工程电压等级和输送容量的提升,模块化多电平换流器的损耗问题变得日益突出。文中基于全桥子模块工作模态分析,提出了全桥子模块的损耗等效分析方法,大大简化了实际工程中全桥拓扑、全半桥混合拓扑结构换流器的损耗计算。接着在固定结温损耗计算方法基础上,提出了结温预估损耗计算方法(简称结温预估方法),并从多种情况(改变系统工况、系统无功、器件开关频率)详细分析了结温预估方法与结温反馈方法的损耗计算相对误差,结果表明结两种计算方法所得结果基本一致,即结温预估方法具有很好的理论可行性。最后,借助于换流阀阀段运行试验平台,开展了阀段损耗测量与分析,验证了所提计算方法的正确性和有效性。相比结温反馈方法,文中所提方法更简洁,计算结果更接近实验测量值,可为高压大容量柔性直流输电系统的损耗评估奠定了基础。

关键词：模块化多电平换流器子模块损耗等效分析方法结温预估结温反馈损耗测量

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CR与CM橡胶阻燃性能及机理的研究

CR与CM橡胶阻燃性能及机理的研究

作者：苑宾青岛科技大学

学位级别：硕士

在阻燃输送带中用氯化聚乙烯橡胶(CM)替代部分氯丁橡胶(CR),可以提高加工性能,并且不降低阻燃性,而且成本更低,更加环保,但是由于技术问题,在生产上CM的用量很少。本课题的主要目的是扩大CM在阻燃输送带领域的应用,并主要研究CR和CM的... 详细信息

在阻燃输送带中用氯化聚乙烯橡胶(CM)替代部分氯丁橡胶(CR),可以提高加工性能,并且不降低阻燃性,而且成本更低,更加环保,但是由于技术问题,在生产上CM的用量很少。本课题的主要目的是扩大CM在阻燃输送带领域的应用,并主要研究CR和CM的阻燃性能及机理。通过氧指数(LOI)和酒精喷灯对试样进行阻燃性能的评价,通过热失重,分解动力学,凝聚相结构的演变,研究其分解过程和阻燃机理。实验主要包括三部分：一、研究了Sb203和ZB对CM阻燃性能的影响及机理：结果表明Sb203可以明显提高试样的LOI, ZB对LOI提高不明显,当两者并用时,LOI高于单独添加Sb203或ZB,说明两者存在协效作用。空气中CM的分解分为三个阶段：脱氯化氢,主链的分解,成碳物的分解。Sb203和ZB能够明显降低第一阶段的活化能,后者能与CM生成C-B键,提高了碳层的稳定性。二、研究了Sb203和ZB对CR阻燃性能的影响及机理。结果表明：Sb203可以明显提高试样的LOI,但是使阴燃时间增长;ZB对LOI提高不明显,但可以显著提高试样的阴燃效果;当两者并用时,LOI高于单独添加Sb2O3或ZB,说明两者存在协效作用。CR在分解过程中双键之间交联形成了苯环的结构;CR与ZB形成C-B键,提高了残炭物分解的活化能,提高了碳层的稳定性。三、研究了十溴二苯乙烷(DBDPE)和氯化石蜡70(CP-70)、聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)膨胀阻燃体系对CR/CM共混胶阻燃性能的影响。结果表明：当CR/CM以70/30的比例混合时,就可以提高阻燃效果,氧指数达到32.8%,高于单独的CR或CM;加入十份十溴二苯乙烷,氧指数达到42.2%,二十份CP-70只能达到39.8%,DBDPE的阻燃效率远高于CP-70;膨胀阻燃体系能够显著提高CR/CM的阴燃效果：OMMT协效APP/PER使LOI提高1.2%,阴燃时间缩短1min。

关键词：氯丁橡胶氯化聚乙烯橡胶阻燃 Sb2O3 热失重

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三次谐波注入对MMC运行特性的影响

高电压技术 2020年第3期46卷 1060-1068页

作者：苑宾梅念陈东李探郑抑非国网经济技术研究院有限公司北京102209 南京工程学院南京211167

目前,模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的传输容量主要受功率半导体器件通流容量的限制。一种可行的办法是通过三次谐波注入提高MMC的传输容量。为此,首先研究了三次谐波注入对系统稳态特性的影响,包括三次谐波注... 详细信息

目前,模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的传输容量主要受功率半导体器件通流容量的限制。一种可行的办法是通过三次谐波注入提高MMC的传输容量。为此,首先研究了三次谐波注入对系统稳态特性的影响,包括三次谐波注入后二倍频环流抑制控制对调制波电压以及基频电压幅值的影响,以及三次谐波注入对子模块电容电压谐波特性的影响。然后,以换流器直流侧故障为例,研究了三次谐波注入对系统暂态特性的影响。最后,在PSCAD中搭建了张北四端MMC直流电网模型,在稳态和暂态运行工况下对三次谐波注入调制策略的影响进行了仿真验证,结果表明三次谐波注入在抑制暂态故障电流以及提升传输容量方面有积极的效果,但二倍频环流抑制的投入会在一定程度上限制三次谐波注入对传输容量的提升作用。

关键词：模块化多电平换流器三次谐波注入稳态特性暂态特性直流故障

接入孤岛新能源电场的双极柔直换流站控制策略

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电网技术 2018年第11期42卷 3575-3582页

作者：梅念苑宾李探许冬李高望国网经济技术研究院有限公司

当新能源电场孤岛接入柔性直流换流站时,需要柔性直流换流站为其提供交流电压。若双极柔性直流换流站的正、负极换流单元均采用定交流电压幅值、定频率控制（简称定U/f控制）,会由于其接入同一交流母线且控制目标相同而导致系统不稳定... 详细信息

当新能源电场孤岛接入柔性直流换流站时,需要柔性直流换流站为其提供交流电压。若双极柔性直流换流站的正、负极换流单元均采用定交流电压幅值、定频率控制（简称定U/f控制）,会由于其接入同一交流母线且控制目标相同而导致系统不稳定。因此,针对大容量新能源孤岛接入的柔性直流换流站,提出双极换流单元的交流电压、频率下垂协调控制（简称双U/f下垂控制）,并与一极采用U/f控制,另外一极采用定有功功率、定无功功率控制（简称定P/Q控制）进行了对比分析。在PSCAD/EMTDC仿真环境中建立了4端柔性直流电网模型,以新能源电场出力波动、单极闭锁及受端交流系统短路故障为例对2种控制策略进行了仿真测试,验证了文中所提出控制策略的有效性。

关键词：双极柔性直流换流站孤岛新能源下垂控制柔性直流电网

基于虚拟阻抗的MMC交、直流侧故障过电流抑制方法

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中国电机工程学报 2016年第8期36卷 2103-2113页

作者：张帆许建中苑宾赵成勇新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)适用于高压大容量柔性直流输电。MMC-HVDC系统交、直流侧发生故障时产生的过电流直接影响着IGBT等电力电子器件的选型及系统安全运行,基于虚拟阻抗的过电流抑制策略可以有效对故... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)适用于高压大容量柔性直流输电。MMC-HVDC系统交、直流侧发生故障时产生的过电流直接影响着IGBT等电力电子器件的选型及系统安全运行,基于虚拟阻抗的过电流抑制策略可以有效对故障过电流进行抑制,且不影响系统的稳态运行。分别对MMC直流、交流侧故障产生的过电流机理进行分析,得出了不同电路参数对于过电流程度的影响;提出了基于虚拟阻抗的过电流抑制策略,基于通用的双闭环矢量控制策略,通过将实际电路元件的特性映射入控制系统以达到抑制故障过电流的目的;同时提出了系统故障过电流的评价指标;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了双端11电平仿真模型,仿真结果验证了基于虚拟阻抗的过电流抑制策略的有效性。

关键词：模块化多电平换流器直流侧故障交流侧故障虚拟阻抗过电流抑制