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海上风电经柔直送出系统受端扰动自适应控制策略

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中国电力 2024年

作者：赵静波李文博朱鑫要孙庆斌郝全睿国网江苏省电力有限公司电力科学研究院山东大学电气工程学院

针对海上风电经柔直送出系统受端侧出现扰动的场景，提出了一种保证受端换流站自主运行在安全范围内并实现有功功率在多个送端换流站间合理分配的自适应控制策略，具体包括受端换流站运行限幅控制策略与送端换流站直流电压-频率自适应... 详细信息

针对海上风电经柔直送出系统受端侧出现扰动的场景，提出了一种保证受端换流站自主运行在安全范围内并实现有功功率在多个送端换流站间合理分配的自适应控制策略，具体包括受端换流站运行限幅控制策略与送端换流站直流电压-频率自适应下垂控制。当受端电网出现扰动导致受端换流站内部电气量越限时，受端换流站运行限幅控制输出用于降低虚拟电势参考值的缩减系数，约束越限电气量回归至限值之内；自适应下垂控制策略考虑送端有功功率裕度和直流电压偏差的约束，自适应调整下垂系数，进而在多个送端换流站间合理分配因受端扰动而使得风场调整的扰动功率，并减小直流电压偏差；送受端侧控制策略共同维持整个系统稳定运行。最后，在Pscad/Emtdc中搭建3端海上风电经柔直送出系统仿真模型验证了该方法的有效性与准确性。

关键词：海上风场柔性直流输电受端扰动约束条件自适应控制自适应下垂控制运行限幅控制

基于序贯Monte Carlo模拟法的MMC系统可靠性分析和维修优化

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中国电机工程学报 2023年

作者：郝加兴郝全睿丁磊山东大学电网智能化调度与控制教育部重点实验室

现有针对考虑维修时的模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)可靠性分析的研究受系统复杂结构的限制，一般对MMC系统的模型进行简化，不能直接建立系统级可靠性模型，且只能得到单个系统可靠度的指标。在考虑预防性维... 详细信息

现有针对考虑维修时的模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)可靠性分析的研究受系统复杂结构的限制，一般对MMC系统的模型进行简化，不能直接建立系统级可靠性模型，且只能得到单个系统可靠度的指标。在考虑预防性维修时，现有研究通常假设系统修复如新，忽略了未更换元件可靠度的降低对后续维修产生的影响。本文以序贯Monte Carlo模拟法为基础，对更贴合实际工程的MMC系统结构进行了可靠性定量评估，考虑预防性维修策略和桥臂冗余策略的影响，提出了考虑预防性维修的MMC系统级的模拟法可靠性建模方法，并得到多种系统级可靠性指标。在此基础上，提出了最优维修周期的确定方法，该方法分别以成本和停机时间为优化目标，分别考虑了两种不同更换策略(成批更换策略和年龄更换策略)。最后通过实例确定了不同冗余度的MMC系统级可靠性水平及最优维修周期。

关键词：序贯Monte Carlo模拟法可靠性建模定期维修模块化多电平换流器

基于MMC平均值仿真模型的损耗快速评估方法

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中国电机工程学报 2023年

作者：孙正东郝全睿电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学)

针对MMC损耗计算精度和速度难以兼顾的问题，提出一种MMC损耗快速在线评估方法。首先，基于确定的调制和电容电压平衡策略，构建开关频率曲面以反映任意稳态工况下的开关频率；其次，利用平均值模型计算开关频率上限和开关损耗功率上限... 详细信息

针对MMC损耗计算精度和速度难以兼顾的问题，提出一种MMC损耗快速在线评估方法。首先，基于确定的调制和电容电压平衡策略，构建开关频率曲面以反映任意稳态工况下的开关频率；其次，利用平均值模型计算开关频率上限和开关损耗功率上限；再次，结合计算结果和开关频率曲面，近似快速计算实际开关损耗，兼顾计算精度和计算效率；然后，考虑到损耗对仿真结果的影响，利用串联在桥臂上的受控电压源吸收的能量表征损耗，同时提出一种基于衰减函数的开关损耗注入方法，避免产生注入电压尖峰并改善注入效果。最后，在PSCAD中搭建计及损耗注入的MMC平均值仿真模型，验证所提方法的计算效率和准确性。

关键词：模块化多电平换流器损耗计算平均值模型损耗注入

混合型MMC的改进桥臂平均值与状态空间模型

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电力系统自动化 2023年第19期47卷 116-127页

作者：郭猛郝全睿李东电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 山东省济南市250061

混合型模块化多电平换流器(MMC)包含半桥与全桥子模块是MMC的通用形式。混合型MMC的常规桥臂平均值模型将半桥与全桥子模块动态视为一致,未考虑两者电容电压可能存在的差异,不能精确描述混合型MMC的动态特性。文中首先考虑半桥与全桥子... 详细信息

混合型模块化多电平换流器(MMC)包含半桥与全桥子模块是MMC的通用形式。混合型MMC的常规桥臂平均值模型将半桥与全桥子模块动态视为一致,未考虑两者电容电压可能存在的差异,不能精确描述混合型MMC的动态特性。文中首先考虑半桥与全桥子模块动态特性差异,构建等效电路;其次,提出模拟桥臂调制信号在全桥与半桥子模块间非线性分配的算法,与等效电路共同组成混合型MMC改进桥臂平均值模型。在此基础上,考虑半桥与全桥子模块电气量高次谐波,推导混合型MMC电气部分在dq同步坐标系下的微分动态方程;基于桥臂参考电压非线性分配算法和分段求解方法,推导半桥和全桥子模块等效参考电压解析表达式;建立混合型MMC在dq同步坐标系中的模块化状态空间模型。最后,以测试系统为例,在PSCAD和Simulink中对比详细开关模型与所提模型的暂稳态波形,验证了所提建模方法的有效性和准确性。

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器平均值模型等效电路非线性分配状态空间模型

含VSC-HVDC的交直流混合网络的动态潮流计算方法

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电网技术 2018年第9期42卷 2892-2899页

作者：陈域郝全睿张静电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 山东省济南市250061 浙江省电力公司浙江省杭州市310027

针对含电压源型换流器（VSC）的交直流混合网络在出现功率扰动之后的潮流计算问题,分析了VSC的各种基本控制方式,引入了VSC的虚拟同步控制。在此基础上推导了含VSC的交直流混合网络潮流模型,构建了具有通用性的交直流混合网络动态潮流... 详细信息

针对含电压源型换流器（VSC）的交直流混合网络在出现功率扰动之后的潮流计算问题,分析了VSC的各种基本控制方式,引入了VSC的虚拟同步控制。在此基础上推导了含VSC的交直流混合网络潮流模型,构建了具有通用性的交直流混合网络动态潮流算法。该算法以混合网络潮流计算的交替迭代法为基础,适用于不同的VSC控制方式。最后在包含多端VSC-HVDC的IEEE-39节点系统中验证了所提出算法的有效性。

关键词：电压源型换流器潮流计算交直流网络动态潮流

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用于高频干扰计算的HVDC换流变压器模型

电工技术学报 2008年第8期23卷 47-52页

作者：郝全睿徐政黄莹黎小林浙江大学电气工程学院杭州310027 南方电网技术研究中心广州510623

提出了两种用于换流站高频干扰计算的换流变压器模型。在传统的简单模型的基础上,考虑了换流变压器的绕组间电容和低压绕组的对地电容,提出了综合漏感和分布电容影响的改进模型,该模型在频率大于20kHz的高频段可简化为纯电容模型,同时... 详细信息

提出了两种用于换流站高频干扰计算的换流变压器模型。在传统的简单模型的基础上,考虑了换流变压器的绕组间电容和低压绕组的对地电容,提出了综合漏感和分布电容影响的改进模型,该模型在频率大于20kHz的高频段可简化为纯电容模型,同时给出了两种模型中参数的确定方法。最后给出了贵广工程的计算结果,证明所提出的两种模型是可行的。

关键词：耦合特性短路阻抗对地电容组间电容改进模型纯电容模型

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一种强制换流型混合式高压直流断路器方案

高电压技术 2019年第8期45卷 2425-2433页

作者：王辉马超郝全睿韩国庆山东大学电气工程学院济南250061 国网天津市电力公司天津300010

高压直流断路器在直流系统保护中起着重要作用。针对现有直流断路器在经济性、合闸电弧问题和快速性方面不能兼备的缺陷,提出了一种强制换流型混合式高压直流断路器拓扑。所提方案的拓扑结构中引入了1个绝缘栅双极晶体管(insulated gate... 详细信息

高压直流断路器在直流系统保护中起着重要作用。针对现有直流断路器在经济性、合闸电弧问题和快速性方面不能兼备的缺陷,提出了一种强制换流型混合式高压直流断路器拓扑。所提方案的拓扑结构中引入了1个绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT),用来配合隔离开关进行合闸操作;引入二极管组并将平波电抗器均分在断路器两侧,以减小对避雷器的压力,延长避雷器的使用寿命;电力电子支路用子模块级联拓扑,避开了大规模IGBT动态均压的技术难题。基于所提拓扑设计了10kV直流断路器,对正常运行以及故障切除、故障恢复合闸下的运行情况进行了分析及仿真,同时与含ABB方案的两种典型方案进行了比较。仿真结果表明:基于所提拓扑的直流断路器最快切除故障电流时间为3.63 ms,开断电流容量为4.09 kA,正常合闸机械支路端电压为0,实现了无弧合闸,IGBT使用数量较ABB方案减半,避雷器吸收能量较传统方案减半,经济性较好,符合直流断路器性能要求。该结果验证了所提拓扑结构具备可行性。

关键词：直流电网混合式直流断路器强制换流短路故障拓扑结构

HVDC换流站PLC滤波器设计中的噪声源模型

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高电压技术 2008年第1期34卷 107-112,147页

作者：郝全睿徐政黎小林黄莹浙江大学电气工程学院杭州310027 南方电网技术研究中心广州510623

为设计好HVDC换流站载波噪声滤波器,研究了换流站载波噪声源模型。在分析了换流阀换相产生高频噪声的基本原理后,采用带缓冲回路的换流阀等效模型,用PSCAD/EMTDC仿真贵广工程,得到噪声源的频谱曲线,确定了影响噪声强度的主要因素;修正... 详细信息

为设计好HVDC换流站载波噪声滤波器,研究了换流站载波噪声源模型。在分析了换流阀换相产生高频噪声的基本原理后,采用带缓冲回路的换流阀等效模型,用PSCAD/EMTDC仿真贵广工程,得到噪声源的频谱曲线,确定了影响噪声强度的主要因素;修正并验证了确定噪声源强度的经验模型,给出了修正后经验模型中各物理量的计算方法。以贵广工程为例,将修正经验频谱、仿真频谱与文献中给出的实际频谱对比,结果表明,修正经验模型能较为准确地得出换流站噪声源的频谱特性。

关键词：高压直流输电换流站电力线载波频谱 PSCAD/EMTDC 换相过程快速傅里叶分解

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模块化多电平换流器的可靠性维修周期优化

高电压技术 2020年第10期46卷 3429-3439页

作者：韩晓云郝全睿许烽李东山东大学电网智能化调度与控制教育部重点实验室济南250061 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是柔性直流输电工程中的关键设备,为了提高其输电的可靠性并降低长期运行成本,对MMC的可用度与维修策略展开了研究。首先基于马尔科夫模型,将MMC作为可修系统推导了MMC可用度评估... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是柔性直流输电工程中的关键设备,为了提高其输电的可靠性并降低长期运行成本,对MMC的可用度与维修策略展开了研究。首先基于马尔科夫模型,将MMC作为可修系统推导了MMC可用度评估参数;其次针对定期维修问题,建立了基于年龄更换和成批更换策略的最小费用模型与最小停机时间模型;最后通过算例,得出了不同维修策略下MMC的最优维修周期,及最优维修周期关于故障率等参数的灵敏度。结果表明:随着维修周期的增长,费用成本与停机时间皆先降后升,平衡预防性维修成本与故障停机损失可取得最优维修周期,选取合适的维修周期可显著降低运行成本与故障频率。该结果可为MMC的稳定运行与定期维修问题提供参考。

关键词：模块化多电平换流器马尔科夫模型可用度维修策略灵敏度