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常规直流输电系统改造用的混合直流输电技术

电网技术 2017年第10期41卷 3209-3215页

作者：许烽宣晓华江道灼黄晓明虞海泓陆翌裘鹏国网浙江省电力公司电力科学研究院浙江省杭州市310014 浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 国网浙江省电力公司湖州供电公司浙江省湖州市313000

基于电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的混合直流输电技术结合了LCC的经济优势和VSC的技术优势。该文针对常规直流工程改造,首先给出了受端LCC改造成真双极和伪双极VSC两... 详细信息

基于电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的混合直流输电技术结合了LCC的经济优势和VSC的技术优势。该文针对常规直流工程改造,首先给出了受端LCC改造成真双极和伪双极VSC两种主回路拓扑结构,并对两者的工程改造范围和工程改造量进行了对比分析,指出了真双极和伪双极结构作为改造拓扑的优缺点。然后,通过对国内外模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)拓扑及其变结构拓扑的调研,详细研究了5类MMC优化拓扑结构在直流故障清除、送端交流故障功率不间断、低电压运行、潮流反转等方面的技术特性以及在改造成本、运行损耗等经济方面的优劣性,并直观地对比总结了5类MMC优化拓扑的综合特性,为未来MMC技术在常规直流输电系统受端换流阀改造中的应用提供了技术参考。

关键词：常规直流混合直流电网换相换流器模块化多电平换流器改造

一种基于常规直流输电系统的混合直流改造方案

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中国电机工程学报 2017年第10期37卷 2861-2868页

作者：黄伟煌饶宏黄莹李明刘涛直流输电技术国家重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 广东省广州市510080

通过对现有的常规直流系统进行柔性化改造,将受端换流站改造为柔性直流换流站,是一种构成混合直流输电系统较为经济可行的方式。介绍了一种将现有常规直流受端换流站改造为柔性直流换流站的方案,将常规换流阀替换为柔性直流换流阀,保留... 详细信息

通过对现有的常规直流系统进行柔性化改造,将受端换流站改造为柔性直流换流站,是一种构成混合直流输电系统较为经济可行的方式。介绍了一种将现有常规直流受端换流站改造为柔性直流换流站的方案,将常规换流阀替换为柔性直流换流阀,保留并利用了原有的换流变压器、交流穿墙套管等设备,降低了改造成本。首先,对受端柔性直流换流站几种潜在的主接线方案进行了初步对比;在此基础上,对所提出的柔性化改造方案进行主回路参数设计。设计结果表明,所提出的改造方案能够显著降低对子模块电容、桥臂通流能力的要求,降低了换流阀的成本和体积。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该方案的可行性和主回路参数设计的正确性。

关键词：电网换相换流器高压直流柔性直流混合直流改造方案换流变压器

基于混合直流的受端电网黑启动方法及协调恢复策略

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工程科学与技术 2023年第1期55卷 70-79页

作者：苟洪霖江琴张英敏李保宏吴谨轶王腾鑫张敏四川大学电气工程学院四川成都610065 国网山西省电力科学研究院山西太原030002

作为直流输电的新方向,混合直流结合了传统以及柔性直流系统的优点,可在电网黑启动中发挥重要作用。为明确混合直流参与黑启动的技术条件与控制方法,针对两端电网换相换流器–模块化多电平换流器(line commutated converter–modular mu... 详细信息

作为直流输电的新方向,混合直流结合了传统以及柔性直流系统的优点,可在电网黑启动中发挥重要作用。为明确混合直流参与黑启动的技术条件与控制方法,针对两端电网换相换流器–模块化多电平换流器(line commutated converter–modular multilevel converter,LCC–MMC)混合直流输电系统,提出了受端电网大停电情况下基于混合直流的黑启动方法及受端电网协调恢复策略。根据黑启动不同恢复阶段特征,首先,明确了在起始阶段受端系统全黑情况下混合直流的启动方法,包括送端LCC换流器和MMC受端换流器的启动及控制方法。然后,针对黑启动初期的弱交流系统阶段,采用可增强系统稳定性的混合直流虚拟同步协调恢复策略;在系统达到一定强度后,提出了相应的控制策略及不同控制方式间的平滑切换方法。最后,在PSCAD/EMDTC软件中进行了仿真验证,结果表明:黑启动初期LCC采用耗能电阻启动能有效满足最小启动电流限制;MMC经限流电阻启动后采用无源网络控制可实现无源端交流电压的建立,并维持系统电压和频率在稳定范围内;在非黑启动电源机组和负荷并网后,交流系统强度改变,所提的3阶段控制切换策略能够有效实现各阶段平滑过渡,且在弱交流系统阶段采用虚拟同步控制可保证弱交流系统阶段的系统稳定性,3阶段控制策略与两阶段恢复策略相比具有显著的优势,从而验证了所提黑启动方法和协调恢复策略的有效性。

关键词：混合直流黑启动恢复阶段虚拟同步协调控制

大容量特高压多端混合直流实际运行关键特性分析

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南方电网技术 2022年第2期16卷 50-57页

作者：谢惠藩李桂源徐光虎郑炜楠李鹏刘洪涛陈秋鹏中国南方电网电力调度控制中心广州510663 南方电网科学研究院广州510663 深圳供电局有限公司广东深圳518000 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局贵阳550000

大容量特高压多端混合直流涉及多端、混合、双阀组等多种技术特点,设计难度大,运行特性复杂。结合南方电网系统特性及安稳策略,首先提出了适用于昆柳龙特高压多端直流工程的交直流故障穿越策略,并明确了穿越及恢复特性要求。接着分析了... 详细信息

大容量特高压多端混合直流涉及多端、混合、双阀组等多种技术特点,设计难度大,运行特性复杂。结合南方电网系统特性及安稳策略,首先提出了适用于昆柳龙特高压多端直流工程的交直流故障穿越策略,并明确了穿越及恢复特性要求。接着分析了工程实际运行情况,重点对直流线路故障穿越特性、交流故障穿越特性和第三站在线退站特性等关键运行控制性能进行了分析,实际运行特性充分验证了所提运行控制策略的有效性,各种故障情况下直流系统恢复性能良好,有效保证了多端特高压混合直流工程在各种故障情况下安全稳定运行。研究成果可以指导工程实际运行并为后续多端特高压混合直流工程控制功能设计提供借鉴。

关键词：多端直流混合直流交流故障穿越特性直流线路故障穿越特性在线退站

多端常规、混合直流交流故障响应特性对比研究

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南方电网技术 2019年第5期13卷 1-7页

作者：苗璐赵利刚易杨王彤龙霏姚文峰广东电网有限责任公司电力调度控制中心广州510050 南方电网科学研究院广州510663

针对多端常规直流和不同混合方式的多端混合直流在交流系统故障情况下的不同响应特性,本文介绍了多端直流输电系统一次系统以及控制系统的机电暂态建模方法,以三端直流输电系统为例,构建一送端两受端的三端直流输电系统,考虑LCC-LCC-LCC... 详细信息

针对多端常规直流和不同混合方式的多端混合直流在交流系统故障情况下的不同响应特性,本文介绍了多端直流输电系统一次系统以及控制系统的机电暂态建模方法,以三端直流输电系统为例,构建一送端两受端的三端直流输电系统,考虑LCC-LCC-LCC、LCC-VSC-LCC、LCC-VSC-VSC 3种组合形式,建立了其对应的仿真模型,研究对比了不同的多端直流组合方式在不同电压跌落程度的交流系统故障情况下的响应特性。对比结果表明,在逆变侧采用VSC换流器可以有效的减少逆变侧因为交流系统故障发生换相失败导致直流系统不能进行有效的功率传输的情况;两个逆变站同时采用VSC换流器可以更大程度的发挥VSC换流器不会发生换相失败的优势,最大限度的保证直流功率的传输;同时,VSC换流器作用的充分发挥需要多端直流输电控制系统的紧密配合。

关键词：多端直流混合直流故障响应机电暂态 LCC换流器 VSC换流器

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单开关高增益混合直流变换器的研究与实验

电力电子技术 2014年第2期48卷 40-42页

作者：张超周强周华伟江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212031

近年来微逆变器因其出色的抗局部阴影能力在光伏并网发电领域得到广泛关注,但受输入电压较低的限制,微逆变器需较高的直流电压增益才能实现并网发电。针对该特点,提出一种新型单开关高增益直流变换器,它由倍压Boost电路、反激式变换器... 详细信息

近年来微逆变器因其出色的抗局部阴影能力在光伏并网发电领域得到广泛关注,但受输入电压较低的限制,微逆变器需较高的直流电压增益才能实现并网发电。针对该特点,提出一种新型单开关高增益直流变换器,它由倍压Boost电路、反激式变换器有机结合构成:电路共用输入支路,有效地利用了变压器漏感能量,提高了系统效率;电路输出端串联向负载供电,显著提高了电路的电压增益;倍压Boost电路的构建降低了变压器的匝比,减小了漏感及二极管的电压应力;电容箝位电路有效限制了开关管的电压应力,简化了电路的设计要求。详细分析了所提拓扑的工作原理、电压增益及功率器件所承受的电压应力,给出电路设计指导性意见,并通过实验验证了所提变换器的优点。

关键词：变换器倍压电路混合直流高增益

海上风电经DR-MMC并联混合直流送出系统启动及协调控制策略

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全球能源互联网 2020年第2期3卷 117-124页

作者：程帆姚良忠谢立军梁帅徐业琰李琰王志冰中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统由于运行方式灵活、具备无源运行能力的特点,在远海风电送出工程中获得了广泛应用;基于二极管不控整流(diode rectifier,DR)的送出方式由于海上平台体积小... 详细信息

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统由于运行方式灵活、具备无源运行能力的特点,在远海风电送出工程中获得了广泛应用;基于二极管不控整流(diode rectifier,DR)的送出方式由于海上平台体积小、造价低等优点,也是海上风电送出极具潜力的备选方案,但其缺乏无源运行能力。利用MMC并联DR构成海上风电混合直流送出系统,使得海上风电机组无需加装储能装置和控制策略改造,实现无源系统的启动和运行。混合系统通过海上MMC建立海上风电场侧交流电压,实现部分风电机组并网运行并启动DR,进而实现整个系统的功率送出。对传统V/F控制MMC的并联混合直流系统有功功率倒送现象进行了机理分析。基于分析模型,提出了一种基于有功-电压下垂的协调控制策略,实现了风功率变化下MMC送出功率的控制。最后利用PSCAD/EMTDC建立了直驱海上风电场经±200 kV/800 MW混合直流输电送出的系统模型,仿真结果验证了上述启动和协调控制策略的有效性。

关键词：海上风电二极管不控整流模块化多电平换流器混合直流协调控制

LCC-VSC混合直流系统LCC换流站阀过电压研究

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电瓷避雷器 2021年第1期 90-95页

作者：王磊何慧雯王东举周姣中国电力科学研究院有限公司武汉430074 浙江大学杭州310007

LCC-VSC混合直流系统结合了LCC输送大容量电能,VSC适用于向弱交流电网系统输电且不发生换相失败的优点,使输电形式更加灵活。阀过电压是LCC直流换流站重要的一种过电压。建立了一个送端为LCC换流站,受端以MMC换流阀为换流器的VSC换流站... 详细信息

LCC-VSC混合直流系统结合了LCC输送大容量电能,VSC适用于向弱交流电网系统输电且不发生换相失败的优点,使输电形式更加灵活。阀过电压是LCC直流换流站重要的一种过电压。建立了一个送端为LCC换流站,受端以MMC换流阀为换流器的VSC换流站的直流过电压计算模型,仿真了逆变侧有无阻断二极管两种条件下混合直流系统中LCC换流站阀过电压,并结合传统两端LCC直流系统中阀过电压的产生机理,对比传统直流阀过电压计算结果,分析了阀过电压受逆变侧VSC换流站的影响机理。结果表明阻断二极管对于限制LCC换流站阀过电压具有重要作用,需要在混合直流系统中配置该类型设备以保护整流侧换流阀。

关键词：混合直流阀过电压阻断二极管

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海上风电经混合直流并网的控制策略

安徽大学学报（自然科学版） 2019年第3期43卷 51-57页

作者：王亮王海云刘中原李永钦邓王博齐方方新疆大学教育部可再生能源发电与并网控制工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830047

海上风电经混合高压直流输电系统并网,能有效融合传统高压直流及柔性直流输电系统的优点,具有广泛应用前景.分析整个系统的拓扑结构、推导相关数学模型,提出改进的协调控制策略.在PSCAD/EMTDC软件中构建相应模型,分析风速波动条件下风... 详细信息

海上风电经混合高压直流输电系统并网,能有效融合传统高压直流及柔性直流输电系统的优点,具有广泛应用前景.分析整个系统的拓扑结构、推导相关数学模型,提出改进的协调控制策略.在PSCAD/EMTDC软件中构建相应模型,分析风速波动条件下风电场的风速跟踪性能、逆变侧故障状态下采用不同控制策略时系统的暂态特性.仿真结果表明:风电场输出的有功功率、无功功率能随风速的波动而变化,系统具有良好的风速跟踪能力;改进的控制策略能有效提升系统直流电压的稳定性、抑制有功功率的波动、降低故障带来的冲击、加快恢复系统的稳定状态,适用于海上风电并网.

关键词：海上风电混合直流电压源换流器电网换相换流器暂态特性