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基于限流式混合直流断路器的多端柔性直流线路高敏度单端量保护

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电网技术 2022年第6期46卷 2393-2401页

作者：甄永赞丰乾元苏宁赛杨荆宜华北电力大学电气与电子工程学院河北省保定市071003 国网湖北省电力有限公司超高压公司变电检修中心湖北省武汉市430050

多端柔性直流输电系统在继电保护方面面临的主要问题在于如何快速识别直流线路故障。阿西亚.布朗.勃法瑞有限公司(Asea Brown Boveri Ltd.,ABB)提出的极波保护原理灵敏度较低,直接应用于多端柔性直流输电系统的效果需要特别关注。因此,... 详细信息

多端柔性直流输电系统在继电保护方面面临的主要问题在于如何快速识别直流线路故障。阿西亚.布朗.勃法瑞有限公司(Asea Brown Boveri Ltd.,ABB)提出的极波保护原理灵敏度较低,直接应用于多端柔性直流输电系统的效果需要特别关注。因此,该文针对限流式混合直流断路器构成的边界特性,对ABB极波保护中的极波变化率进行矢量或矩阵拓展,构建极波广义变化率,并利用得到的极波变化率作为保护动作的判据。通过PSCAD/EMTDC搭建三端柔性直流输电系统,验证了改进的高敏度算法对于多端柔性直流输电系统接地故障识别的可靠性。算例表明,该极波广义变化率算法对于保护区域内的接地故障识别有较高的灵敏性和速动性,能够在0.1 ms时间尺度识别区内故障。

关键词：多端柔性直流极波保护极波变化率矩阵拓展

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多端柔性直流系统功率传输边界关键参数分析

电力系统及其自动化学报 2020年第9期32卷 68-76页

作者：刘垚裴玮邓卫孔力中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院洁净能源创新研究院大连116023

多端柔性直流技术是构建未来能源网络的关键技术之一。多端柔性直流系统的传输功率与系统参数间存在复杂的耦合关系。为了研究影响系统功率传输边界的关键因素,通过建立系统小信号模型,采用特征值法对系统振荡模态、灵敏度进行分析计算... 详细信息

多端柔性直流技术是构建未来能源网络的关键技术之一。多端柔性直流系统的传输功率与系统参数间存在复杂的耦合关系。为了研究影响系统功率传输边界的关键因素,通过建立系统小信号模型,采用特征值法对系统振荡模态、灵敏度进行分析计算,分析得出影响多端系统传送功率容量的关键参数及变化规律。最后,利用电磁模型进行仿真验证,结果表明所提方法能够指出造成系统传输功率越界的关键因素,并给出了相应改进设计方案。

关键词：多端柔性直流传输容量小干扰稳定性特征值灵敏度

基于短时能量的多端柔性直流单极接地故障线路识别方法

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电网技术 2016年第3期40卷 689-695页

作者：毕天姝王帅贾科周泽昕李伟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 中国电力科学研究院北京市海淀区100192

采用小电流接地方式的模块化多电平多端柔性直流输电系统(MMC based multi-terminal HVDC,MMC-MTDC)发生直流线路单极接地后,所有非故障极线路电压升高为额定值的2倍,威胁线路和设备安全,因此,需要快速识别并切除故障线路,以恢复MMC-MTD... 详细信息

采用小电流接地方式的模块化多电平多端柔性直流输电系统(MMC based multi-terminal HVDC,MMC-MTDC)发生直流线路单极接地后,所有非故障极线路电压升高为额定值的2倍,威胁线路和设备安全,因此,需要快速识别并切除故障线路,以恢复MMC-MTDC系统的正常运行。而小电流接地方式的MMC-MTDC系统单极接地后,无稳态故障电流,且各直流线路稳态电压基本相同,无法依靠稳态电压、电流量来识别故障线路。分析了MMC-MTDC单极接地时线路对地电容电流暂态变化特性,提出采用线路两端的暂态差流作为区分故障线路和非故障线路的依据;进一步通过计算线路两端差流的短时能量来扩大故障线路和非故障线路的差异,减少暂态过程对故障线路识别的影响,达到可靠识别故障线路的目的。在PSCAD中搭建四端MMCMTDC系统进行仿真,结果表明故障线路两端差流短时能量远大于非故障线路两端差流短时能量,并且该故障线路差动电流短时能量波动较小,能可靠识别接地线路。

关键词：多端柔性直流单极接地故障线路识别电容电流短时能量

舟山多端柔性直流输电示范工程典型运行方式分析

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电网技术 2016年第6期40卷 1751-1758页

作者：凌卫家孙维真张静董云龙国网浙江省电力公司浙江省杭州市310027 南京南瑞继保电气有限公司江苏省南京市211102

舟山多端柔性直流输电示范工程是世界范围内首个五端柔性直流输电工程,在不同条件下运行方式复杂多变。首先简要介绍了舟山交直流混联电网特点及示范工程定位;然后分析了示范工程典型运行方式和部分高级功能,如多换流站协调控制功能、... 详细信息

舟山多端柔性直流输电示范工程是世界范围内首个五端柔性直流输电工程,在不同条件下运行方式复杂多变。首先简要介绍了舟山交直流混联电网特点及示范工程定位;然后分析了示范工程典型运行方式和部分高级功能,如多换流站协调控制功能、联网模式与孤岛模式平滑切换等功能;最后介绍了示范工程现场试验和实际运行情况。运行实践表明,示范工程运行方式灵活,显著提高了舟山电网特别是舟山北部电网供电可靠性,经济效益和社会效益显著。

关键词：多端柔性直流运行方式协调控制策略联网孤岛转换交直流混联电网运行实绩

弱交流/多端柔性直流混联的群岛电网有功/无功联合优化

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电力自动化设备 2020年第4期40卷 132-137,184页

作者：王晓辉李澍钟宇军李程陆丹丹贾科刘栋石访山东大学电网智能化调度与控制教育部重点实验室山东济南250061 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司浙江舟山316021 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国网经济技术研究院有限公司北京102209

传统群岛交流电网通常较为薄弱,面临着海底电缆充电功率较大、系统状态接近稳定极限、设备投切频繁且使用寿命较短等多项挑战。多端柔性直流输电(VSC-MTDC)技术较适用于群岛供电场景,弱交流/多端柔性直流混联逐步成为群岛供电的新模式... 详细信息

传统群岛交流电网通常较为薄弱,面临着海底电缆充电功率较大、系统状态接近稳定极限、设备投切频繁且使用寿命较短等多项挑战。多端柔性直流输电(VSC-MTDC)技术较适用于群岛供电场景,弱交流/多端柔性直流混联逐步成为群岛供电的新模式。在群岛弱交流电网中,有功和无功功率的传输特性相互关联,电压幅值差不只与无功传送有关,相角差也不仅与有功传送相关。提出一种有功/无功联合优化策略,借助电压源换流器(VSC)调节有功功率和无功功率输出的能力,实现VSC-MTDC的可控输出与并列运行交流电网中措施之间的优化协调,建立了考虑网络损耗、设备投切成本和系统稳定裕度等的多目标优化模型,并采用遗传算法进行求解。结合群岛电网的实际运行需求,依托浙江舟山±200kV五端柔性直流示范工程的仿真案例,验证所提优化策略的有效性,并通过经济和稳定指标的比较,证实了有功/无功联合优化优于单一的优化策略。

关键词：群岛电网交直流混联电网有功/无功联合优化多目标优化遗传算法多端柔性直流

含多端柔性直流的大电网潮流联立计算方法研究

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电网技术 2016年第4期40卷 1025-1029页

作者：李传栋王建明印永华国网福建省电力有限公司电力科学研究院福建省福州市350007 中国电力科学研究院北京市海淀区100192

多端柔性直流具有控制灵活、可接入性强、损耗低和可靠性高等优点,是解决新能源消纳问题的有效途径。潮流计算是大电网分析的基础,但是交替求解方法在某些情况下收敛性较差。为改善含多端柔性直流的大电网潮流计算的收敛性,文章给出了... 详细信息

多端柔性直流具有控制灵活、可接入性强、损耗低和可靠性高等优点,是解决新能源消纳问题的有效途径。潮流计算是大电网分析的基础,但是交替求解方法在某些情况下收敛性较差。为改善含多端柔性直流的大电网潮流计算的收敛性,文章给出了直流电网模型方程,采用直流系统和交流系统方程联立求解的思路,设计了大电网潮流联立求解计算的流程和方法,提出统一方程维数、切换方程类型的处理方式解决节点控制类型变化引起的雅可比矩阵维数变化问题。采用MATLAB编程实现了提出的算法,并利用含浙江舟山五端柔性直流的大电网实际算例与交替求解方法进行分析比较,结果验证了所提方法的正确性以及收敛快、精度高、适应性强的优点。

关键词：多端柔性直流潮流计算联立求解舟山直流

多端柔性直流系统启动回路设备选型与启动策略

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南方电网技术 2015年第4期9卷 68-74页

作者：卢毓欣赵晓斌黄莹黎小林南方电网科学研究院广州510080

启动回路设备选型及启动策略设计是多端柔性直流系统设计的关键问题。对于采用模块化多电平技术的多端柔性直流系统,通过对启动充电不控整流过程的理论分析,结合PSCAD/EMTDC仿真计算验证,提出了多端柔直系统启动电阻、联接变压器中性点... 详细信息

启动回路设备选型及启动策略设计是多端柔性直流系统设计的关键问题。对于采用模块化多电平技术的多端柔性直流系统,通过对启动充电不控整流过程的理论分析,结合PSCAD/EMTDC仿真计算验证,提出了多端柔直系统启动电阻、联接变压器中性点电阻及启动电阻旁路开关等设备的技术要求。分析了设备参数与不同运行方式、启动策略的关系,提出了各种启动方式下的优化启动策略。研究结论已被南澳多端柔直示范工程采用。

关键词：多端柔性直流不控整流运行方式启动策略启动电阻中性点电阻旁路开关

含抽蓄电站的多端柔性直流电网风光接入容量配比优化方法

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中国电力 2019年第4期52卷 32-40页

作者：李湃黄越辉王跃峰李水旺中国电力科学研究院有限公司新能源与储能运行控制国家重点实验室北京100192 西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

针对含风、光、抽蓄电站的多端柔性直流电网,协调规划其风光接人容量配比,可以充分利用不同类型电源的互补作用,实现大规模新能源的平稳送出和消纳。提出基于时序生产模拟的多端柔性直流电网风光接入容量配比优化方法,以发电清洁性最优... 详细信息

针对含风、光、抽蓄电站的多端柔性直流电网,协调规划其风光接人容量配比,可以充分利用不同类型电源的互补作用,实现大规模新能源的平稳送出和消纳。提出基于时序生产模拟的多端柔性直流电网风光接入容量配比优化方法,以发电清洁性最优为目标,综合考虑柔性直流电网运行限制、新能源弃电率、负荷调峰需求和抽蓄电站运行限制等约束条件,建立适应于多端柔性直流电网的风光接入容量配比优化模型。以新能源全年出力为输入,通过时序生产模拟仿真开展模型优化计算,确定各送端换流站的风光最优接入容量配比。以某四端柔性直流电网为例开展仿真测试,结果显示所提出模型能够充分利用风光的互补作用和抽蓄电站的调节作用得到最优的风光接入容量配比,验证了所提方法的有效性和工程实用性。

关键词：多端柔性直流风光接入容量配比时序生产模拟抽蓄电站混合整数线性规划

多端柔性直流参与的群岛弱交流电网有功—无功联合优化

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多端柔性直流参与的群岛弱交流电网有功—无功联合优化

作者：李澍山东大学

学位级别：硕士

受限于地理条件,群岛交流电网往往强度较弱,在运行中面临着各种挑战。例如网络架构较为脆弱,有功无功耦合程度较高,调整运行方式的手段有限。各岛负荷以交流海底电缆相互联络,海缆无功充电功率较大,带来较大的过电压风险,同时降低了系... 详细信息

受限于地理条件,群岛交流电网往往强度较弱,在运行中面临着各种挑战。例如网络架构较为脆弱,有功无功耦合程度较高,调整运行方式的手段有限。各岛负荷以交流海底电缆相互联络,海缆无功充电功率较大,带来较大的过电压风险,同时降低了系统的稳定程度。岛上负荷的峰谷特性通常较为明显,导致补偿设备投切频繁,系统损耗和设备折旧不可忽略。群岛电网的独特属性为多端柔性直流（VSC-MTDC）的应用创造了典型场景。然而,目前很多投入运营的交直流混联群岛电网的功率分配策略不够合理,未能充分利用柔直的灵活调整能力。同时,风电等具有出力随机性的新能源的接入,使潮流分布具有了概率特性,也在很大程度上影响了多端直流的运行裕度。VSC-MTDC能够灵活调整交直流系统之间交换的有功和无功,可以为并行的群岛弱交流提供较强支撑,改善交流网络的潮流分布和电压水平,提高电网供电的可靠性,借助多端柔直缓解传统群岛电网的运行压力成为可能。本文结合群岛电网面临的特殊运行挑战,探讨VSC-MTDC参与的群岛弱交流电网优化策略,以有功/无功联合控制为基础,构建了同时考虑系统运行经济性、稳定性和多端直流运行裕度的多维度目标优化模型。论文的主要内容如下:（1）研究了多端柔性直流参与群岛电网运行的有功-无功联合优化策略。重点关注了柔直向交流系统提供的有功和无功的积极作用。（2）讨论了经济性相关的优化指标。针对群岛弱交流电网负载峰谷差较大、投切补偿设备带来的设备折旧不可忽略等特殊经济性问题,建立了同时考虑网络损耗和系统运行方式频繁切换带来额外经济成本的目标函数。（3）讨论了系统稳定性相关的优化指标。选用了能够从机理上综合评估功角/电压稳定性的系统雅可比矩阵J的最小奇异值作稳定性评价指标,以反映当前运行点与稳定极限点之间的距离。（4）考虑了风电等不确定性能源接入对潮流的影响,提出了衡量多端直流运行裕度的指标。同时分析了将换流站下斜曲线斜率纳入优化变量对交直流整体运行优化的积极效果。（5）建立了 Pareto多目标优化模型,避免了单目标优化在综合多个不同量纲的指标时,需要主观判断权重的问题。

关键词：群岛弱交流电网有功-无功联合优化多目标优化多端柔性直流