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柔性低频交流输电技术研究综述

浙江电力 2021年第10期40卷 42-50页

作者：林进钿倪晓军裘鹏国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

柔性低频交流输电技术是采用可关断电力电子器件和模块化多电平拓扑的新型输电技术。因兼具工频交流输电和柔性直流输电的优点,该技术在远距离输电、海上风电送出及城市电网相关领域得到了广泛关注。在详细介绍柔性低频交流输电的基本... 详细信息

柔性低频交流输电技术是采用可关断电力电子器件和模块化多电平拓扑的新型输电技术。因兼具工频交流输电和柔性直流输电的优点,该技术在远距离输电、海上风电送出及城市电网相关领域得到了广泛关注。在详细介绍柔性低频交流输电的基本工作原理和系统结构的基础上,对其技术特点及相关领域的应用研究现状进行了梳理总结。最后,就柔性低频交流输电需重点研究的系统接入技术、变频器主电路拓扑、控制与保护系统、谐波与电能质量分析、主设备低频适应性等关键技术进行了展望。

关键词：柔性低频交流输电模块化多电平变频器交交变频海上风电城市电网

柔性低频输电高频谐振风险评估及抑制方法研究

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浙江电力 2022年第10期41卷 87-96页

作者：华文林进钿裘鹏陆翌潘武略张静林艺哲国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014 国网浙江省电力有限公司杭州310007 南京南瑞继保工程技术有限公司南京211102

电压源型换流器在控制链路延时较长的情况下会在高频段呈现出负阻尼效应,并可能与交流系统发生高频谐振。柔性低频交流输电系统采用M3C(模块化多电平矩阵变换器)作为核心设备,其高频谐振风险有待评估。以实际工程为例,建立了M3C的高频... 详细信息

电压源型换流器在控制链路延时较长的情况下会在高频段呈现出负阻尼效应,并可能与交流系统发生高频谐振。柔性低频交流输电系统采用M3C(模块化多电平矩阵变换器)作为核心设备,其高频谐振风险有待评估。以实际工程为例,建立了M3C的高频阻抗模型,通过阻抗分析法评估了柔性低频交流输电系统在多种运行方式下的高频谐振风险,得到了谐振风险较大的运行工况,并分析了高频谐振产生机理。在此基础上,针对实际工程提出了在M3C电压前馈环节中附加低通滤波器的高频谐振抑制策略。电磁暂态仿真验证了分析结果的准确性以及所提高频谐振抑制策略的有效性。

关键词：模块化多电平矩阵变换器柔性低频交流输电高频谐振控制延时谐振抑制

海上风电柔性低频交流送出系统输送能力计算与分析

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电力系统自动化 2023年第11期47卷 1-8页

作者：赵泽昕陈维江赵国亮徐云飞陆振纲韩彬中国电力科学研究院有限公司北京市100192 先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京市102209 国家电网有限公司北京市100031

柔性低频交流输电应用于中远距离海上风电送出具有技术经济优势,研究其输送能力对确定系统参数和方案具有重要参考意义。文中分析了约束海上风电柔性低频交流送出系统输送能力的电压、电流条件,推导建立了由最大输送功率和最远输送距离... 详细信息

柔性低频交流输电应用于中远距离海上风电送出具有技术经济优势,研究其输送能力对确定系统参数和方案具有重要参考意义。文中分析了约束海上风电柔性低频交流送出系统输送能力的电压、电流条件,推导建立了由最大输送功率和最远输送距离描述的输送能力计算方法;计算了220 kV和330 kV系统的输送能力,分析了系统频率和海缆截面的影响。结果表明,选择12.5~30 Hz频率范围、最大1200 mm^(2)海缆截面,离岸距离为250 km时,单回220 kV和330 kV系统输送的风电场最大容量分别约为200~400 MW和200~570 MW。实际风电场柔性低频交流送出系统的参数还应在经济性分析的基础上具体确定。

关键词：海上风电送出柔性低频交流输电输送能力输电频率系统参数

基于改进EWT的低频快速断路器振动特性分析

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浙江电力 2023年第12期42卷 28-35页

作者：张淼彬王劭鹤王丰华陈孝信赵琳上海交通大学电气工程系上海200240 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

LFFCB(低频快速断路器)分合产生的剧烈振动可能影响其机械性能,但当前缺乏对其振动影响的评估手段,需提出表征LFFCB机械性能的振动特性测试与分析方法,提升其运行可靠性。为此,开展了LFFCB分合闸过程中的振动信号测试,基于改进EWT(经验... 详细信息

LFFCB(低频快速断路器)分合产生的剧烈振动可能影响其机械性能,但当前缺乏对其振动影响的评估手段,需提出表征LFFCB机械性能的振动特性测试与分析方法,提升其运行可靠性。为此,开展了LFFCB分合闸过程中的振动信号测试,基于改进EWT(经验小波变换)与Hilbert变换分析了振动信号的时频特征。结果表明,经改进频谱划分的EWT能更加准确地获取LFFCB分合闸过程中振动信号的多个模态分量,分合闸过程中振动信号不同位置处能量谱的分布特征存在明显差异。

关键词：柔性低频交流输电低频快速断路器振动信号经验小波变换 Hilbert能量谱

模块化多电平矩阵变换器阀级控制与主电路参数优化

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模块化多电平矩阵变换器阀级控制与主电路参数优化

作者：何梦超华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

柔性低频交流输电采用电压源型交交变换器,不仅具备如潮流调节、无功补偿、电压动态支撑等柔性调控能力,还可沿用现有的交流断路器及继电保护技术,易于组网,易实现多端互联。模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converte... 详细信息

柔性低频交流输电采用电压源型交交变换器,不仅具备如潮流调节、无功补偿、电压动态支撑等柔性调控能力,还可沿用现有的交流断路器及继电保护技术,易于组网,易实现多端互联。模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是用于柔性低频交流输电的典型变换器,可实现任意幅值、相位和频率输出且适用于高压大容量场合,有良好的应用前景。目前已有文献对M3C主电路参数进行研究,但仍存在电容电感大、桥臂子模块数多的问题,导致换流站占地大、成本高。本文从环流及共模电压两个阀级控制自由度入手,探索合适的控制策略来优化M3C的主电路参数,实现M3C轻型化设计,提高柔性低频交流输电经济性。本文基于M3C的环流产生机理,推导得到了 M3C环流的幅值表达式,辅助M3C桥臂电感参数设计。然后,提出了一种基于M3C网络拓扑的环流控制策略,只须在M3C的一组极大线性无关环流支路(4个桥臂)中叠加环流控制电压分量即可实现9个桥臂的环流控制,且可与M3C桥臂均压控制策略相结合。所提环流分析与控制方法还可推广至各类模块化多电平级联变换器中。本文研究了共模电压注入控制,分析得知将共模电压注入桥臂调制电压中可使M3C最大调制比提高到1.1547,最大减少13.4%的桥臂子模块数。然后,开展了共模电压注入的影响分析。结果表明,注入共模电压对电容电压波动和桥臂环流幅值影响不大,即对电容、电感选值影响较小。注入共模电压后,环流的主要频率分量不变,即本文所提环流控制策略仍有效。同时,为防止注入共模电压影响两侧交流电网和变压器,M3C两侧变压器应采用阀侧角接,网侧星接且中性点接地接线方式。本文结合实例进行了 M3C主电路参数优化及仿真验证。结果表明,进行M3C主电路参数设计时考虑所提环流控制策略,桥臂电感设计值可减小60%,模块电容设计值可减小16.5%。考虑到锁相相角误差及为环流控制电压分量留有2%左右的裕度,实际注入共模电压可减少10.3%的桥臂子模块数。最后,在PSCAD仿真平台上搭建220 kV、330MVA的柔性低频输电工程仿真模型,验证了所提控制策略的有效性及主电路参数优化的正确性。

关键词：柔性低频交流输电模块化多电平矩阵变换器环流分析与控制共模电压注入主电路参数优化

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海上风力发电交直流输电技术发展趋势探讨

电力勘测设计 2023年第10期 83-88页

作者：石明童帆魏务卿邹家勇上海勘测设计研究院有限公司上海200335

海上风力发电由于具有稳定的风力资源、不占陆地资源、靠近负荷中心等优势迎来蓬勃发展。由于不同海域的需求不同,适用于不同条件下的海上风力发电输电技术方案也不断涌现。对海上风力发电交直流输电技术电气方案现状及发展趋势,交直流... 详细信息

海上风力发电由于具有稳定的风力资源、不占陆地资源、靠近负荷中心等优势迎来蓬勃发展。由于不同海域的需求不同,适用于不同条件下的海上风力发电输电技术方案也不断涌现。对海上风力发电交直流输电技术电气方案现状及发展趋势,交直流不同输电技术电气方案特点及适用范围进行说明,并结合国内环境就不同技术前景进行探讨。

关键词：海上风力发电交直流输电柔性低频交流输电