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中国电机工程学报 2016年第7期36卷 1772-1780页

作者：郭春义倪晓军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

视在短路比增加量(apparent increase in short circuit ratio,AISCR)是一种定量评估混合多馈入系统中电压源换流器型高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)对电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)运行特性影响关系的指标,该文基于AISCR指标,定量评估混合双馈入系统中当VSC-HVDC潮流方向不同时对LCC-HVDC运行特性的影响,在此基础上基于PSCAD/EMTDC对比分析VSC分别作为整流运行和逆变运行时LCC-HVDC的暂态过电压、换相失败抵御能力、故障恢复等暂态运行特性。研究当VSC-HVDC与LCC-HVDC之间存在电气距离的情况下AISCR随着电气距离的变化趋势;最后将交流系统与VSC-HVDC对LCC-HVDC视在短路比增加量的耦合作用进行了解耦,得到了不考虑VSC-HVDC所联结的交流子系统的影响,仅考虑VSC-HVDC单独作用时AISCR的变化规律,该结论可以为混合多馈入直流输电系统中VSC-HVDC容量及馈入落点的选取提供理论指导。

关键词：混合多馈入直流输电视在短路比增加量功率传输方向电气距离

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混合多馈入直流输电系统附加无功功率控制的研究

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作者：郭健郑州轻工业大学

学位级别：硕士

柔性直流输电技术(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)因其具有自换相能力、可以独立调节有功功率和无功功率、并且向无源系统供电等优点,能弥补传统高压直流输电(Line Commutated Converter based ... 详细信息

柔性直流输电技术(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)因其具有自换相能力、可以独立调节有功功率和无功功率、并且向无源系统供电等优点,能弥补传统高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)存在不足并优势互补,成为直流输电技术中的一个重大课题研究方向。随着电网的发展,出现了由传统直流和柔性直流馈入到同一交流系统或者电气距离较近的交流系统中,形成了混合多馈入直流输电系统(Hybrid Multi-Infeed Direct Current,HMIDC)。HMIDC中VSC-HVDC具备无功控制能力,且其逆变站地理位置距离LCC-HVDC逆变站较近,通过对VSC-HVDC的无功调节在LCC-HVDC进行有功功率调节时为其提供无功支撑,稳定LCC-HVDC逆变侧换流母线电压。VSC-HVDC起到了静止无功补偿器(Static Synchronous Compensatory,STATCOM)的作用,避免了LCC-HVDC逆变侧无功补偿装置的频繁投切。本文首先介绍了直流输电的发展过程,简要概述了LCC-HVDC和VSC-HVDC。重点对VSC-HVDC的基本工作原理、各部分功能、换流器拓扑结构、系统接线方式等几部进行详细介绍。在此基础上,建立了混合多馈入直流输电系统模型及其常规控制方法,并对混合多馈入直流输电系统中的控制方法进行研究,搭建了控制系统模型。针对HMIDC的换相失败原因进行了分析,介绍了抑制换相失败的措施。其次,从无功平衡优化方面,设计了能提高HMIDC受端系统稳定性的VSC-HVDC附加无功控制策略。由于两系统间无功控制的不同,在不改变现有控制结构的基础上,搭建了基于暂态电压的无功控制策略和基于γ角的暂态无功控制策略。通过仿真实验结果,对比分析两种附加控制结构的优劣,为HMIDC的安全稳定运行提供保障。最后,针对VSC-HVDC无功功率支援有最大值限制问题,当HMIDC受端母线电压跌落非常严重,无功补偿需求超出VSC-HVDC无功功率控制支援能力,这就需要采用其它无功补偿装置,如STATCOM。通过对STATCOM运行原理和控制策略的分析,建立了STATCOM与混合多馈入直流输电系统的协调控制策略,当VSC-HVDC无功功率达到最大值时,对系统的无功功率进行补偿,起到稳定受端交流母线电压的目的。

关键词：混合多馈入直流输电换相失败静止无功补偿器附加无功控制

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混合多馈入直流输电系统连续换相失败抑制策略研究

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作者：张香松东北电力大学

学位级别：硕士

基于电网换相型换流器的传统直流输电(Line commutated converters based high voltage direct current,LCC-HVDC)技术具有传输功率大、输送距离远、线路损耗小等优点,是实现资源优化配置,解决我国能源中心与消费呈逆向分布的关键,但受... 详细信息

基于电网换相型换流器的传统直流输电(Line commutated converters based high voltage direct current,LCC-HVDC)技术具有传输功率大、输送距离远、线路损耗小等优点,是实现资源优化配置,解决我国能源中心与消费呈逆向分布的关键,但受端系统故障易导致换相失败,制约了直流输电技术的发展。基于电压源型换流器的柔性直流输电(Voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)技术不会发生换相失败,能实现有功功率与无功功率的快速独立控制,但存在建设成本高,输送容量小等缺点。为了充分发挥两种技术的优势,将二者结合形成混合多馈入直流输电系统(Hybrid multi-infeed HVDC system,HMIDC)已成为研究热点。实际上,我国部分区域已经形成了由LCC-HVDC和VSCHVDC组成的HMIDC系统。但随着直流工程的增多,交直流电网“强直弱交”现象将更加突出,给电网的安全稳定运行带来了新的挑战。因此,如何结合两种技术的优势,充分利用VSC-HVDC的特有优势提升LCC-HVDC运行的可靠性,预防LCC-HVDC连续换相失败的发生,对于保障HMIDC系统的安全稳定运行具有要意义,本文主要研究内容如下:1)研究了HMIDC系统的工作原理及控制策略。概述了HMIDC系统的基本组成结构;分析了LCC-HVDC的运行原理,介绍了LCC-HVDC控制系统的结构组成及控制策略;分析了VSC-HVDC的工作原理及控制方法,得到了VSC换流站级控制中内外环控制策略的数学模型,为后续HMIDC系统连续换相失败抑制策略的提出奠定基础。2)提出了一种考虑无功容量约束的VSC快速无功控制策略。分析了LCC-HVDC的换相失败机理及影响换相失败的主要因素;在考虑VSC运行特性的基础上,得到了VSC无功功率输出极限和有功功率及交流母线电压的数学关系;建立了LCC直流电流与VSC无功输出量之间映射关系,设计了一种考虑无功容量约束的VSC快速无功控制策略。在PSCAD/EMTDC中搭建了相应仿真模型,通过对比分析验证本章所提方法的有效性。3)提出了一种抑制HMIDC系统连续换相失败的协同控制策略。分析了LCC-HVDC控制系统中低压限流环节(Voltage dependent current order limiter,VDCOL)的工作原理及固有缺陷;采用变斜率(tanhx)函数设计了一种动态非线性VDCOL控制器,灵活调控VDCOL曲线斜率来限制直流电流的增长速率;结合第3章所提控制策略构建了一种抑制HMIDC系统连续换相失败的协同控制策略。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型进行对比分析,结果表明所提方法在提升HMIDC系统连续换相失败抵御能力的同时改善了系统的恢复特性。

关键词：混合多馈入直流输电传统直流输电柔性直流输电连续换相失败协同控制策略

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不同混合结构的多馈入高压直流输电子系统运行特性的研究

不同混合结构的多馈入高压直流输电子系统运行特性的研究

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作者：梅永振新疆大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的不断发展,直流输电系统的种类已演化出多种形式。由于我国电能生产中心与消纳中心呈现逆向分布的特点,东南沿海发达城市对电能需求的逐步增加,原有输电系统的条数及容量已无法满足其需要,多条高压直流输电线路同时向... 详细信息

随着电力电子技术的不断发展,直流输电系统的种类已演化出多种形式。由于我国电能生产中心与消纳中心呈现逆向分布的特点,东南沿海发达城市对电能需求的逐步增加,原有输电系统的条数及容量已无法满足其需要,多条高压直流输电线路同时向同一个负荷中心供电的输电形式已成为现实,形成多馈入高压直流输电系统。为了使多馈入高压直流输电中每条直流线路都能够充分发挥其优势,有必要对不同混合结构的多馈入高压直流输电系统展开充分的研究,尤其是由LCC-HVDC与VSC-HVDC或H-HVDC组成的新型混合多馈入高压直流输电系统。本文以前人对高压直流输电技术的研究为基础,以VSC-HVDC或H-HVDC馈入LCC-HVDC后对其运行特性的影响为研究对象。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,建立了含H-HVDC的多馈入输电子系统,同种情况下,也建立了LCC-HVDC多馈入输电子系统和含VSC-HVDC的多馈入输电子系统与之作比较。通过连于受端弱交流系统,仿真分析了不同形式的直流输电馈入LCC-HVDC输电系统后对其运行特性的影响,结果表明:含H-HVDC的子系统结合了LCC-HVDC和VSC-HVDC的两者优势,H-HVDC的接入有效地提高了LCC-HVDC输电系统的抵御换相失败的能力,缩短了故障恢复时间,改善了LCC-HVDC的暂态运行特性,减小了系统因故障造成供电中断的概率,增强了系统的稳定运行能力。引入换相失败免疫因子(CFII)和系统暂态过电压(TOV)指标定量评估了两种拓扑结构的H-HVDC输电系统对LCC-HVDC输电系统暂态运行特性的影响,计算结果表明:VSC-LCC HVDC的馈入增大了LCC-HVDC的换相失败免疫值,降低了系统暂态过电压,通过设置受端三相、单相接地故障仿真实验,研究了两种拓扑结构的H-HVDC的馈入对LCC-HVDC输电系统故障暂态特性的影响,仿真结果表明:VSC-LCC HVDC的馈入有效地提高了LCC-HVDC的稳定运行能力,对其故障恢复特性也有一定程度的改善。

关键词：传统高压直流输电柔性直流输电混合多馈入直流输电换相失败免疫因子暂态过电压

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