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适用于高压直流电网的直流开关场

高电压技术 2018年第7期44卷 2115-2123页

作者：洪潮郑晓铭王钢李海锋陈雁张野直流输电技术国家重点实验室(南方电网科学研究院) 广州510663 华南理工大学电力学院广州510641

基于电流转移原理的混合式直流断路器在应用于多线路的高压直流电网时一次建设成本过高,经济性差,而共用＂主断开关＂的直流开关场则是解决上述问题的有效途径。不同的直流开关场拓扑具有不同的特点,对其进行归纳、分析和比较将有助于... 详细信息

基于电流转移原理的混合式直流断路器在应用于多线路的高压直流电网时一次建设成本过高,经济性差,而共用＂主断开关＂的直流开关场则是解决上述问题的有效途径。不同的直流开关场拓扑具有不同的特点,对其进行归纳、分析和比较将有助于加深对直流开关场拓扑的认识并为工程应用中的选型提供指导。为此根据电流转移方式将现有直流开关场分为3类：选择转移型、单转移型和全转移型,并对3类直流开关场的拓扑结构和工作原理分别进行介绍,归纳了未来高压直流电网对直流开关场的基本要求,对各类直流开关场重合闸功能、对快速机械开关的失灵保护功能、动作复杂程度、经济性进行了对比分析,进而得出结论：现阶段全转移型直流开关场是高压直流电网最有应用前景的直流开关场。最后还给出了适用于高压直流电网的直流开关场的相关研究建议。

关键词：混合式直流断路器高压直流电网直流开关场电流转移重合闸快速机械开关失灵保护

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高压直流电网中直流开关场研究

高压直流电网中直流开关场研究

作者：郑晓铭华南理工大学

学位级别：硕士

基于电压源换流器的柔性直流输电技术,具有输出谐波含量低、功率调节方便、可以向无源网络送电等卓越优势,在直流电网、多端直流输电领域得到广泛应用。由于直流输电系统自身结构和运行机理的特殊性,直流侧故障时故障电流上升速度快,故... 详细信息

基于电压源换流器的柔性直流输电技术,具有输出谐波含量低、功率调节方便、可以向无源网络送电等卓越优势,在直流电网、多端直流输电领域得到广泛应用。由于直流输电系统自身结构和运行机理的特殊性,直流侧故障时故障电流上升速度快,故障传播速度快,会对直流电网的安全运行造成严重的影响,因此快速有效的直流侧故障切除和隔离技术一直受到广泛关注。采用直流断路器来清除直流侧的故障是未来的一种趋势,其中,基于电流转移原理的混合式直流断路器(Hybrid DC Breaker)具备良好的速动性、可低损耗经济运行的优点,是最受关注的一种直流断路器类型。但其应用于大规模的直流电网时所需采用的昂贵的主断开关数量较多,造价偏高,经济性差,而通过采用公用的“主断开关”的直流开关场,可以有效减少拓扑中主断开关的数量。现已提出的不同直流开关场拓扑有着各自的优点与缺点,对直流开关场分类分析、归纳总结,有助于后续对直流开关场研究的展开,并为未来工程应用中实际选型提供指导。基于电流转移方式,本文将现有直流开关场分为三类:选择转移型,单转移型和全转移型直流开关场,并开展了以下的研究工作:(1)分析三类直流开关场的拓扑结构和工作原理,对各类直流开关场的特点进行分析总结,同时考虑到未来高压直流电网下,直流开关场所应满足的基本要求,对各类直流开关场实际应用时的各方面性能进行了对比分析。(2)本文在现已提出的单转移型直流开关场拓扑的基础之上进行改进,提出了单向电流转移型直流开关场拓扑,分别分析了其在正常运行时分闸、合闸,线路故障时分闸、重合闸与快速机械开关失灵时动作过程的工作原理,同时对单向电流转移型直流开关场拓扑的优越性与多线路连锁故障的适应性问题进行了分析。最后在PSCAD/EMTDC软件上对所提拓扑的性能进行了仿真分析与验证。(3)将全转移型直流开关场内部元件故障分为内部电力电子器件组成的部件被击穿和直流母线接地故障两大类,分析各种内部器件故障情况下对全转移型直流开关场的影响,并在此分析的基础上提出了相应的拓扑改进方案,并分析改进的拓扑在直流母线接地故障时的工作原理,最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上对改进拓扑进行仿真验证。

关键词：高压直流电网直流开关场电流转移重合闸快速机械开关失灵

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新型高压直流电网触网和断网的检测方法

工矿自动化 2003年第4期29卷 55-56页

作者：崔建明王成义薛庆军山东科技大学信息科学与工程学院山东泰安271019

文章介绍了一种用于监测监狱高压直流电网触网和断网的传感器的设计方法、传感器的电路设计及其工作原理。

关键词：监狱报警高压直流电网触网断网检测传感器

应用于高压直流电网充电启动的混合式直流断路器

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全球能源互联网 2018年第4期1卷 430-436页

作者：王国英 Arman Hassanpoor 邓娜 Vinothkumar K ABB(中国)有限公司北京市朝阳区100015 ABBGISPL

近年来高压直流(high-voltage direct current,HVDC)输电技术,尤其是基于电压源换流器(voltage source converters,VSC)的直流输电技术在电力传输中的应用得到飞速发展,由此推动发展的直流电网概念,呈现出与传统交流输电系统相辅相成的... 详细信息

近年来高压直流(high-voltage direct current,HVDC)输电技术,尤其是基于电压源换流器(voltage source converters,VSC)的直流输电技术在电力传输中的应用得到飞速发展,由此推动发展的直流电网概念,呈现出与传统交流输电系统相辅相成的趋势。建立可靠的直流电网,必然需要能将直流故障隔离的设备,例如混合式高压直流断路器(hybrid HVDC Breaker,HHB)。HHB可以隔离系统中的短时或永久故障。此外,基于模块化设计的HHB及其智能控制系统,应用顺序合闸控制功能可以辅助直流线路故障后的重启过程,同时可以借助此功能消除换流器启动过程中因子模块充电而引发的涌流问题,从而替代直流启动电阻(pre-insertion resistor,PIR)。介绍了混合式高压直流断路器(HHB)的模块化设计概念和换流器充电过程中HHB的时序逻辑,并在PSCAD中搭建了多端直流电网模型,仿真验证了HHB分级顺序合闸逻辑的合理性,通过对比充电过程的换流器各电气量变化验证了所提出方法对系统性能的显著改善。提出的方法为实现高压直流电网的高效经济运行提供了解决方案。

关键词：高压直流电网充电启动电阻(PIR) 混合式高压直流断路器(HHB) 分级顺序合闸

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适用于直流电网的组合式高压直流断路器

电网技术 2016年第1期40卷 70-77页

作者：刘高任许烽徐政张哲任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电力科学研究院浙江省杭州市310014

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在直流电网中具有较大的应用潜力。当前各类MMC拓扑中,半桥型MMC具有最佳的经济效益,但缺乏直流故障清除能力。目前主要有两种直流故障清除方法:一种是采用具有直流故障清除能力... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在直流电网中具有较大的应用潜力。当前各类MMC拓扑中,半桥型MMC具有最佳的经济效益,但缺乏直流故障清除能力。目前主要有两种直流故障清除方法:一种是采用具有直流故障清除能力的子模块,但会引入额外的功率损耗,同时,需要通过闭锁MMC来达到清除直流故障的目的;另一种是采用混合式高压直流断路器,它具有快速隔离直流故障的能力,但投资费用较大。为有效解决上述弊端,提出一种组合式高压直流断路器,并对其控制时序进行了研究。组合式直流断路器以混合式直流断路器为设计背景,对其主要设备进行重新配置并加以改进,更加适用于多端柔性直流输电系统及直流电网。在保证同等直流故障处理能力的前提下,相比混合式高压直流断路器,其投资成本大幅度降低。为验证组合式直流断路器的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个三端单极直流网络模型。仿真结果验证了组合式直流断路器在隔离直流线路故障方面的可行性和有效性。

关键词：模块化多电平换流器(MMC) 高压直流电网组合式高压直流断路器直流故障处理策略

适用于柔性高压直流输电网的直流电压下垂控制策略

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电力系统自动化 2016年第21期40卷 40-46页

作者：李海峰刘崇茹李庚银 Iravani REZA 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市102206 多伦多大学电气与计算工程系

基于带死区的直流电压下垂控制,提出一种适用于柔性直流输电网的新型直流电压下垂控制策略,可保障直流与交流系统交换功率的平衡。提出的新型直流电压下垂控制方法首先将各换流站分为4组,之后通过对各换流站组设定不同的电压裕度和死区... 详细信息

基于带死区的直流电压下垂控制,提出一种适用于柔性直流输电网的新型直流电压下垂控制策略,可保障直流与交流系统交换功率的平衡。提出的新型直流电压下垂控制方法首先将各换流站分为4组,之后通过对各换流站组设定不同的电压裕度和死区来设定参与协调控制的不同优先等级,最后提出改进的"功率—电压"特性曲线来确保各换流站在暂态下具备良好的动态特性。仿真测试系统的交流部分为IEEE 39节点系统,直流部分为一个5端直流电网系统,其中换流器类型为401电平模块化多电平换流器。通过对该交直流混合系统的测试,文中提出的新型直流电压下垂控制方法可以在故障发生后有效地使系统过渡至新的稳态运行点。在暂态过程中,各换流站具备良好的动态特性。

关键词：模块化多电平换流器直流电压下垂控制电压死区高压直流电网

基于暂态能量流的MMC-HVDC电网故障限流器和接地方式综合优化

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电力系统自动化 2022年第19期46卷 123-131页

作者：茆美琴袁敏陆辉张榴晨教育部光伏系统研究工程中心合肥工业大学安徽省合肥市230009

直流短路故障电流的迅速上升,严重制约了基于半桥子模块的模块化多电平换流器高压直流(MMC-HVDC)电网在实际工程中的应用。从故障限流器和接地方式都是通过增大故障回路电阻或电感进行限流的本质出发,提出了基于暂态能量流的故障限流器... 详细信息

直流短路故障电流的迅速上升,严重制约了基于半桥子模块的模块化多电平换流器高压直流(MMC-HVDC)电网在实际工程中的应用。从故障限流器和接地方式都是通过增大故障回路电阻或电感进行限流的本质出发,提出了基于暂态能量流的故障限流器和接地方式的综合优化方法。该方法以暂态能量流抑制率和抑制效率为目标函数,以故障限流器、接地方式和中性线电抗为优化变量构建最优化模型。以四端双极型MMC-HVDC电网为例,在PSCAD/EMTDC仿真系统中对直流侧单极接地故障条件下的故障限流器和接地方式进行优化设计。结果表明,所选参数能够有效降低直流故障电流和桥臂电流,同时兼顾健全极过电压约束,为直流电网的故障限流器、接地方式和中性线电抗的多参数综合优化配置提供参考。

关键词：模块化多电平换流器高压直流电网暂态能量流故障限流器接地方式参数优化

用于直流电网的大容量DC/DC变换器研究综述

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电网技术 2016年第3期40卷 670-677页

作者：杨晓峰郑琼林林智钦薛尧王志冰姚良忠陈博伟北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 中国电力科学研究院北京市海淀区100192

发展高压直流电网是解决电能大容量远距离传输及大规模可再生能源汇集的有效手段,高压大容量DC/DC变换器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备,也是制约直流电网推广的主要技术瓶颈之一。然而已发表的研究工作主要集中于... 详细信息

发展高压直流电网是解决电能大容量远距离传输及大规模可再生能源汇集的有效手段,高压大容量DC/DC变换器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备,也是制约直流电网推广的主要技术瓶颈之一。然而已发表的研究工作主要集中于DC/DC变换器在中低压小功率应用,其在高压大容量场合的应用研究较少。为此,首先分析了高压直流电网对大容量DC/DC变换器的技术需求,然后系统回顾了高压大容量高增益DC/DC变换器拓扑的国内外研究现状,并总结了各类DC/DC变换器的特点及其在未来高压直流电网中的应用前景。在此基础上指出了高压直流电网用的大容量DC/DC变换器亟待研究的关键问题。所述内容为未来高压直流电网技术的研究和工程化应用提供了一定的技术参考。

关键词：高压直流电网 DC/DC变换器模块化多电平换流器可再生能源汇集非隔离型隔离型

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一种改进型线间直流潮流控制器的仿真与实验

中国电机工程学报 2016年第7期36卷 1969-1976页

作者：陈武朱旭姚良忠许跃王志冰宁光富曹远志东南大学江苏省智能电网技术与装备重点实验室中国电力科学研究院无锡供电公司计量室

将直流潮流控制器引入高压直流电网中能有效提高其输电线路直流潮流控制能力。在充分研究现有直流潮流控制器的基础上,提出一种改进的线间直流潮流控制器,具有结构、控制简单以及可实现线路潮流反转等优点。详细分析该线间直流潮流控制... 详细信息

将直流潮流控制器引入高压直流电网中能有效提高其输电线路直流潮流控制能力。在充分研究现有直流潮流控制器的基础上,提出一种改进的线间直流潮流控制器,具有结构、控制简单以及可实现线路潮流反转等优点。详细分析该线间直流潮流控制器的工作原理及运行工况。在PLECS仿真软件中搭建三端直流输电系统仿真模型,通过4种仿真工况验证该潮流控制器的有效性及稳定性。在实验室中搭建一套三端环网式直流输电系统和该潮流控制器的原理样机进行实验验证。实验结果表明,该潮流控制器能实现多种工况下的潮流控制,具有良好的稳定性和应用前景。

关键词：高压直流电网直流潮流控制线间直流潮流控制器潮流反转