检索结果-南通市图书馆

含lcc-mmc串/并联混合直流的交直流系统潮流计算方法

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电网技术 2023年第7期47卷 2860-2868页

作者：宋智强黄耀辉赵化时许建中赵成勇贾秀芳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 中国南方电网电力调度控制中心广东省广州市510670

混合直流输电技术方案多样,直流系统拓扑结构复杂,目前的潮流算法面对复杂直流系统时建立数学模型存在困难,为此该文基于串联型、并联型混合交直流系统潮流计算进行研究。首先分析了白鹤滩、昆柳龙工程中混合直流系统的拓扑结构及稳态... 详细信息

混合直流输电技术方案多样,直流系统拓扑结构复杂,目前的潮流算法面对复杂直流系统时建立数学模型存在困难,为此该文基于串联型、并联型混合交直流系统潮流计算进行研究。首先分析了白鹤滩、昆柳龙工程中混合直流系统的拓扑结构及稳态控制模式。然后根据换流站与单个换流器间状态变量的数值关系,对双极、多阀组换流站进行等效,导出了基于电网换相换流器(line commutated converter,lcc)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,mmc)的换流站潮流模型。在此基础上,通过分析换流站潮流模型间的内在联系,给出了串联型、并联型混合直流系统潮流模型建立方法,进而提出一种lcc-mmc串/并联混合交直流系统潮流交替迭代算法。最后,通过修改的IEEE 39节点串/并联交直流系统验证了所提模型及算法的有效性。

关键词： lcc-mmc 混合直流输电交直流系统潮流计算交替迭代法

lcc-mmc特高压混合直流输电系统高低压阀组均压控制策略

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南方电网技术 2022年第8期16卷 79-85页

作者：周保荣李选平黎寿涛洪潮黄东启姚文峰夏成军南方电网科学研究院广州510663 广东省新能源电力系统智能运行与控制企业重点实验室广州510640

整流侧为lcc、逆变侧为mmc的lcc-mmc特高压混合直流输电系统的换流站由高低压阀组串联形成,当系统采用“lcc定电流控制/mmc定电压控制”和“lcc定电压控制/mmc定功率控制”两种控制策略时,分别存在整流站lcc和逆变站mmc的高低压阀组直... 详细信息

整流侧为lcc、逆变侧为mmc的lcc-mmc特高压混合直流输电系统的换流站由高低压阀组串联形成,当系统采用“lcc定电流控制/mmc定电压控制”和“lcc定电压控制/mmc定功率控制”两种控制策略时,分别存在整流站lcc和逆变站mmc的高低压阀组直流电压和有功功率不平衡的现象。提出了高低压阀组之间存在的不平衡电流和阀组电压未直接受控是导致阀组间直流电压不平衡的原因,并分析了不平衡现象的机理过程。对此提出了基于高低压阀组实际电压与额定电压偏差修正控制目标的均压控制策略,使得阀组间直流电压能够得到均衡控制。最后在PSCAD/EMTDC平台上对提出的均压控制策略进行了有效性验证。

关键词： lcc-mmc 高低压阀组不平衡电流均压控制

含lcc-mmc的交直流混联电网功角稳定及紧急功率控制研究

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含LCC-MMC的交直流混联电网功角稳定及紧急功率控制研究

作者：包广皎昆明理工大学

学位级别：硕士

基于电网换相换流器(Line Commutated Converter,lcc)的传统高压直流输电在远距离、大容量、区域电网互联领域发挥着越来越重要的作用。利用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,mmc)的高压柔性直流作为新型的输电方式广... 详细信息

基于电网换相换流器(Line Commutated Converter,lcc)的传统高压直流输电在远距离、大容量、区域电网互联领域发挥着越来越重要的作用。利用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,mmc)的高压柔性直流作为新型的输电方式广泛应用于直流电网组网和实现受端电网的多落点运行。由传统高压直流和柔性直流构成的混合直流输电(lcc-mmc)兼具了彼此的优势,中国建成的±800k V乌东德混合直流工程和±800k V白鹤滩混合直流工程,为今后混合直流输电技术的发展提供了成功的经验。今后将可能有多条lcc-mmc和lcc-lcc共同馈入同一受端负荷中心构成lcc和mmc的混合馈入新型电网。本文重点研究了lcc-mmc接入电网后对传统交直流电网暂态稳定性的改善作用,包括以下两个方面:(1)lcc-mmc提高系统中发电机功角稳定性的分析对于有双回lcc-lcc馈入的负荷中心,交流系统故障可能导致直流逆变侧发生相继换相失败,影响送端电网电磁功率的传输,最终引起送端系统发电机功角失稳。本文提出将其中一回传统直流输电系统的逆变站改为mmc换流站,搭建含有lcc-mmc和lcc-lcc的交直流电网仿真模型,在mmc侧无功类外环控制采用定无功功率控制,充分利用mmc快速调节无功功率的特性,不仅可以改善交流侧母线电压质量,还可以稳定自身直流功率的传输并降低lcc-lcc逆变站换相失败的概率。同时基于等面积法则分析了lcc-mmc快速恢复系统中发电机的功角稳定性。最后仿真验证证明了含lcc-mmc的直流输电系统对提高发电机功角稳定性的有效性。(2)lcc-mmc在系统大扰动下发生功率缺额时的紧急功率控制研究lcc-lcc系统中输送的有功功率与换流站内提供的无功容量紧密相关,因此lcc-lcc紧急功率控制通常受到系统无功容量的约束。而lcc-mmc逆变侧可以视为无功源,当输送的有功功率增加时无需向系统吸收无功功率,还能为交流系统提供动态无功支撑。根据两种不同类型直流输电系统的特点,当系统中有功功率发生缺额时,优先使用lcc-mmc对受端电网进行紧急功率控制,当系统损失的有功功率超过lcc-mmc最大功率时,才选择用lcc-lcc对剩余功率进行输送。最后仿真验证了所提出的策略在复杂交直流混联电网中交流联络线发生N-1、N-2和lcc-lcc双极闭锁故障情况下的正确性。

关键词： lcc-mmc lcc-lcc 功角稳定紧急功率控制复杂交直流混联电网

lcc-mmc型混合直流送端交流系统故障时直流电流的暂态过程解析

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电力自动化设备 2019年第9期39卷 220-227页

作者：郝亮亮詹清清陈争光周泽昕王兴国北京交通大学电气工程学院北京100044 中国电力科学研究院有限公司电网安全与节能国家重点实验室北京100192

电网换相换流器和模块化多电平换流器(lcc-mmc)型混合直流输电解决了传统直流受端的换相失败问题,目前葛洲坝—上海直流系统正在进行受端柔性直流化改造的方案论证,而焦点在于送端交流系统故障引起直流电流快速下降的故障穿越问题。为此... 详细信息

电网换相换流器和模块化多电平换流器(lcc-mmc)型混合直流输电解决了传统直流受端的换相失败问题,目前葛洲坝—上海直流系统正在进行受端柔性直流化改造的方案论证,而焦点在于送端交流系统故障引起直流电流快速下降的故障穿越问题。为此,首先根据送端交流系统故障时的系统等值电路得到其拉氏运算电路,基于回路电流法通过拉氏反变换求得直流电流的暂态过程,并分析了暂态电流的衰减分量及振荡分量。在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立了葛洲坝—上海直流的电磁暂态仿真模型,仿真结果验证了分析的正确性。进一步地,忽略暂态电流的振荡分量,得到了直流电流及其过零时间的近似解析表达式。最后,利用解析表达式分析了交流电压跌落程度、平波电抗器和控制策略对直流电流过零时间的影响。所提方法可为lcc-mmc型混合直流输电的送端交流系统保护定值整定及平波电抗器参数的选取提供依据。

关键词：混合直流输电 lcc-mmc 交流故障直流电流解析过零时间

lcc-mmc型混合直流输电系统送端交流故障穿越控制策略

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电网技术 2021年第7期45卷 2586-2595页

作者：李国庆娄伟涛辛业春江守其王拓现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

整流侧采用电网换相型换流器,逆变侧采用模块化多电平换流器的混合直流输电系统可以解决传统直流输电逆变侧换相失败问题。针对混合直流输电系统送端交流故障引起的直流功率传输中断问题,提出一种基于降低逆变侧桥臂电压交直流分量的故... 详细信息

整流侧采用电网换相型换流器,逆变侧采用模块化多电平换流器的混合直流输电系统可以解决传统直流输电逆变侧换相失败问题。针对混合直流输电系统送端交流故障引起的直流功率传输中断问题,提出一种基于降低逆变侧桥臂电压交直流分量的故障穿越控制策略。在分析送端交流故障特性的基础上,设计了根据整流侧交流母线电压跌落程度确定逆变侧子模块减投个数的方法,依靠对逆变侧直流电压的降低值进行定量分析来维持送端交流故障后直流系统的功率传输能力。在计及换流器有功、无功约束的条件下,设计了整定逆变站直流调压限值的方法。采用同步调控换流器桥臂电压交直流分量的方法降低逆变侧直流电压,能够满足系统对调制比的要求,使逆变侧交流出口电压不发生畸变,且适用于送端交流母线电压跌落较大的情况。最后,通过对不同严重程度的送端交流故障进行仿真对比分析,验证了所提控制策略的有效性。

关键词： lcc-mmc 桥臂电压故障穿越功率提升

lcc-mmc混合直流输电系统故障清除与恢复技术研究

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LCC-MMC混合直流输电系统故障清除与恢复技术研究

作者：王梦羲北京交通大学

学位级别：硕士

我国整体电力布局呈现西电东送的趋势。未来直流输电向广泛而远距离传输的方向发展,高压直流输电技术的发展与应用有着巨大的潜力。混合直流输电系统相比柔性直流输电系统提高了其经济性和传输功率能力,又克服了传统高压直流输电技术连... 详细信息

我国整体电力布局呈现西电东送的趋势。未来直流输电向广泛而远距离传输的方向发展,高压直流输电技术的发展与应用有着巨大的潜力。混合直流输电系统相比柔性直流输电系统提高了其经济性和传输功率能力,又克服了传统高压直流输电技术连接弱交流系统时易发生换相失败、不能向无源网络供电的不足,有很好的发展前景,能够满足大规模西电东送潮流方向单一、受端多落点的需求。为了解决混合直流输电系统无法故障自清除、故障恢复存在的盲目重合闸和固定长延时的问题,有必要提出预判故障性质、减小对系统冲击的故障清除与恢复策略,提高系统供电可靠性。本文首先根据现有的直流输电系统配置和未配置直流断路器情况下直流线路故障清除与恢复策略,对白鹤滩混合式级联多端特高压直流输电系统进行适应性分析,仿真比较了不同方案的清除与恢复效果,确定了系统受端直流线路两端配置直流断路器的方案。对于故障性质的辨识,本文对受端直流线路发生故障后直流断路器跳闸时产生的行波传递过程进行分析,提出基于频谱余弦相似度的自适应重合闸方法,该方法通过计算故障线路两端线模电压频谱余弦相似度,能预判故障性质并识别熄弧时刻,自适应调整是否重合及重合闸时间,提高了系统恢复成功率。进一步运用深度学习方法,批量化仿真故障样本数据,探究卷积神经网络的输入数据的初始化处理方案、网络维数等参数配置对故障辨识效果的影响,结合快速傅里叶变换处理输入层数据,得到辨识故障性质与类型准确率较高的结构优化算法。该方法具有耐故障位置、故障类型、过渡电阻变化的能力,相比基于频谱余弦相似度的故障性质识别方法无需故障线路两端数据同步和阈值的选取过程,并且具有更高的辨识精度。最后形成基于混合直流断路器的混合直流输电系统故障清除与快速恢复策略。对于故障清除,提出了混合直流断路器转移支路分级开断的清除方法,在开断电流过程中能够降低对系统的冲击。策略针对白鹤滩工程受端直流线路故障,采用同时分级开断故障线路两端的断路器,在识别故障性质并等待去游离阶段完成后,先分级重合靠近mmc侧的断路器,再直接重合靠近汇流母线的断路器的快速恢复策略,并在此过程中加入mmc侧的控制策略切换和控制汇流母线电压的换流器PI控制器置零。仿真比较了六种组合策略,验证了所提策略具有良好的降低故障清除与恢复过程的冲击,缩短系统恢复时间的效果。

关键词： lcc-mmc 故障清除与恢复自适应重合闸余弦相似度卷积神经网络

lcc-mmc混合直流输电系统动态相量建模与仿真

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LCC-MMC混合直流输电系统动态相量建模与仿真

作者：温煜广东工业大学

学位级别：硕士

随着“西电东送”战略的深化,高压直流输电技术在我国得到更广泛的应用。lcc-mmc混合直流输电系统结合了电网换相换流器(Line Commutated Converter,lcc)和模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,mmc)的技术优势,特别契合我... 详细信息

随着“西电东送”战略的深化,高压直流输电技术在我国得到更广泛的应用。lcc-mmc混合直流输电系统结合了电网换相换流器(Line Commutated Converter,lcc)和模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,mmc)的技术优势,特别契合我国南方电网潮流单向、受端广东电网常规直流逆变站密集的特点,目前已得到工程应用。lcc-mmc也成为学术界的研究热点。mmc接入数量庞大的子模块以满足“西电东送”工程高电压、大功率电能传输要求。由于包含大量电力电子开关器件,lcc-mmc电磁暂态模型的仿真速度十分缓慢;而lcc-mmc机电暂态模型难以准确反映换流器内部变量的动态特性。动态相量模型通过把时域信号转换成时变傅里叶级数之和,能在保证计算精度的同时显著提高仿真计算的速度。本文建立lcc-mmc系统的动态相量模型,主要工作如下:(1)描述lcc-mmc的拓扑结构、工作原理及数学模型,分析lcc-mmc的基本控制策略。在Matlab/Simulink平台上搭建lcc-mmc混合直流输电系统的电磁暂态仿真模型,对系统在稳态和交流系统故障情形下的运行特性进行分析。(2)阐述动态相量的概念及建模方法。通过理论分析和仿真算例,分析比较准稳态模型、动态相量模型及电磁暂态模型的技术特点。(3)建立lcc-mmc主电路的动态相量模型,在Matlab环境下实现lcc-mmc主电路动态相量模型与控制系统时域模型的联合求解。给出一种仿真波形相似度的定量评估方法,通过比较本文模型与电磁暂态模型仿真波形的相似度及计算耗时,验证动态相量模型的精确性和高效性。本文建立的lcc-mmc动态相量模型兼顾仿真精度和速度,不仅能描述lcc-mmc系统的稳态运行和暂态大信号响应,还可用于研究交直流相互作用特性和发展新的控制策略,对于混合直流输电系统仿真技术的发展有一定参考价值。

关键词： lcc-mmc 动态相量建模电磁暂态仿真

lcc-VSC三端混合特高压直流输电系统汇流母线保护研究

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LCC-VSC三端混合特高压直流输电系统汇流母线保护研究

作者：梁博昆明理工大学

学位级别：硕士

我国风光水能在西部北部地区富集,但负荷中心多集中于东部南部,电力态势总体呈西电东送的特点。直流输电技术在诸多方面较交流输电具有不可替代的优势,如容量大、运行稳、控制灵活等,更是解决新能源消纳问题的不二选择。传统直流输电技... 详细信息

我国风光水能在西部北部地区富集,但负荷中心多集中于东部南部,电力态势总体呈西电东送的特点。直流输电技术在诸多方面较交流输电具有不可替代的优势,如容量大、运行稳、控制灵活等,更是解决新能源消纳问题的不二选择。传统直流输电技术具有容量大、技术成熟、造价低等优点,而柔性直流输电技术运行方式多样灵活。我国新能源的输送总体呈一次能源集中、负荷落点繁多且分散的特征,因此,将两种直流输电技术结合的混合多端直流输电能有效解决上述技术难题。直流输电系统线路故障时故障发展迅速,对保护速动性要求极高,而汇流母线作为电能的集散地,有必要提出新的保护方法以适应直流输电的需求。本文首先就lcc和mmc拓扑结构、控制逻辑、工作模式等方面进行了分析,验证所搭建仿真模型的站级控制策略的可行性和可靠性。分析了线路故障时换流站的放电行为,另分析了三端混合直流输电线路保护的特殊之处在于其汇流母线的存在。因此确定了本文的立题依据和意义。针对汇流母线现行保护方法,提出了三种各有优势的汇流母线保护新方法。首先对故障时汇流母线处故障暂态电流频域特征进行了分析,其在频段能量分布和相位上均有差异。提出了基于小波能量的汇流母线保护新方法和基于两极差流相位特性的汇流母线保护。前者几乎不受故障远近影响,而后者对过渡电阻有很强的耐受能力。基于对行波传播过程的分析,确定在故障初始阶段里,保护装置所得测量阻抗均为其背后的等效阻抗。对三端混合直流输电系统各区段故障进行分析,得到不同情况下的等效阻抗计算式,通过Matlab绘制了其阻抗幅频特性图,进而形成了整定值形式的故障判据。该方法对故障距离和过渡电阻均有较强的耐受能力。

关键词： lcc-mmc 汇流母线保护频域特征测量阻抗

lcc-FHmmc混合三端直流输电系统非闭锁型直流故障穿越控制策略研究

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LCC-FHMMC混合三端直流输电系统非闭锁型直流故障穿越控制策略研究

作者：耿樾昆明理工大学

学位级别：硕士

我国能源分布“西富东贫,北多南少”,而负荷分布“沿海发达地区多,内陆落后地区少”,电力能源供应中心与消耗中心分离,呈现逆向分布。“西电东送”作为中国经济发展现阶段下的基础建设战略,可以为实现“碳达峰、碳中和”提供绿色、可靠... 详细信息

我国能源分布“西富东贫,北多南少”,而负荷分布“沿海发达地区多,内陆落后地区少”,电力能源供应中心与消耗中心分离,呈现逆向分布。“西电东送”作为中国经济发展现阶段下的基础建设战略,可以为实现“碳达峰、碳中和”提供绿色、可靠、高效、灵活的跨区新能源消纳调配方案,可以大力推动新型冠状病毒疫情后的国民经济发展。综合传统直流换流器(Line Commuted Converter,lcc)和模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,mmc)两者优势的混合直流输电技术,作为清洁能源高效传输和消纳的“高速公路”,为解决我国“点对点”电能调配和大规模能源互联提供了有效手段。架空输电线路作为我国电力能源的主要传输途径,已经广泛应用于跨区域、大容量、长距离的特高压直流输电系统,并在直流输电工程中占据主导地位。然而架空线难以避免面临故障发生概率较高的问题,因此,快速、可靠的清除直流故障,减轻故障对系统的风险已成为保障混合直流输电系统长期稳定运行的迫切需求。据此,本文围绕lcc-mmc混合直流输电系统,对发生直流故障后的故障穿越问题开展研究工作。具体工作如下:首先,总结了常规直流输电、柔性直流输电和混合直流输电的研究历程和发展现状。在此基础上,分析比较了当前直流侧故障处理技术的研究现状,并指出了现有方法的优缺点和存在的挑战。提出了研究直流故障穿越技术的必要性和可行性。其次,分析了lcc、mmc的数学模型、工作原理以及运行特性。选定了由半桥子模块(Half Bridge Sub-Modules,HBSM)和全桥子模块(Full Bridge Sub-Modules,FBSM)混连构成的全半桥mmc(Full-Half mmc,FHmmc)作为本文的研究对象,并搭建了混合直流输电模型的控制系统,设计了相应的换流站控制策略。在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立了lcc-FHmmc混合三端直流输电系统电磁暂态仿真模型,为论文后续的研究提供了理论依据和模型基础。随后,针对lcc-mmc混合直流输电系统中不同主接线方式,探究了各类直流故障、mmc接地方式以及故障发生位置对伪双极和真双极lcc-mmc系统故障特性的影响。建立了系统发生直流故障后的等效电路,并分析了不同阶段下短路电流在故障回路中的流通路径,推导了mmc闭锁前后的桥臂电流和子模块电容电压的数学解析式。通过仿真对结果进行验证,为后文设计非闭锁型故障穿越策略打下基础,同时也可作为对照组与非闭锁型故障穿越策略进行对比。最后,研究了lcc-FHmmc混合直流输电系统的非闭锁型直流故障穿越技术。针对HBSM和FBSM混连构成的FHmmc,利用FBSM能够输出负电压的能力,在满足非闭锁型直流故障穿越和降低直流电压运行工况前提下,对HBSM和FBSM的使用比例进行了优化设计。随后,提出了一种改进的非闭锁型直流故障穿越控制策略,与仅采用基本控制策略和闭锁型故障穿越策略进行对比。该策略在限制和清除故障电流的同时还具备良好的直流故障穿越性能,故障电流抑制状况良好,桥臂电流未出现过流现象,子模块电容电压均衡效果更好,且mmc维持了无功补偿能力,能够实现非闭锁直流故障穿越,并通过仿真分析验证了所提策略的有效性。

关键词：特高压混合直流输电系统 lcc-mmc 混合型子模块故障特性分析非闭锁型直流故障穿越