摘要：模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是当前柔性直流工程的主流拓扑。高压大容量柔性直流输电工程中,MMC子模块中的半导体器件,特别是绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的通流能力较弱,电流安全裕度较小,对各半导体器件的稳态电流应力进行精确解析计算对换流器器件选型、换流器损耗计算、阀冷系统设计、换流阀运行状态评估等具有决定性的作用。同时,支撑电容器也是模块的关键组部件,电流是其研发的关键指标。该文基于MMC子模块各组部件的通流条件和平均开关函数模型,推导了各组部件的电流平均值和电流有效值等关键参数的精确解析表达式,并进一步分析了MMC处于整流状态和逆变状态时各器件稳态电流应力的大小关系及特征。通过将稳态电流应力的解析计算结果与电磁暂态仿真结果进行对比,验证了该文提出的解析计算方法的精确性。最后,基于解析计算和仿真分析,揭示了各组部件电流应力分布的特征规律。

摘要：与前期工程相比,±420 kV中国渝鄂背靠背联网工程系统设计的主要难点在于工程直流电压较高、容量较大,且故障穿越、交直流保护等要求提升,但全控电力电子器件的暂态应力配置水平有限且交流电网极端运行方式恶化。针对器件暂态应力配置水平受限,文中提出了精确的换流器桥臂故障电流上升率计算方法、阀控过流保护的分桥臂闭锁策略、阀本体过压保护的动态过压定值策略,解决了弱器件能力下无法兼顾设备安全性和故障穿越能力的问题。针对极端运行方式下交流电网和柔性直流系统高频失稳和弱系统失稳问题,分别提出了失稳机理及解决失稳的工程实用方法。针对接入500 kV交流电网带来交流断路器失灵保护和直流差动保护的特殊要求,提出了相应的解决对策和建议。

摘要：张北柔性直流电网工程是世界首个直流电网工程。与前期工程相比,张北工程系统设计的主要难点在于:工程故障穿越要求高、故障发展速度快而核心设备的暂态应力水平受限;新能源孤岛接入双极直流电网存在双极协调控制困难、宽频振荡风险高以及暂时性盈余功率问题严重等问题。针对张北工程系统设计的主要难点,提出新型三次谐波注入策略、直流电网电抗器最优化配置方法、基于接地电阻的续流快速衰减方法、子模块动态平均工作电压策略、新型阀控不平衡快速保护策略、阀本体过压保护的动态定值策略等一系列方案,有效提高了核心设备的电流和电压应力水平对直流电网的适应性;提出了双极V/f下垂控制、大规模新能源场站宽频阻抗特性获取方法、基于交流耗能装置的盈余功率解决方案等,解决了大规模新能源孤岛接入直流电网的双极协调控制问题、宽频振荡问题和暂时性盈余功率问题。通过张北柔性直流电网工程实践,验证了上述策略的正确性和有效性。

摘要：为了避免采用对称单极接线柔性直流工程在可靠性、绝缘水平以及大容量换流变压器运输制造上的缺点,±320kV/1 000 MW厦门柔性直流输电工程是世界范围内第一个采用双极接线的柔性直流工程。文中以厦门工程为背景对双极高压大容量柔性直流工程的系统设计展开研究。首先,通过主接线优化设计使得采用双极接线的柔性直流工程具备3种运行方式,提高了系统的可靠性。其次,高压大容量柔性直流工程中设备裕度通常较小,通过对主回路参数开展精确计算从而实现小容量可关断器件支撑工程大功率传输。最后,对比了采用对称单极接线和双极接线柔性直流工程的暂态特性,即采用双极接线的工程暂态过电压较低但暂态电流恶化。提出通过暂态电流精确解析计算方法以及优化布置等方法,确保工程可关断器件的安全性。实践表明所提设计方法是可行和有效的。

摘要：针对IEC 61970标准中现有的CIM模型难以完整地表征电网故障诊断,提出了扩展CIM模型的建议:即引入故障信息类及故障类等以适应基于不同故障信息及具有不同诊断结果形式的电网故障诊断系统.在扩展CIM模型的基础上,采用多Agent框架以处理变化时序的故障信息,使之便于基于不同故障信息的诊断子系统的集成.仿真分析表明所设计的故障诊断系统具有较好的开放性和灵活性.

摘要：主接线设计是工程设计的前提,主回路计算、设备选型等研究都必须在确定主接线方案的前提下进行。柔性直流输电工程不像传统直流工程有比较确定的主接线形式,而是可以根据工程需求,采取灵活的主接线方案。研究了柔性直流输电主接线方案和接地方案,详细比较了不同主接线方案的特点,讨论了不同接地方案的优缺点和适用范围,对多端柔性直流系统各换流站之间的系统连接方式及运行方式也进行了研究。以舟山五端柔性直流输电科技示范工程为实例,根据舟山工程系统和站址条件,系统地研究了其主接线方案的设计过程,给出了典型的站内主接线方案。可作为后续多端柔性直流输电工程主接线研究的参考。

摘要：高压大容量柔性直流电网中换流器的快速可靠在线并网是目前工程中亟须解决的问题之一。由于孤岛换流站不具备交流侧启动能力,需要通过直流侧启动实现换流器并网。为了限制直流侧充电电流,可利用直流断路器对换流器进行预充电。研究通过直流断路器分级合闸实现孤岛换流站在线并网的可行性,提出分级合闸过程中直流断路器电流应力以及避雷器能量的计算方法,并通过该计算方法对张北工程直流断路器的电气应力进行计算。在PSCAD/EMTDC仿真环境中建立了张北柔性直流电网模型并进行了仿真测试,验证了其在直流电网中的适用性,通过仿真结果证明了计算方法的准确性。

摘要：针对应用于高压直流输电(HVDC)系统互联的高频模块化直流变压器(HFMDCT),以直流电流纹波及高频环节电流应力大小为优化目标,提出了HFMDCT的直流链匹配多电平控制策略。对HFMDCT在多电平控制方法下的直流电流纹波机理进行了分析;通过采用拉格朗日因子法得到优化高频环节电流应力的直流链占空比条件,并以此为依据提出了高频变压器变比的设计原则;同时,为了在直流电压变化时仍可以保证HFMDCT的运行效率,进一步提出了基于直流链匹配多电平控制策略的直流电流纹波优化控制方法。

摘要：柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可控关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。该技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点,在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电和城市电网供电等领域具有明显的优势;而阀厅是直流换流站工程的核心设计内容之一。文中综合考虑换流阀进出线选择,换流阀与直流场、阀冷、阀控间的连接布置,从设备布置、建筑、结构、暖通等多方面,研究了换流站阀厅布置方案,并最终提出柔性直流换流站阀厅布置的优化方案。

摘要：提出了一种基于谐波状态空间(harmonic state-space,HSS)方程的模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC)小信号建模方法。这种建模方法考虑了MMC内部谐波(子模块电容电压波动和桥臂环流)的动态特性和相互耦合作用,具有较高的建模精度。并在此模型基础上,利用特征值分析方法对MMC系统的稳定性进行评估。最后,通过与Simulink/MATLAB仿真结果的对比,验证了小信号模型的准确性。同时分析了控制器参数对MMC系统稳定性的影响,可以提高控制系统的设计效率。