柔性直流

摘要： 全球海上风电柔性直流并网工程总容量已达10 GW,随着单位投资成本不断降低,柔性直流在未来一段时间内仍然是远海风电并网工程的首选方案。由于海上换流站交流电网主要由风电场构成,其暂态电气应力相比陆上换流站有所不同;此外,不同桥臂电抗配置方案会产生不同暂态电气应力。为此,重点针对对称单极系统,对比分析了阀交流侧和直流侧两种桥臂电抗配置方案海上换流站的暂态电气应力。通过建立PSCAD/EMTDC仿真模型,详细分析了海上换流阀交流侧单相接地、两相短路等关键性故障暂态应力特性差异与产生机理,并对主要设备操作过电压与绝缘耐受进行了对比研究。结果表明,直流侧配置方案将显著减小换流阀瞬态电压、电流应力,但暂态应力耐受能力要求更高。

摘要： 动态均压难、小电流下分断时间过长及经济性不高是制约混合式直流断路器应用和推广的因素,为此,提出一种适用于高压柔性直流的改进型混合式高压直流(HVDC)断路器拓扑方案。介绍了主支路电子开关和转移支路电子开关拓扑结构,并对关键元件设计给出了理论分析和说明。最后研制了500 kV混合式HVDC断路器样机,并搭建样机运行试验系统,试验结果表明,该改进型混合式直流断路器能在小于3 ms内开断50 A至25kA故障电流,转移支路电子开关模块不均压系数小于5%。很好地解决了动态均压难、小电流分断时间长、经济性差等问题。且该拓扑直流断路器已成功应用于张北柔直工程阜康换流站阜延线,目前运行状况良好。

摘要： 柔性直流换流站的主接线形式选择是确定柔性直流输电方案的关键内容,本文基于模块化多电平技术的柔性直流系统,按照柔性直流系统电压等级和电网结构对3种典型的柔性直流换流站主接线形式进行梳理,讨论了其原理和特点,包括设备选择、接地方式等,归纳了3种典型的主接线形式的适用范围,为柔性直流换流站的主接线形式选择提供了参考。

摘要： 近日,超高压公司完成鲁西换流站广西侧500 kV交流滤波器谐波治理改造及试投。投运后,其谐波电流、电压下降幅度达50%以上,标志着南方电网公司首次成功突破柔直领域谐波治理技术壁垒,柔性直流运维水平继续保持国际领先。

摘要： 电压源型换流器易在高频谐波频段呈现负阻尼从而引起谐振现象,昆柳龙直流工程作为特高压多端混合直流输电工程,需对其柔性直流受端柳州、龙门换流站的高频谐波谐振风险进行评估分析。基于阻抗分析法分析柔性直流换流站控制链路延时、前馈滤波、控制器参数对柔性直流交流阻抗变化趋势的影响,分别考虑22种、34种交流线路工况,对受端柳州站和龙门站的多种运行工况进行交流系统谐波阻抗扫描计算,由结果可知龙门站相较柳州站具有更高的高频谐波谐振风险,为避免发生谐振,龙门站应在前馈中加入100Hz低通滤波器,控制链路延时为300μs,但会影响动态响应性能。提出了相应的高频谐波谐振风险抑制方法,能够为昆柳龙直流工程的高频谐波谐振风险抑制提供参考。

摘要： 柔性直流输电技术在孤岛送电、海上风电直流送出等方面具有独特的优势,是未来直流输电发展的方向。总结了柔性直流输电的发展现状和应用前景。概述了电力电子器件、柔直换流阀、高压直流断路器、柔直变压器、直流电缆等关键设备的研究进展,介绍了国内标志性柔性直流输电工程。指出了柔性直流输电在大规模新能源消纳和海上风电直流接入、多端直流和直流电网、远距离大容量架空线路直流送出、直流配电网以及孤岛送电等方面的应用前景。

摘要： 海上风电经柔直送出系统交流海缆线路两侧故障电流均受控,故障特征与传统同步电源有着明显差别,差动保护存在不正确动作风险。针对该问题文中介绍了一种基于平均绝对误差的海上风电经柔直送出系统交流海缆纵联保护。所提保护根据一定时间窗内一侧电流采样值与负的另一侧电流采样值之间计算得到的平均绝对误差值在区内外故障时的差异构成保护判据,并对所提保护的性能进行了分析。利用PSCAD软件仿真验证了所提保护在各种工况下的有效性。仿真结果表明:所提保护在区内外故障时能够正确动作,且在高阻故障时有着良好的性能,面对风机不出力的极端情况下也能正常工作并具备选相功能,性能比差动保护更优越,更适用于海上风电经柔直送出系统交流海缆线路。

摘要： 基于双单元柔性直流背靠背输电系统(back-to-back flexible DC transmission system,DC-BTB)两侧为同步交流电网的应用场景,提出一种根据DC-BTB两侧交流电网电压幅值和相角的变化自动调整DC-BTB有功功率的自动角差控制方法。针对双单元DC-BTB结构,提出单元间有功功率分配方法,研究自动角差控制下单元闭锁和交流故障的暂态特性。在实时数字仿真(real time digital simulation,RTDS)系统中搭建双单元DC-BTB模型进行仿真分析,结果表明自动角差控制稳态下功能投退冲击小,单元闭锁或交流故障穿越后能维持系统稳定运行。仿真结果验证了所提控制方法的有效性。

摘要： 针对城市配电网中,直流配电相比于交流配电更高的供电可靠性,提出了柔性直流配电可能的应用方向以及城市电网对柔性直流配电的需求,分析了城市电网直流配电系统的典型接入模式。在此基础上,建立了含电池储能和柔性直流的配电网经济调度模型,并以深圳区域配电网为例进行了仿真分析。研究结果表明,在配电网中安装一定容量的储能装置,通过峰谷时段充放电能降低配电网公司从上级电网的购电成本;采用柔性直流装置,通过换流器进行双向功率调节,可以实现有功功率和无功功率协调优化。

摘要： 近年来,基于电压源换流器的高压直流输电技术,即柔性直流输电技术,发展迅速,工程技术参数不断提高。柔性直流技术为可再生能源的跨区消纳提供了解决之道,针对新能源间隙性、波动性的特点,柔性直流控制灵活,能够快速响应电网状态变化,适用于大规模可再生能源的远距离、大容量传输。融合常规直流和柔性直流的混合直流先进输电技术正在向多端、特高压方向发展,特高压混合多端直流输电技术能够实现多个电源汇集以及多个落点受电,有望促进可再生能源并网和电力大规模远距离输送,其技术研发和工程实践已经获得了国内外的广泛关注,具有重大的理论和现实意义。

摘要： 结合厦门柔性直流输电科技示范工程,分析了大容量柔性直流接入对电网暂态稳定性影响机理,利用PSD-BPA暂态稳定仿真程序对大容量柔性直流输电系统接入电网后暂态稳定特性进行仿真分析.结果表明:柔性直流接入对交流电网单一故障暂态稳定影响不明显;柔性直流输送功率大小及交流侧短路比对暂态过程电压有影响.随着柔性直流向交流电网输送功率增大,电压稳定水平将提高,交流侧短路比越小,提升效果越明显.针对交直流混联电网安全稳定问题,提出了运行控制措施建议.

摘要： 针对含柔性直流的交直流混联输电系统,本文提出了一种综合考虑多种手段的在线紧急功率控制策略,该控制策略利用有功功率转移因子,分析直流线路对其他并列运行的交流线路功率支援作用的强弱,并据此制定不同线路紧急状态下的潮流控制策略.同时,本文提出当采用柔直进行潮流控制时,利用有功功率因子估算出不同工况下柔性直流线路应增加的功率值,并通过反馈环节在线地调整柔性直流线路的有功功率,使得重过载线路的功率迅速准确地被控制在合理范围内,防止系统发生连锁故障,最后通过EMTDC/PSCAD软件仿真验证了上述控制策略的有效性.

摘要： 本文首先分析了电磁环网存在的安全稳定问题及柔性直流(柔直)输电系统的特性,提出了柔直应用于电磁环网后柔直与稳控协调控制的必要性,并给出了柔直与稳控协调控制的方法及措施量的计算原则,以及针对暂态稳定的协调控制措施量的计算方法.基于等面积准则量化计算协调控制措施量,考虑了柔直、稳控的控制动作延时及系统电抗的影响因素,使计算结果更加可靠,可最大程度利用柔直容量对暂态过程中的系统进行有功及无功支撑.利用BPA仿真工具建立柔直应用于电磁环网的机电仿真模型,仿真验证结果表明:柔直应用于电磁环网与稳控措施的协调控制,减少了传统稳控措施的切机总量,并改善了交流系统电压稳定性,具有良好的工程实用价值.

摘要： 当前柔性直流输电技术正在我国蓬勃发展，尤其是半桥模块化多电平（MMC）技术越来越得到广泛重视。本文介绍了一种基于IEGT器件的MMC阀模块，提出了几种典型的柔性直流阀组试验方法。

摘要： 在实现电网国际化、区域电网互联、能源优化配置进程中,海底电缆输电工程是跨海域实现联网的重要组成部分.本文介绍世界各国上世纪90年代以来,区域电网互联海底电缆输电工程基本现状,各国跨海域联网工程发展趋势.针对海底电缆输电工程采用输电电压方式的归纳分析,为跨海联网工程建设输电电压方式的研究,以及联网工程电压方式的选择提供借鉴和参考.同时提出了直流输电用于海底电缆工程的优点与固有缺陷,以及采用柔性直流技术应用于海底电缆输电工程的优势.

摘要： 为了应对大功率半导体器件在柔性直流(VSC-HVDC)应用中的挑战,ABB已经扩展了其压接式IGBT平台,StakPak的功率等级达到了4500V/3000A.此篇论文对该技术的新进展及产品的设计概念进行了整体的描述,汇报了器件6000A过流的关断能力,以及在吸收电路配合下关断10kA的表现,并且通过实验确定该器件在串联应用中的适用性.本论描述了相输出电流能力以及HVDC应用中过流时的温升仿真结果,同时对生命周期评估及工况对其的影响进行了阐述.由此项确认了StakPak IGBT模块在大功率VSC-HVDC和直流断路器中的适用性.最后作者对StakPak的未来发展方向作了简短的探讨.

摘要： 本发明公开了一种含有超导直流限流器的柔性直流系统直流侧主回路参数设计方法，包括：(1)确定短路电流峰值、避雷器支路接入时刻和最严酷工况；(2)计算平波电抗与短路电流峰值时刻的关系；(3)求解平波电抗大小；(4)求解限流电阻大小。本发明直流侧主回路参数设计方法能够填补含有超导限流器的直流主回路设计研究的空白，能为未来工程的设计起到一定的指导作用；在保证有效性的前提之下，本发明提出的基于递推法的短路电流计算公式，能够提高计算效率，避免耗时的时域仿真计算，减少直流主回路设计花费的时间。

摘要： 本发明公开了一种柔性直流换流阀及柔性直流换流装置，柔性直流换流阀包括若干子模块，所述子模块包括多个IGBT半桥单元，每个所述IGBT半桥单元分别并联有直流电容器和有源电容器，所述IGBT半桥单元包括由多个IGBT管连接构成的第一半桥电路，所述第一半桥电路并联有电容器，每个所述子模块中所有的所述第一半桥电路的中间点彼此连接形成所述子模块的输出端，所有的所述子模块的输出端彼此串联。本发明的有益效果：效率高，利用了可关断晶闸管的导通压降低，IGBT管开关特性好的特点，通过驱动电路分别控制IGBT管与可关断晶闸管，改善了传统关断晶闸管类器件开关频率低，开关特性不好，需要较大的缓冲回路，拓扑复杂的缺点。

摘要： 本申请提供一种柔性直流输电调试系统及柔性直流输电调试带电方法，所述柔性直流输电调试系统包括：依次串联并形成回路的第一端交流电网、第一端变压器、第一端换流阀、连接开关、第二端换流阀、第二端变压器及第二端交流电网；所述第一端换流阀的每个桥臂的阀塔分为多组，且每个桥臂上各组阀塔相互并联；所述第二端换流阀的每个桥臂的阀塔分为多组，且每个桥臂上各组阀塔相互并联。本申请提供的柔性直流输电调试系统，能够实现柔性直流输电系统全链路的带电调试，完成全链路的功能检验，极大地保障了调试的全面性和真实性，节约了调试时间，降低了设备调试风险。

摘要： 本发明公开了一种柔性直流输电子模块，包括第一电容、IGBT功率单元与屏蔽盒；所述IGBT的发射极通过驱动引线与所述屏蔽盒相连，所述IGBT的门极通过所述第一电容与所述屏蔽盒相连；所述第一电容，其元件容值被配置为补偿所述IGBT各极间电容与所述屏蔽盒的寄生电容所形成的开尔文电桥的平衡差值。本发明还公开了一种柔性直流输电系统，其包括如上所述的柔性直流输电子模块。本发明公开的柔性直流输电子模块与柔性直流输电系统，通过构建平衡的开尔文电桥，消除了寄生电容造成的干扰，使得驱动信号趋向正常，保证了整个输电系统的工作性能。

摘要： 本发明提供了一种柔性直流输电系统的换流器解锁方法与柔性直流输电系统，所述方法包括，启动站将电网侧的交流电转换为直流电输出至被启动站；所述启动站预充电完成后，解锁所述启动站换流器；所述启动站换流器解锁完成后，换流器解锁控制器判断直流电压是否达到设定值；所述被启动站换流器包括多个换流器子模块，当所述直流电压达到设定值时，所述换流器解锁控制器解锁所述被启动站换流器，控制所述换流器子模块初始状态为投入状态，并逐步控制减少处于投入状态的所述换流器子模块数量，直到所述被启动站换流器解锁完成。

摘要： 本发明公开了一种柔性直流输电换流器，包括三相上桥臂模组、三相中桥臂模组及三相下桥臂模组；三相上桥臂模组的正极直流端作为柔性直流输电换流器的第一直流端；三相上桥臂模组的三相交流线端与三相中桥臂模组的第一三相交流线端连接，三相中桥臂模组的第二三相交流线端地三相下桥臂模组的三相交流线端连接；三相下桥臂模组的负极直流端作为柔性直流输电换流器的第二直流端；三相中桥臂模组的第一三相交流线端用于与第一变压器的副边三相出线端地连接，三相中桥臂模组的第二三相交流线端用于与第二变压器的副边三相出线端地连接。本发明能节省功率模块及桥臂电抗器的数量，成本低。本发明同时提出了一种双极柔性直流输电系统。

摘要： 本发明公开了一种柔性直流输电系统直流侧故障穿越方法及直流输电系统，其方法部分，包括以下步骤：分析混合直流断路器，得到混合直流断路器的两个关键参数；分析电感型和电阻型SFCL的工作原理；得到柔性直流输电系统直流侧故障后故障电流表达式；得到实现柔性直流输电系统直流侧故障穿越的必须满足条件；计算电感型及电阻型SFCL的失超电感和失超电阻。其系统部分，具有上述故障穿越方法。本发明借助半桥模块化多电平换流器本身结构特点和故障特性，利用超导故障限流器在系统故障时能够抑制故障电流上升的特点，通过混合型直流断路器在MMC闭锁前切断故障电流，实现柔性直流输电系统直流侧故障穿越功能。本发明技术成熟、实现简单、性能优异。

摘要： 本申请中公开了一种柔性直流系统的接地装置和柔性直流系统，所述装置包括接地回路；所述接地回路包括变压器阀侧绕组和限流结构；所述变压器阀侧绕组采用Yn接线方式接线；所述变压器阀侧绕组的中性点与所述限流结构连接；所述限流结构与地连接，用于限制所述接地回路的三次谐波电流。解决了现有技术中接地结构复杂、设备需求较多、接地设备的有功无功损耗较高的技术问题。将所述接地装置连接至柔性直流系统的换流阀上，当电网传输电能开始为换流阀充电时，所述接地装置能够有效减小三次谐波电流，降低柔性直流系统在充电启动过程中的电能损耗。

摘要： 本实用新型公开了一种柔性直流输电换流器，包括三相上桥臂模组、三相中桥臂模组及三相下桥臂模组；三相上桥臂模组的正极直流端作为柔性直流输电换流器的第一直流端；三相上桥臂模组的三相交流线端与三相中桥臂模组的第一三相交流线端连接，三相中桥臂模组的第二三相交流线端地三相下桥臂模组的三相交流线端连接；三相下桥臂模组的负极直流端作为柔性直流输电换流器的第二直流端；三相中桥臂模组的第一三相交流线端用于与第一变压器的副边三相出线端地连接，三相中桥臂模组的第二三相交流线端用于与第二变压器的副边三相出线端地连接。本实用新型能节省功率模块及桥臂电抗器的数量，成本低。本实用新型同时提出了一种双极柔性直流输电系统。

摘要： 本实用新型公开了一种海上柔性直流换流站直流穿墙套管直流侧连接结构，所述的悬式绝缘子(1)和直流穿墙套管接线端子(3)之间通过所述的分裂导线垂直段(4)连接，所述的分裂导线垂直段(4)末端通过所述的直流穿墙套管金具(2)与所述直流穿墙套管接线端子(3)连接，所述的分裂导线水平段(5)的一端通过所述的T接金具(6)与所述的分裂导线垂直段(4)T接，另一端通过所述的桥臂电抗器连接金具(7)与所述的桥臂电抗器接线端子(8)连接。它可降低直流穿墙套管接线端子承受的导线长期拉力，还可极大地降低对安装在地面的直流穿墙套管的电场分布的影响具有提高了海上柔性直流换流站可靠性及稳定性的优点。