換流器

要在定子側(cè)串聯(lián)換流器，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組與交流系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。此外，換流器還可在交流系統(tǒng)故障時(shí)隔離和保護(hù)機(jī)組，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此，加強(qiáng)對(duì)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)影響的分析和研究，可有效保障風(fēng)力發(fā)電的科學(xué)開(kāi)發(fā)和穩(wěn)定利用[3,4]。1 直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組基本結(jié)構(gòu)直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)包括永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)(permanent magnet synchronous generator，PMSG)、風(fēng)機(jī)換流器、升壓變壓器等，見(jiàn)圖1。與永磁同步發(fā)電機(jī)相連接側(cè)的換流器為機(jī)側(cè)換流器，與

VDC（電壓源換流器型高壓直流輸電）在大規(guī)模新能源并網(wǎng)中具有廣泛的應(yīng)用前景［7-12］。采用PSC（功率同步控制）的構(gòu)網(wǎng)型換流器控制策略是VSC-HVDC的主要實(shí)現(xiàn)方式［7］，在弱電網(wǎng)下依然能與電網(wǎng)保持同步［13］，在“雙高”系統(tǒng)中應(yīng)用潛力巨大。采用PSC的構(gòu)網(wǎng)型換流器的控制結(jié)構(gòu)與虛擬同步機(jī)本質(zhì)相同［3］，其并入交流電網(wǎng)后的暫態(tài)同步穩(wěn)定性近年來(lái)受到了學(xué)界的廣泛關(guān)注。以往大量的文獻(xiàn)采用在工作點(diǎn)線性化的小信號(hào)分析方法對(duì)構(gòu)網(wǎng)型換流器的小干擾穩(wěn)定性展開(kāi)研究［11-

-13］來(lái)增強(qiáng)換流器的弱電網(wǎng)運(yùn)行能力，通過(guò)模擬同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方程來(lái)實(shí)現(xiàn)換流站的自主頻率響應(yīng)。但上述策略大多應(yīng)用于柔性直流輸電系統(tǒng)的恒功率控制端。對(duì)于恒電壓控制端，若采用虛擬同步控制，則會(huì)使其功率調(diào)節(jié)速度變慢，難以維持直流電壓的穩(wěn)定。文獻(xiàn)［14］提出的慣性同步控制能同時(shí)實(shí)現(xiàn)恒電壓控制端的電網(wǎng)自同步控制，但其所提供的支撐功率僅從直流電容中提取，對(duì)電網(wǎng)的支撐效果較弱。為此，本文提出了柔性直流輸電系統(tǒng)的雙端構(gòu)網(wǎng)型控制策略，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：①將柔性直流輸電換流器的

,基于電壓源型換流器(Voltage Sourced Converter, VSC)的直流輸電技術(shù)正廣泛應(yīng)用于新能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電等領(lǐng)域[1-8]。因此,研究基于電壓源型換流器的新能源發(fā)電系統(tǒng)功率傳輸能力是保障現(xiàn)代電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的功率傳輸極限做了大量研究。文獻(xiàn)[9]推導(dǎo)了在交流電壓不對(duì)稱條件下,柔性直流配網(wǎng)換流站的交流側(cè)傳輸功率極限的解析表達(dá)式,并提出了直流側(cè)功率傳輸極限的數(shù)值算法。文獻(xiàn)[10]提出了兩種負(fù)荷的等值

大規(guī)模應(yīng)用以及換流器技術(shù)的快速發(fā)展，換流器型電源（Converter Interfaced Generations，CIGs）逐漸成為當(dāng)代電力系統(tǒng)的主流發(fā)電形式之一。相較于傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)，經(jīng)電壓源型換流器（Voltage Sourced Converter，VSC）饋入的新能源發(fā)電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的快速解耦控制，并為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要支撐[1-4]。同時(shí)，新能源發(fā)電機(jī)組的短路特性受控制作用影響，較傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)有明顯區(qū)別。隨著大量換流器

（模塊化多電平換流器型柔性直流輸電）在大規(guī)模新能源并網(wǎng)中具有廣泛的應(yīng)用前景［6-8］。非同步機(jī)電源根據(jù)其控制策略一般可以分為跟網(wǎng)型換流器和構(gòu)網(wǎng)型換流器。跟網(wǎng)型換流器外部特性表現(xiàn)為電流源特性，通常采用PLL（鎖相環(huán)）保持與電網(wǎng)電源同步［3］，具有響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，適用于SCR（短路比）較大的強(qiáng)電網(wǎng)［9］。構(gòu)網(wǎng)型換流器外部特性表現(xiàn)為電壓源特性，通過(guò)模擬同步發(fā)電機(jī)搖擺方程保持與電網(wǎng)電源同步［3］，典型代表是采用PSC（功率同步控制）的電壓源換流器，適用于SCR

即DC/DC 換流器，可以實(shí)現(xiàn)不同電壓等級(jí)的直流分布式能源或負(fù)荷的并網(wǎng)，是光伏、直流儲(chǔ)能系統(tǒng)等電源并網(wǎng)發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)、直流電機(jī)等負(fù)荷用電不可或缺的重要環(huán)節(jié)[3-5]。目前，由于電壓源型VSC（voltage source converter）的換流器具有控制技術(shù)成熟、四象限運(yùn)行、調(diào)制策略簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在智能電網(wǎng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?；赩SC的DC/DC 換流器在直流配電網(wǎng)領(lǐng)域也開(kāi)始得到應(yīng)用。關(guān)于其研究主要集中在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、控制策略、故障性

效電路柔性直流換流器接入電網(wǎng)時(shí)被視為2個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，從接入點(diǎn)分為電網(wǎng)側(cè)阻抗和換流器側(cè)阻抗。電網(wǎng)模型通常由電阻串聯(lián)的電感器組成，換流器等效為一個(gè)輸出阻抗與電流源的并聯(lián)，可用如圖1所示的小信號(hào)等效電路表示。圖1 換流器接入電網(wǎng)等效阻抗電路圖Fig.1 Equivalent impedance circuit of grid-connected converters圖1中，UPCC為公共連接點(diǎn)(point of common coupling，PCC)電壓，I

接入系統(tǒng)高低端換流器間的協(xié)調(diào)控制策略，在一定程度上降低了高低端換流器同時(shí)發(fā)生換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)［12］指出當(dāng)分層接入系統(tǒng)某層發(fā)生故障時(shí)，非故障層換相失敗預(yù)防控制的啟動(dòng)滯后于故障層是導(dǎo)致高低端換流器同時(shí)發(fā)生換相失敗的原因。針對(duì)該問(wèn)題，文獻(xiàn)［13］提出一種高低端換相失敗預(yù)防協(xié)調(diào)控制策略，利用故障層換相失敗預(yù)防控制啟動(dòng)時(shí)間早的特點(diǎn)，運(yùn)用邏輯控制，使非故障層換相失敗預(yù)防控制提前啟動(dòng)，從而降低高低端換流器同時(shí)發(fā)生換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)。但該策略存在不同故障下，協(xié)調(diào)系數(shù)無(wú)法

態(tài)穩(wěn)定性，但各換流器之間存在的動(dòng)態(tài)交互又使得系統(tǒng)的控制參數(shù)設(shè)計(jì)變得非常復(fù)雜［3-5］。因此，在計(jì)及換流器間動(dòng)態(tài)交互的前提下，如何合理設(shè)計(jì)MVDC 配電系統(tǒng)的控制參數(shù)將成為未來(lái)的研究方向。適用于MVDC 配電系統(tǒng)的常規(guī)控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法通常包含2 步。第1 步：基于單臺(tái)換流器在其獨(dú)立運(yùn)行時(shí)（簡(jiǎn)稱單換流器場(chǎng)景）的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)，并利用頻域分析法設(shè)計(jì)其控制參數(shù)［6-9］。文獻(xiàn)［6］介紹了一種適用于單換流器場(chǎng)景的控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，但沒(méi)有考慮負(fù)荷特性；文獻(xiàn)［8-9

容量需求，采用換流器并聯(lián)的直流配電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但直流配電系統(tǒng)固有的低慣性、弱阻尼特性易導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，尤其采用并聯(lián)換流器的拓?fù)鋾r(shí)，需要進(jìn)一步探究其振蕩機(jī)理。文獻(xiàn)[3?5]研究了直流配電網(wǎng)振蕩的原因，包括低阻尼LC環(huán)節(jié)與直流母線電壓控制單元的交互作用、恒功率負(fù)荷的負(fù)阻抗效應(yīng)、下垂系數(shù)的影響、多端互聯(lián)的功率交互等；文獻(xiàn)[6]首先建立多換流器并聯(lián)系統(tǒng)的諾頓等效電路，定量分析諧振峰分布，求解諧振頻率表達(dá)式，分析了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)諧振的影響；文獻(xiàn)[7]結(jié)合系統(tǒng)的阻抗模型和節(jié)點(diǎn)

下垂控制的單臺(tái)換流器-無(wú)窮大系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及直流系統(tǒng)穩(wěn)定的解析條件陳建新1，張 旭2，孟浩杰1，徐寅飛1，任新卓1，鄧小電1，李宇駿2(1.杭州電力設(shè)備制造有限公司，浙江 杭州 310018；2.西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049)基于功率-電壓下垂控制的換流器因其較好的控制靈活性在多端直流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，同時(shí)也為直流電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。利用單輸入單輸出分析法研究了單臺(tái)并網(wǎng)換流器直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。首先，建立系統(tǒng)擾動(dòng)后的直

高壓直流電系統(tǒng)換流器故障分析出發(fā)，進(jìn)一步分析換流器的故障保護(hù)，并在本文最后進(jìn)一步探究換流保護(hù)控制策略，為以后高壓直流輸電系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供參考性意見(jiàn)。關(guān)鍵詞：高壓致直流輸電系統(tǒng);換流器;保護(hù);動(dòng)作隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的加速發(fā)展，全社會(huì)的整體用電量也在不斷增加，為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的需要，充分保證高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定，所以必須保證換流器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一、常見(jiàn)的故障分析區(qū)內(nèi)故障保護(hù)動(dòng)作、區(qū)外故障保護(hù)不動(dòng)作是換流器的兩個(gè)基本保護(hù)原則。通常來(lái)說(shuō)，換流器設(shè)備故障主要指的是區(qū)

隨著并網(wǎng)系統(tǒng)中換流器的增多，以及不同廠家換流器參數(shù)的差異，換流器間或換流器內(nèi)部的控制諧振問(wèn)題難以避免［5-7］。此外，換流器各組成部分的阻抗相互匹配，容易引起諧振，進(jìn)而導(dǎo)致逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性變差甚至崩潰。因此，亟待研究換流器的諧振特性和抑制方法。目前，針對(duì)阻抗匹配引起的諧振問(wèn)題，主要通過(guò)修正控制環(huán)節(jié)參數(shù)［8-9］或無(wú)源阻尼的方式［10-12］消除諧振。前者主要是通過(guò)修正換流器控制環(huán)節(jié)，改變換流器的輸出阻抗，間接抑制諧振，改善并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性；后者通過(guò)增加阻

保護(hù)，用于檢測(cè)換流器的換相失敗故障。換相失敗可能是由一種或多種故障，通常是由交流系統(tǒng)的擾動(dòng)或換流閥未正常觸發(fā)引起。VBO保護(hù)，即晶閘管過(guò)壓保護(hù)，用于保護(hù)晶閘管免受正向過(guò)電壓，在晶閘管承受正向過(guò)電壓前，由門(mén)極單元對(duì)晶閘管進(jìn)行保護(hù)性觸發(fā)。以上保護(hù)用于直流換流站，保護(hù)換流器正常運(yùn)行。關(guān)鍵詞：換相失敗保護(hù);VBO保護(hù);換流器一、概述2019年07月29日，某直流輸電工程逆變側(cè)換流站雙極大地回線方式運(yùn)行，輸送功率4000MW。06：00：47極Ⅰ、極ⅠⅠ直流保護(hù)A、

用基于電網(wǎng)換相換流器（Line Commutated Converter，LCC）串聯(lián)的方式，由于LCC固有的依賴交流電網(wǎng)換相的特性，多條直流饋入受端交流電網(wǎng)會(huì)帶來(lái)多直流饋入問(wèn)題，對(duì)交流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成較嚴(yán)重威脅［5-8］。研究表明，通過(guò)在高壓直流輸電系統(tǒng)逆變站引入模塊化多電平換流器（Modular Multilevel Converter，MMC），形成整流站LCC、逆變站MMC的混合直流輸電系統(tǒng)（hybrid HVDC），可以逐步解決受端交流電網(wǎng)

。模塊化多電平換流器(modular multilevel converter, MMC)因具有無(wú)換相失敗、擴(kuò)展性好、可向無(wú)源網(wǎng)絡(luò)或弱交流系統(tǒng)供電等優(yōu)點(diǎn)，成為目前高壓大容量柔性直流輸電技術(shù)的優(yōu)選換流器[4-6]。由半橋子模塊構(gòu)成的傳統(tǒng)的半橋型MMC具有低損耗，低成本等優(yōu)點(diǎn)，但是不具備直流故障自清除能力。全橋子模塊自身具有輸出負(fù)電平的能力，可以使換流器直流側(cè)輸出極間零電壓，具有直流故障穿越能力[7-10]，但是由于FBSM中電力電子器件有所增加，導(dǎo)致其投資成

線路保護(hù)領(lǐng)域和換流器保護(hù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)現(xiàn)狀，梳理了上述兩個(gè)領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)、重要申請(qǐng)人、技術(shù)分支、技術(shù)演進(jìn)以及核心專利，期望該綜述能夠幫助相關(guān)領(lǐng)域?qū)彶閱T全面了解線路和換流器保護(hù)領(lǐng)域的發(fā)展歷程和熱點(diǎn)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，以提高檢索效率和審查效率。關(guān)鍵詞：直流輸電線路;換流器;保護(hù)策略中圖分類(lèi)號(hào)：T-18 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）19-0021-02Abstract： This paper main

流輸電工程，對(duì)換流器控制保護(hù)系統(tǒng)的主要功能進(jìn)行詳細(xì)分析。柔性直流輸電換流器級(jí)控制保護(hù)系統(tǒng)，完成換流器直流電壓控制，有功、無(wú)功功率控制，交流電壓頻率控制及相關(guān)的保護(hù)功能。該系統(tǒng)接收上層站級(jí)控制系統(tǒng)命令，并向其反饋換流器和換流閥部分狀態(tài)信息;向下層閥控系統(tǒng)發(fā)送控制命令，并接收閥控的狀態(tài)和保護(hù)信息。關(guān)鍵詞：柔性直流輸電;換流器;控制策略柔性直流輸電技術(shù)是現(xiàn)今世界上最先進(jìn)的輸變電技術(shù)之一，也是中國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的智能電網(wǎng)領(lǐng)域。由于柔性直流輸電具有不存在換相失敗問(wèn)題;控制

型器件的電壓源換流器的高壓直流輸電系統(tǒng)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，隨著高壓直流輸電系統(tǒng)的電壓等級(jí)和容量不斷提升，短路容量也不斷提高，因此對(duì)系統(tǒng)保護(hù)的動(dòng)作性能有了更高的要求，本文基于直流輸電系統(tǒng)的保護(hù)種類(lèi)和保護(hù)分區(qū)原理，結(jié)合目前直流繼電保護(hù)的配置方案，對(duì)直流輸電系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討和分析。關(guān)鍵詞：高壓直流;全控型;換流器0 引言基于高壓直流輸電系統(tǒng)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，高壓直流輸電系統(tǒng)在我國(guó)遠(yuǎn)距離大容量輸電和大區(qū)聯(lián)網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。截至2019年11月，中

采用雙12脈動(dòng)換流器串聯(lián)接線方式，相較常規(guī)直流工程可用性和可靠性更高，接線方式更為多樣[4-7]。在實(shí)際運(yùn)行中，每極既可兩組換流器同時(shí)投入運(yùn)行，也可根據(jù)需要，以單個(gè)換流器投入運(yùn)行，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)可以通過(guò)換流器的投/退操作以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式在線轉(zhuǎn)換的功能。當(dāng)前關(guān)于特高壓工程換流器在線投退及相關(guān)保護(hù)性閉鎖策略已有較多研究[8-16]，其中大多數(shù)是基于站間通信正常的條件，然而在站間通信故障時(shí)，整流站與逆變站相關(guān)控制器配合難度加大，不能再簡(jiǎn)單沿用站間通信正常時(shí)的控

量，但需要解決換流器模塊間電流分配不均及環(huán)流問(wèn)題。分析了零序環(huán)流產(chǎn)生的原因，建立了逆變側(cè)并聯(lián)模塊的數(shù)學(xué)模型。在上述分析基礎(chǔ)上，提出一種基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的零序環(huán)流控制策略。通過(guò)模塊并聯(lián)以及載波移相技術(shù)，增加了系統(tǒng)的容量并提高了波形質(zhì)量。仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制策略的有效性。并聯(lián)運(yùn)行；共直流母線；零序環(huán)流；載波移相0 引言近年來(lái)，隨著電力半導(dǎo)體技術(shù)迅速發(fā)展及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用[1]，以電壓源換流器(Voltage source converter, VSC)和IGB

級(jí)之間的互聯(lián)，換流器的靈活控制方式可以實(shí)現(xiàn)交直流潮流的相互轉(zhuǎn)供，有利于系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，未來(lái)的智能配電網(wǎng)將會(huì)是一個(gè)交直流全面互聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)，一方面其可與上層交直流混合輸電體系相協(xié)調(diào)，另一方面可就地接入直流分布式電源與負(fù)荷，滿足配電網(wǎng)的直流源荷接入需求。目前，關(guān)于交直流配電網(wǎng)的研究還存在大量的理論與技術(shù)問(wèn)題有待解決[3-5]。系統(tǒng)潮流是分析眾多問(wèn)題的基礎(chǔ)，因此在潮流控制與計(jì)算方法方面已有學(xué)者展開(kāi)了相關(guān)研究，文獻(xiàn)[6-9]從換流器的控制策略以及換流站運(yùn)行方式

來(lái)，含有電壓源換流器的電網(wǎng)因在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性在電網(wǎng)中得到越來(lái)越多的應(yīng)用，而備受?chē)?guó)內(nèi)外研究學(xué)者的青睞。然而，交直流混合輸電系統(tǒng)給電網(wǎng)的運(yùn)行和安全帶來(lái)一系列的新問(wèn)題，交直流混合配電網(wǎng)潮流計(jì)算問(wèn)題就是較為關(guān)鍵的問(wèn)題之一[1-6]。因此，開(kāi)展研究交直流混合配電網(wǎng)的潮流計(jì)算，能夠在理論上和實(shí)踐上為含有電壓源換流器的電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展提供技術(shù)支持和理論參考。目前，常用的含有電壓源換流器的電網(wǎng)的潮流計(jì)算方法主要包括統(tǒng)一迭代法和交替求解法等。與交替求解法將直流系統(tǒng)潮

于模塊化多電平換流器(modular multilevel converter, MMC)的南京西環(huán)網(wǎng)UPFC工程[5-7]為蘇南UPFC工程的順利投運(yùn)提供了重要的指導(dǎo)作用。保護(hù)裝置的可靠性是UPFC系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的保證，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者針對(duì)UPFC的保護(hù)技術(shù)展開(kāi)了廣泛研究。文獻(xiàn)[8—13]分區(qū)域介紹了相關(guān)保護(hù)。其中文獻(xiàn) [8—9]著重研究了基于MMC拓?fù)涞腢PFC換流閥及閥側(cè)交流區(qū)接地故障特性及保護(hù)方案；文獻(xiàn)[10—12]分析了UPFC對(duì)線路保護(hù)的影響并

W柔性直流輸電換流器的電路拓?fù)鋼p耗特性研究楊立敏1,2, 李耀華1,2, 王 平1, 李子欣1,2(1. 中國(guó)科學(xué)院電力電子與電氣驅(qū)動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 中國(guó)科學(xué)院電工研究所，北京 100190；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049)電網(wǎng)異步互聯(lián)和可再生能源裝機(jī)容量增加的現(xiàn)實(shí)需求，推動(dòng)柔性直流輸電系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到3000MW的級(jí)別。當(dāng)前，受功率半導(dǎo)體器件發(fā)展水平所限，需要設(shè)計(jì)組合式模塊化多電平換流器(MMC)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)柔性直流輸電系統(tǒng)的擴(kuò)容。但是，不同組合方式下

。而基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術(shù)，從根本上解決了交流配電網(wǎng)的固有問(wèn)題，這些新能源、新技術(shù)和新負(fù)荷的接入需求，使得城市配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)由單純的交流配電模式向交直流混合配電模式的方向轉(zhuǎn)換?！娟P(guān)鍵詞】交流配電網(wǎng) 直流配電網(wǎng) 柔性直流輸電技術(shù) 換流器 分布式能源1 引言隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能等新型能源的利用規(guī)模日益擴(kuò)大，其間歇性、分布式的特點(diǎn)使得采用傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的新能源的接入面臨很多嚴(yán)峻的問(wèn)題（如風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)的穩(wěn)定性問(wèn)題）。新能源的發(fā)展必將帶來(lái)配電網(wǎng)上電

072)電壓源換流器型高壓直流輸電系統(tǒng)(VSC-HVDC)采用多電平換流器結(jié)構(gòu)能夠提高系統(tǒng)傳輸容量并改善電能質(zhì)量?；跓o(wú)源性理論，構(gòu)建無(wú)源性控制模型，通過(guò)對(duì)二極管鉗位(NPC)三電平VSC-HVDC系統(tǒng)進(jìn)行仿真，整流側(cè)換流器采用定直流電壓和單位功率因數(shù)控制，逆變側(cè)換流器采用直接功率控制，實(shí)現(xiàn)三電平換流器的電容電壓均衡控制和雙側(cè)換流器的獨(dú)立控制。仿真結(jié)果證實(shí)了基于無(wú)源性控制的三電平VSC-HVDC能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，并且具有穩(wěn)態(tài)特性好、響應(yīng)速度快、算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和

管故障導(dǎo)致健全換流器閉鎖的問(wèn)題，采用一種增加特高壓換流站換流器差動(dòng)保護(hù)區(qū)域的方法，避免單極閉鎖后發(fā)生直流系統(tǒng)接地電流過(guò)大引起直流偏磁的危害。應(yīng)用結(jié)果表明：直流穿墻套管故障引起健全換流器自動(dòng)重啟策略對(duì)直流系統(tǒng)利用率有著顯著提升。穿墻套管；換流器差動(dòng)保護(hù)；動(dòng)作策略；直流偏磁特高壓直流穿墻套管作為換流站直流場(chǎng)和閥廳的連接設(shè)備，在整個(gè)直流輸電工程中處于“咽喉”位置［1］。直流穿墻套管結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，制造難度較大［2］；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝要求及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)較高［3-4］，大功

的模塊化多電平換流器仿真研究譚邵卿1，盧思翰2（1.山東大學(xué)電氣工程學(xué)院，濟(jì)南250001；2.東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽(yáng)110819）作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器（VSC）的柔性直流輸電（VSC－HVDC）發(fā)展前景廣闊，特別是模塊多電平換流器（MMC），將日趨成熟并廣泛應(yīng)用到輸電領(lǐng)域。主要研究模塊化多電平換流器系統(tǒng)的主電路參數(shù)設(shè)計(jì)、控制方法和仿真建模方法。在EMTDC／PSCAD平臺(tái)上，搭建兩端模塊化多電平換流器直流輸電（MMC－HVD

體；微水超標(biāo)；換流器；高壓電網(wǎng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A中圖分類(lèi)號(hào)：TM301 文章編號(hào)：1009-2374（2016）01-0025-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.0131 概述隨著電力電網(wǎng)的高速發(fā)展和電氣設(shè)備質(zhì)量的不斷提高，SF6斷路器在高壓和超高壓電力電網(wǎng)中有著絕緣性良好、分?jǐn)嗄芰?、斷口電壓高、允許連續(xù)開(kāi)斷的次數(shù)多、操作維護(hù)簡(jiǎn)單方便實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，因此SF6斷路器在高壓和超高壓電力電網(wǎng)中獲得廣泛使用。但是在安裝

注入式HVDC換流器運(yùn)行特性的研究趙建陽(yáng)1，張福民1，劉福貴1，劉永和2,3(1.河北工業(yè)大學(xué)電磁場(chǎng)與電器可靠性省部共建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300130；2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080；3.坎特伯雷大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)系，新西蘭 克利斯切奇8140)研究基于MLCR-CSC的HVDC換流器在電網(wǎng)不同工況下的功率控制特性。從實(shí)際工程角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了兩組MLCR-CSC(DMLCR-CSC)協(xié)調(diào)工作的方案，提出了雙組多電平電流重注入換流器

C/DC及接口換流器協(xié)調(diào)控制王皓界1, 韓民曉1, 孔啟祥2(1.華北電力大學(xué), 北京市 102206；2.北京北變微電網(wǎng)技術(shù)有限公司, 北京市 100193)針對(duì)交直流混合微電網(wǎng)，提出一種接口換流器與直流側(cè)電網(wǎng)儲(chǔ)能DC/DC換流器的協(xié)調(diào)控制策略。不管系統(tǒng)工作在何種狀態(tài)，儲(chǔ)能DC/DC換流器始終進(jìn)行電壓控制以實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓的零偏差，而接口換流器通過(guò)檢測(cè)交直流混合微電網(wǎng)狀態(tài)調(diào)節(jié)自身工作方式，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)在并網(wǎng)及孤網(wǎng)模式下的穩(wěn)定運(yùn)行和2種模式穩(wěn)定、快速的切換

COM因其具有換流器化設(shè)計(jì)、無(wú)需功率器件串聯(lián)及變壓器便可直接連接至高壓系統(tǒng)等優(yōu)勢(shì)，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[1-3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞其在電路參數(shù)設(shè)計(jì)[4,5]、功率換流器電壓平衡控制方法[6-9]、調(diào)制方法[10,11]、補(bǔ)償控制策略[12-16]及特定環(huán)境應(yīng)用[17-21]等領(lǐng)域開(kāi)展了大量的理論研究。對(duì)當(dāng)前應(yīng)用于實(shí)際高壓系統(tǒng)的鏈?zhǔn)?STATCOM來(lái)說(shuō)，為方便H橋單元擴(kuò)展以及控制系統(tǒng)與主回路之間電壓隔離，通常將H橋主電路和單元控制系統(tǒng)集成在一個(gè)功率換流

工程采用基于多換流器可切換的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，具有多種運(yùn)行方式，靈活性和可靠性高，但帶來(lái)了一定的復(fù)雜性，從而對(duì)南京UPFC工程運(yùn)行方式的研究極為必要。文中詳細(xì)介紹了南京UPFC工程采用的5種運(yùn)行方式和設(shè)置方法，研究設(shè)備故障時(shí)的系統(tǒng)處理策略，針對(duì)不同區(qū)域設(shè)備檢修或故障分析系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行方式。研究結(jié)果可作為后續(xù)UPFC工程運(yùn)行方式分析和選擇的參考。UPFC；靜止同步補(bǔ)償器；靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器；運(yùn)行方式統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）是一種能夠獨(dú)立、快速、精確、連續(xù)控制系統(tǒng)電

壓源型UPFC換流器背靠背連接的方式，其一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中UPFC換流器采用基于IGBT的模塊化多電平換流器（MMC）技術(shù)［5］，換流器容量設(shè)計(jì)為3×60 MV·A，各換流器通過(guò)隔離刀閘連接至直流公共母線上。圖2　南京UPFC工程一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該工程在正常雙回線路UPFC方式運(yùn)行時(shí)，2個(gè)換流器串聯(lián)接入220 kV線路，分別控制雙回線路的潮流，并可以對(duì)線路的有功功率和無(wú)功功率獨(dú)立控制；另一個(gè)換流器并聯(lián)接入35 kV交流系統(tǒng)，控制UPFC系統(tǒng)的直流電

極雙12 脈動(dòng)換流器串聯(lián)接線結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)使得特高壓直流工程直流輸電系統(tǒng)擁有45 種可供選擇的運(yùn)行方式，其中具有實(shí)際意義的運(yùn)行方式有：雙極雙換流器接線、雙極換流器不平衡接線、雙極單換流器接線3 種。多種運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)在于：每個(gè)換流模塊相對(duì)獨(dú)立，提升了工程設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)，使能量不可利用率小于0.5%，雙極強(qiáng)迫停運(yùn)率小于0.05次/年，較±500kV 直流輸電工程的0.1 次/年降低50%。除此之外，其還具有雙極高端換流器并聯(lián)融冰運(yùn)行方式和單換流器在線投退功能

投入或退出單個(gè)換流器，很多學(xué)者針對(duì)特高壓直流換流器的投退策略進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)［9］研究了±800 k V特高壓直流系統(tǒng)單12脈動(dòng)閥的投退策略，并比較了采取2種不同策略時(shí)對(duì)交流系統(tǒng)的無(wú)功沖擊；文獻(xiàn)［10］提出將單輸入單輸出換流單元模型和離散的控制器模型連接起來(lái)，使用一種全新的參數(shù)優(yōu)化方法，改善了整體換流單元模型的暫態(tài)特性；文獻(xiàn)［11，12］基于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器分別研究了特高壓直流系統(tǒng)單換流器、雙換流器投退策略；文獻(xiàn)［11］研究表明在線投入單換流器時(shí)，采用零功率

（模塊化多電平換流器的高壓直流輸電系統(tǒng)）中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，從橋臂電流的大小以及換流器閥損耗兩方面，研究了穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)三次諧波注入對(duì)MMC-HVDC的影響：介紹了MMC的數(shù)學(xué)模型，并且詳細(xì)分析了三次諧波注入技術(shù)及其在MMC中的應(yīng)用；采用解析計(jì)算方法，從橋臂電流以及換流器閥損耗的角度，分析了三次諧波注入的優(yōu)勢(shì)；針對(duì)幾種拓?fù)洌治霰容^了三次諧波注入技術(shù)的優(yōu)劣。計(jì)算結(jié)果表明，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，注入三次諧波能夠減小橋臂電流，減小換流器閥損耗，因此該方案具有一定

壓直流輸電工程換流器投退策略分析李艷梅，李 泰，李少華，魏 巍(許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000)特高壓直流輸電工程采用雙12 脈動(dòng)閥組串聯(lián)的接線方式，存在多種運(yùn)行方式，因此需研究單換流器在線投/退策略。以向上士800 kV特高壓直流輸電工程為參照對(duì)象，討論了雙12脈動(dòng)閥組的運(yùn)行方式和電壓平衡，詳細(xì)闡述了極運(yùn)行時(shí)整流側(cè)和逆變側(cè)換流器的投退過(guò)程及其投退時(shí)觸發(fā)角控制。借助EMTDC仿真，驗(yàn)證了單一換流器投退順序控制的動(dòng)態(tài)過(guò)程。結(jié)果表明該控制策略方

209)?并聯(lián)換流器高壓直流輸電主回路與主接線研究劉心旸,金茜，李亞男，蔣維勇，蒲瑩(國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京市 102209)針對(duì)雙換流器并聯(lián)直流系統(tǒng)開(kāi)展主回路參數(shù)設(shè)計(jì)與主接線結(jié)構(gòu)研究，首先介紹了換流站內(nèi)2組12脈動(dòng)換流器并聯(lián)的直流系統(tǒng)主要的運(yùn)行與接線方式；然后根據(jù)直流輸電基本理論并結(jié)合并聯(lián)換流器自身特點(diǎn)，考慮控制方式的變化，開(kāi)展直流主回路設(shè)計(jì)，對(duì)換流變壓器、換流閥等主設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的參數(shù)計(jì)算；最后針對(duì)幾類(lèi)典型并聯(lián)接線結(jié)構(gòu)，從可靠性、占地面積、工程實(shí)施

輕型直流輸電；換流器；電壓源型換流站中圖分類(lèi)號(hào)：TM721.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）01-0047-03直流輸電系統(tǒng)的換流站經(jīng)歷了從汞弧閥到晶閘管閥的變化?；诩夹g(shù)上的可行性和需要，近年來(lái)國(guó)外發(fā)展了輕型直流輸電（HVDC Light）技術(shù)，并用于實(shí)際工程。其核心是采用可關(guān)斷元件構(gòu)成VSC進(jìn)行直流輸電。這種新型輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量從幾兆瓦到幾百兆瓦，可以向無(wú)源網(wǎng)絡(luò)供電，整個(gè)電站按照模塊化設(shè)計(jì)，占地面積僅為同等容量下傳統(tǒng)直流輸電

的核心設(shè)備就是換流器，換流器的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，它由各種元器件組成，本文從換流器的設(shè)計(jì)要求、組成元件出發(fā)，詳細(xì)介紹了換流器的結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)于保證寧東直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。關(guān)鍵詞 ?高壓直流輸電;換流器;結(jié)構(gòu);功能中圖分類(lèi)號(hào)：TM72 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0024-02高壓直流輸電（HVDC）作為我國(guó)一種新型輸電形式，正在電力系統(tǒng)中扮演著日益重要的角色。它能夠?qū)崿F(xiàn)大功率、遠(yuǎn)距離輸電

量差，對(duì)于單個(gè)換流器無(wú)法實(shí)現(xiàn)定有功控制，后者雖然直流電壓調(diào)節(jié)和功率控制等性能都具有很好的剛性，但它要求高速的通信條件，還需要配置上層控制模塊，且系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性并不高［1］，不適用于長(zhǎng)距離輸電的并網(wǎng)系統(tǒng)。文獻(xiàn)［2，3］提出的基于直流電壓偏差控制的多點(diǎn)直流電壓控制方式，其實(shí)質(zhì)是若直流電壓偏差過(guò)大，備用VSC由定功率控制轉(zhuǎn)為定直流電壓控制，以維持VSC-MTDC系統(tǒng)的穩(wěn)定性，該控制方法不需通信，但采用基于直流偏差控制的功率控制器要同時(shí)進(jìn)行高低直流電壓的調(diào)節(jié)，控

需的各種設(shè)備。換流器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種諧波電流，通過(guò)換流變壓器網(wǎng)側(cè)注入交流系統(tǒng)［4-6］。大量的諧波電流涌入交流側(cè)，必然對(duì)交直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。換流器網(wǎng)側(cè)諧波對(duì)系統(tǒng)的影響可以按頻率劃分。頻率小于20 kHz的低次諧波對(duì)電氣設(shè)備的影響主要是附加損耗增加引起設(shè)備過(guò)熱、壽命縮短、諧波放大至諧振，危及電氣設(shè)備及人員的安全，引起旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械振動(dòng)加劇［7］。本文以某±800 kV特高壓直流輸電工程為例，分析了換流器在交流側(cè)產(chǎn)生諧波的特性，提出的電流波形