交流系统故障时 VSC-HVDC 的保护策略研究

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VSC-HVDC的不平衡故障控制策略的研究

VSC-HVDC的不平衡故障控制策略的研究

c o n t r o l p l n. a At t h e me a n t i me , t h e p a p e r w o r k s o u t t h e c o mma n d c u r r e n t mo d e l o f o u t e r— l o o p p o we r u n d e r
( 东北 电力大学 电气工程 学院, 吉林 吉林 1 3 2 0 1 2 )
摘 要: 电 网电压不对称是 V S C—H V D C系统实际运行时不可避免 的问题 , 由于常规控制下 的 V S C在 电网电压 不平衡时会将 问题 , 对V S C进行功分析并研究其 不平 衡控制方案。同时采用了 V S C侧与交流侧复合功率控制方 法 , 得 出了不平衡条件
第3 5卷 第 4期
2 0 1 3年 8月





V0 1 . 3 5 No . 4 Aug .2 01 3
HE I L O NGJ I ANG EL E CT R I C P OW E R
V S C—HV DC 的不 平衡 故 障控 制 策 略 的研 究
王林川 , 李 学良, 李 明 , 万 晶, 郭顺楠
n o r ma l c o n t r o l wi l l t r a n s mi t t h e s e c o n d a r y ̄ e q u e n c y l f u c t u a t i o n a t d c s i d e t o t h e c o n v e r t e r n e a r b y v i a t r a n s mi s s i o n c i r c u i t w h e n t h e d v o l t a g e i s u n b la a n c e , t h e t r a n s mi s s i o n p o we r l f u c t u a t e s w h i c h i n l f u e n c e s t h e s t bl a e o p e r a t i o n o f d c ra t n s mi s s i o n s y s t e m. Ai mi n g a t t h e p r o b l e m, hi t s p a p e r a n a l y z e s t h e p o w e r o f VS C a n d s t u d i e s i t s u n b a l nc a e d

向无源网络供电的VSC_HVDC系统仿真研究

向无源网络供电的VSC_HVDC系统仿真研究

向无源网络供电的VSC_HVDC系统仿真研究无源电网是指没有独立的发电设备,而是通过连接到其他电网中的发电机来获取电力的电网系统。

VSC(Voltage-Source Converter) HVDC (High Voltage Direct Current)系统是一种特殊的HVDC系统,它通过使用可控的开关设备,将交流电转换为直流电,并将其输送到远距离的电网。

VSC_HVDC系统是无源电网供电的一种重要方式,对VSC_HVDC系统的仿真研究可以有效地评估系统的性能和稳定性。

本文将对VSC_HVDC系统的仿真研究进行探讨,并分析其在无源电网供电方面的应用。

首先,在进行VSC_HVDC系统仿真研究时,需要确定仿真模型的准确性。

仿真模型应包含所有与系统相关的元件和参数,如电力电子器件、控制系统和传输线路等。

同时,仿真应考虑不同负载条件下的电力输送情况,以评估系统的稳定性和性能。

其次,在进行VSC_HVDC系统仿真研究时,需要考虑到电力电子器件的特性和控制策略的选择。

电力电子器件是实现交流到直流转换的关键部件,选择合适的器件可以提高系统的效率和稳定性。

控制策略将影响系统的响应和稳定性,在仿真研究中需要对不同的控制策略进行比较和评估。

此外,无源网络供电的VSC_HVDC系统需要考虑到电力平衡和频率控制的问题。

在无源电网中,电力平衡和频率控制是引入外部电网的重要问题。

通过仿真研究,可以对系统的平衡和控制方法进行优化,以提高系统的稳定性和性能。

最后,进行VSC_HVDC系统仿真研究时,还需考虑到系统的故障处理和保护机制。

在发生故障时,VSC_HVDC系统需要能够迅速稳定,并采取相应的保护措施以防止进一步损坏。

在仿真研究中,可以模拟不同类型的故障情况,并对系统的稳定性和保护机制进行评估。

综上所述,对无源电网供电的VSC_HVDC系统进行仿真研究可以为系统的优化和改进提供重要的参考。

通过准确的仿真模型、合适的电力电子器件和控制策略的选择、电力平衡和频率控制以及故障处理和保护机制的考虑,可以提高系统的性能和稳定性,以满足无源电网供电的需求。

VSC-HVDC的故障分析及控制策略研究的开题报告

VSC-HVDC的故障分析及控制策略研究的开题报告

VSC-HVDC的故障分析及控制策略研究的开题报告题目:VSC-HVDC的故障分析及控制策略研究一、研究背景及意义近年来,随着电力系统规模的不断扩大和能源结构的调整,大容量、长距离、永久互换直流输电逐渐成为一种重要的电力传输方式。

而VSC-HVDC直流输电技术,其具有无需同步、灵活可靠、控制性能好等优点,已成为HVDC的主流技术之一。

然而,在实际运行中,由于各种原因,例如气象原因、故障形态等导致的电力系统失稳,可能会给VSC-HVDC直流输电带来安全隐患。

因此,对VSC-HVDC直流输电的故障分析及控制策略研究具有重要意义,可以为电力系统的安全稳定运行提供保障。

二、研究内容1. 分析VSC-HVDC直流输电的故障形态,建立相应的仿真模型。

2. 分析VSC-HVDC直流输电在不同故障形态下的运行状态,探究故障对VSC-HVDC直流输电的影响。

3. 研究VSC-HVDC直流输电的故障控制策略,包括主动保护策略和后备控制策略,并进行仿真验证。

4. 探究不同控制策略对VSC-HVDC直流输电的响应速度、控制精度、安全性等性能指标的影响。

三、研究方法1. 文献综述法:对VSC-HVDC直流输电的故障分析及控制策略研究领域的相关文献进行综述,确定研究内容和方向。

2. 数值仿真法:利用MATLAB等软件,建立VSC-HVDC直流输电的仿真模型,进行故障模拟和控制策略验证。

3. 实验研究法:利用实验设备,对VSC-HVDC直流输电的性能进行测试和验证,为控制策略的优化提供实验数据。

四、预期成果1. 建立VSC-HVDC直流输电的仿真模型,进行故障仿真和控制策略验证。

2. 建立VSC-HVDC直流输电的实验平台,进行性能测试和控制策略验证。

3. 提出VSC-HVDC直流输电的故障控制策略,优化控制算法。

4. 发表若干篇相关的学术论文,提高研究水平。

五、研究进度安排第1-2个月:文献综述,确定研究方向和内容。

第3-4个月:建立VSC-HVDC直流输电的仿真模型,进行故障仿真和控制策略验证。

一种基于方向行波的多端VSC-HVDC系统保护策略

一种基于方向行波的多端VSC-HVDC系统保护策略

电力工程技术70 2017 年 1月Electric Power Engineering Technology第 36 卷第1期一种基于方向行波的多端VSC-HVDC系统保护策略李岩,袭雁峰,姜斌(华北电力大学,北京102206)摘要:针对星型连接的多端柔性直流输电(VSC-HVDC)系统,提出一种基于方向行波小波能量比值的保护策略。

首先分析了星型连接VSC-HVDC系统故障行波的传播特性,找出故障线路和非故障线路方向行波的不同传播规律;然后对电压和电流线模分量进行离散小波变换,计算相应线路方向行波的小波能量;最后通过各个线路正反向行波小波能量的比值确定故障线路。

PSCAD/EMTDC仿真结果表明:提出的方法能够快速准确地判断星型拓扑VSC-HVDC系统的故障线路,并且不受故障线路、故障距离、故障类型和故障电阻的影响,具有很好的鲁棒性。

关键词:VSC-HVDC;星型拓扑;方向行波;离散小波变换;小波能量中图分类号:TM315 文献标志码:A文章编号=2096-3203(2017)01-0070-04基于电压源型的多端柔性直流输电技术(multi -terminal VSC-HVDC)在风电场并网、孤岛供电和 城市电网供电等诸多领域具有非常广阔的应用前 景[1_5]。

多端直流输电系统通过采用环网或者星型 的拓扑结构进行连接,由于换流站的控制方式和连 接结构的灵活性,给系统保护策略的整定带来了极 大的困难[6]。

对于现有的多端直流输电工程,通常 采用双极电缆的传输方式,故障类型多为永久性故 障。

当直流线路发生短路故障,短路电流将会传导 至所有相连换流站,给系统的安全稳定运行带来巨 大的挑战。

因此,对于多端直流输电系统,当直流 线路发生短路故障时应能够及时准确地确定故障 线路并予以切除。

行波保护因其响应时间快,受故障电阻和故障 位置影响小等优点,已经广泛作为直流线路的主保 护,应用于多端直流系统中[7-12]。

VSC-HVDC无差拍控制策略的研究的开题报告

VSC-HVDC无差拍控制策略的研究的开题报告

VSC-HVDC无差拍控制策略的研究的开题报告一、选题背景和意义随着电力系统的不断发展,HVDC(高压直流输电)技术得到了广泛的应用。

作为HVDC的一种重要形式,VSC-HVDC(可控换流器型高压直流输电)已经成为了HVDC技术的主流形式之一,其具有柔性、稳定性好以及高效率等优点。

在VSC-HVDC中,控制策略的优化对于其输出走向和谐流运行保持稳定至关重要。

目前,VSC-HVDC的控制策略可以分为两种:一种是传统的无功调节方法,另一种是无差拍控制策略。

无差拍控制策略具有更好的稳定性和控制性能,可以更好地保证VSC-HVDC的输出质量以及电能传输的稳定运行。

因此,本文将以VSC-HVDC无差拍控制策略为研究对象,探索其在电力系统中的应用及优化方法。

二、研究内容1. VSC-HVDC的结构和工作原理分析,特别是无差拍控制策略的实现原理和优势。

2. 在已有研究基础的基础上,分析VSC-HVDC无差拍控制策略的优化方法和技术,包括无差拍控制策略的模型建立和优化算法等。

3. 通过实验和仿真模拟等方法,探索VSC-HVDC无差拍控制策略的实际应用场景和优化效果,验证无差拍控制策略在电力系统中的优越性。

三、研究意义1. 本文所研究的VSC-HVDC无差拍控制策略具有更好的稳定性和控制性能,可以更好地保证VSC-HVDC的输出质量以及电能传输的稳定运行,从而为电力系统的优化及发展提供了理论基础和技术支撑。

2. 本文所研究的VSC-HVDC无差拍控制策略的优化方法和技术可以推广到各种电力系统中,为其优化运行提供了参考与借鉴。

3. 本文的研究结果可以为电力系统的优化及HVDC技术的发展提供较为详实的理论与技术支撑,具有一定的理论和实用价值。

VSC-HVDC控制策略及仿真研究的开题报告

VSC-HVDC控制策略及仿真研究的开题报告

VSC-HVDC控制策略及仿真研究的开题报告
研究背景:
直流输电技术在长距离、大容量输电方面具有明显优势,近年来逐
渐受到广泛的关注和应用。

VSC-HVDC技术作为直流输电技术中的一种,具有灵活性高、可控性强、无需同步机组等优点,逐渐成为直流输电领
域的重点研究方向。

VSC-HVDC技术在实际应用中需要采用有效的控制策略来实现直流电压、有功功率、无功功率等指标的控制和调节,以保证
电网正常运行。

研究内容:
本文拟研究VSC-HVDC的控制策略及仿真研究。

具体包括以下内容:
1. VSC-HVDC系统的结构和特点分析
2. VSC-HVDC的控制策略设计,包括基于模型预测控制(MPC)、
基于直接功率控制(DPC)、基于电流控制(CC)等控制策略的设计与
比较分析
3. VSC-HVDC系统的建模与仿真,包括系统的建模、参数设置、仿
真环境搭建等方面,以及控制策略在系统中的应用和分析
4. VSC-HVDC系统的性能评估和分析,包括控制策略的有效性、响
应速度、稳定性等指标的评估和分析
研究意义:
通过本研究,可以深入了解VSC-HVDC技术的结构和特点,设计和
比较不同的控制策略,并结合仿真环境对控制策略进行验证和分析。


而可以为VSC-HVDC技术的实际应用提供指导和支持,进一步提高电力
系统的控制和调节能力,保证电网正常运行。

VSC-HVDC系统的控制方法的研究

VSC-HVDC系统的控制方法的研究

逆变? 逆变?有功功率与无功功率的吸收与 发出?。。。 发出?。。。
交流系统B 交流系统
直流系统
如何去处理这些问题??? 如何去处理这些问题???
2 两端均接有源网络的基本控制原理


(1)整流:定直流电压控 )整流: 制,定无功功 率控制 (2)逆变:定直流电流控 )逆变: 制,定无功功 率控制
图1-1(a)单相两电平VSC结构
(b)PWM调制原理图
1.1.2 PWM在VSC-HVDC中的作用 在 中的作用
从调制波与VSC输出电压基波分量的关系上看,VSC可视为一 个增益 Udc / 2为且无相位偏移的线性放大器。由于调制参考波的幅值 与相位可通过PWM的脉宽调制比M (VSC交流输出基频相电压幅值 与直流电压的比值)以及移相角度 δ (VSC交流输出基频电压与交流 系统电压的相角差)实现调节,因此VSC交流输出电压基频分量的幅 值与相位亦可通过这两个变量进行调节
K 由以上论述可见, 由以上论述可见,对定直流电压控制端应采用 δ1 控制Qs1 , 1 控制Ud1 。
2.2.3 定直流电流控制端两控制量与两 被控量之间的对应关系的确定 ∂I
由式(2-12)可得, δd 2 ∂ 2 应采用 δ 2 控制 I d 2
>0而
∂I d 2 ∂K1
的正负与直流潮流有关。所以
,可见,在整个运行区域内Qs 2只与K 2
是单调的函数关系,并且接近线性关系,所以应采用K 2控 制Q2。 s 对于定直流电流控制端应采用 δ 2控制 I d 2 , K 2 控制 Qs 2 。
3.连接两端有源系统的两端 连接两端有源系统的两端VSC控制 连接两端有源系统的两端 控制 器的设计
整流侧端VSC控制器的设计 控制器的设计 整流侧端

VSC-HVDC模拟实验系统的研究及实现的开题报告

VSC-HVDC模拟实验系统的研究及实现的开题报告

VSC-HVDC模拟实验系统的研究及实现的开题报告一、选题背景与意义VSC-HVDC (Voltage Source Converter-based High Voltage Direct Current)是一种新型高压直流输电技术,与传统的LCC (Line Commutated Converter)技术相比,有着无需同步,调度性好,灵活性高,电压和电流颜色容易控制等优点。

VSC-HVDC技术目前已经在欧洲、美洲、亚洲等地大量应用,并成为了未来HVDC输电技术的重要发展方向之一。

本课题旨在针对VSC-HVDC技术的特点,设计开发VSC-HVDC模拟实验系统,以提高学生的实际操作技能,加强其对VSC-HVDC技术的理解和掌握,为人才培养提供支持。

二、研究目标1. 设计并实现一台VSC-HVDC模拟实验系统,能够模拟VSC-HVDC的基本工作原理、调节技术和控制策略等,方便学生进行实验操作和演示。

2. 搭建基础注重理论和实践相结合,吸引更多的专业人才投身于VSC-HVDC领域的学术研究和工程实践。

三、研究内容1. 建立VSC-HVDC模型:基于Matlab/Simulink平台,建立VSC-HVDC模型,并对模型进行优化,能够模拟VSC-HVDC的各种运行状态,如正常运行、故障运行等。

2. 确定控制策略:根据模型的模拟结果,确定VSC-HVDC的控制策略,研究VSC-HVDC的调节技术和控制策略。

3. 设计VSC-HVDC模拟实验系统:根据模型和控制策略的结果,设计VSC-HVDC模拟实验系统,包括硬件设计、软件设计等。

4. 实现VSC-HVDC模拟实验系统:根据设计结果,完成VSC-HVDC模拟实验系统的实现,包括硬件调试、软件调试等。

四、研究计划和进度安排1. 第一季度:对VSC-HVDC进行背景和经验总结,并进行文献调研。

2. 第二季度:基于Matlab/Simulink平台,建立VSC-HVDC模型,并确定控制策略。

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交流系统故障时 V S C- H V D C的保 护策略研 究
文/ 王 帅
( 2 )定 交 流 电 压 控 制 方 式 , 这 种 方 式 主
有 功 电流 、无 功 电流 的 衡 量 值 依 次 为 式 1 、
在有源 电网 的输 电 中采 用 VS C . HVDC系 统时,如果要保证此系统始 终处于正常状态,
就 要 求 系 统 的 直 流 电压 处 于 一 个 恒 定 值 ,所
能正常的发挥 出应有 的作用 ,其对系统 的控制
将 会 处 于 不 准 确 的状 态 ,这 样 就 会 对 该 系统 的 正常工作产生非常不利的影响 。
本 文分 析 了 交流 系统 电压 平 衡时 V S C — H V D C系统 的控 制策 略, 阐述 了柔性直 流输 电系统的控制 , S C — H V D C系统 的控 制策略 ,内环电
流控 制器 设 计,V S C - H V D C系 统 仿
要用来控制两种情况下 的交流侧母 线电压,一 2 ,由外 环功率 控制器 的输 出来确 定其数值 。
不 会 像两 电 平 VS C存 在 各 相 之 间 的稻 合 问题 ,
入 ,按 照要 求确定好参数后,就可将所 需的移 相 角 d与 调制度 M 输 出,为实现 所要 求的 交 流 电压 输出,须在阀控制层输进得到 的数据 。 直接 电流控 制也叫作矢量控制 ,一般进行双 闭
E 可将其控制分 为三个级别 ,按照 由低 到高 序分别 是:换 流器阀级 、换流站级 、系统
柔性直流输 电系统的控制 这是 属于 建 立在可 闭合 器件 的触发 脉冲 控制 , 由于系统在运行时需要一定 的元素 , } 出现相应的触发脉冲 , 通过对其进行控制 ,
} 得 到 所 需 要 的 电 压 、 波 形 。 根 据 该 系 统 的
失衡 ,进而 引发系统启动保护机制 。
MMC 2侧 , 以 定 无 功 功 率 与 定 直 流 电 压 来 控 制 MMCl侧 。
1 . 2 V S C - H V D C 系统 的控 制 措 施
( 1 )不对 称 故 障 在 VS C . H VDC系 统 一 侧交流系统 出现时 ,交流系统与换流器之 间的 有功功率在产生 的负序 电流 、电压作用 下会 出 现变化,进而又使直流 电压 出现大 的变化 。这 样 出现的直流 电压与有功功率会经 由直流线路 传至系统 的另一侧 ,使另一侧设备不 能正常地
种类型的控制 ,即无功功率 与有 功功率控制, 其主要是用来保持系统这两种功率 的平衡 。 ( 4 )定直 流 电控 制,这种方 式主要 是控 制全部系统直流 电的变动 范围,从而能够确保
系统正常地运转。
真 与分 析 ,指 出交 流 系统故 障 时 V S C — H V D C系统的控制策略 。
交流 侧发 生故 障时 ,需要 改变 控 制 目标,采
用 新 的 控 制 策 略 对 系 统 进 行 控 制 ,保 证 VS C —
H V D C系 统在 交流 侧 发生故 障时 能够 继续 运 行。 由于拓扑结 构的差异 , V S C . H V D C与两 电
平 VS C会存 在很大 的不 同 : MMC的 电容分散 分布 于各相的子模块中 ,每相可独立运行 ,不 会 与其他 各相产生影响。因而 MMC在运行时 ,
( 2 )交流 系统 出现 这种故 障时,就会有
较 大 的负 序 电流 在 换 流 站 出现 ,这 样 不 仅 会 干 扰 换 流 器 的正 常 工 作 ,而 且 还 会 使 得 三 相流系统 电压 平衡 时V S G — H V D C 系统 的 - l J 策略
至 目前为 止, 国 内很 少有 科研 机 构对 交
统 出 现 故 障 时 ,VS C — HVDC 的 故 障 机 理
以须 用定 直流 电压 来进 行控 制此 系统 一侧 换
流站:通常 以有功功率对 另一端 进行控制,因 为这样使有功功率传 输能始终稳定,此外 ,可 采用定交流 电压或定无功 功率来 进行两端换流 站 的控制 , 以保持 系 统的 稳定 。本文 以定无 功 功率 与定 有功 功率 来控 制所 设立 的此 系统
工作 。
稳控 制进 行研 究,在 VS C— HVDC的控制
E 及 建 模 方 面 所 取 得 的科 研 成 果 也 较 少 , 仅
/ S C . H VDC的原 理、控制 及调制 措施 等方 得 了较好 的科研成 果。针对 这种情况 ,有
± 者应加强对不足之处 的研 究。本文重点研
日 容 为 VS C . H VDC 系 统 的 故 障 特 性 提 出 相
种 情 况 为 向 无 源 网 络 供 电 ,另 一 种 情 况 为 有 源
从式 ( 1 ) 、式 ( 2 ) 与式 ( 4 ) 中可知 ,引入 比例积
分 环 节 后 , 易 于 得 出 该 系 统 换 流 器 出 口 电压 。
网络连接 VS C — H VDC时一端为弱交流系统 。
( 3 )定功 率控制方 式,这种方 式分 为两
直接 电流控 制与 间接 电流 控制 是控 制柔
鉴 于 上 述 的 分 析 , 当 VS C — H VDC系 统
性直流 输电的两种主要方式 。间接 电流控制也
叫作直接 控制 ,它是在 P I 控 制器 中将拟 控制
的系 统 参 数 差 与 所 确 系 统 参 数 的 控 制 目标 值 输
2 V S C — H V D C 系 统 在 交 流 系 统 故 障 时 的控
制措施
若 交 流 系 统 在 VS C HVDC系 统 运 行 当 中 出现 不 对 称 故 障 时 ,所 设 计 的系 统控 制 器将 不
键词 】交流 系统 故障 V S C - H V D C保护 策略
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