Current Adjustment Strategy of Converter Station for Reducing Grounding Current and Power Loss of Three-terminal DC System

Manxi HUANG; Hang LIU; Jianzhong XU

doi:10.7500/AEPS20211017002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Current Adjustment Strategy of Converter Station for Reducing Grounding Current and Power Loss of Three-terminal DC System

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Current Adjustment Strategy of Converter Station for Reducing Grounding Current and Power Loss of Three-terminal DC System
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 13, Pages: 130-138(2022)
- 作者机构：
  
  1.新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),北京市 102206
  2.南方电网超高压输电公司检修试验中心,广东省广州市 510663
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Fundamental Research Funds for the Central Universities(2020MS003)
- DOI：10.7500/AEPS20211017002
  CLC：
- Received：17 October 2021，
  
  Revised：2021-12-23，
  
  Published Online：21 April 2022，
  
  Published：10 July 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
黄曼茜,刘航,许建中.降低三端直流系统入地电流与功率损失的换流站电流调整策略[J].电力系统自动化,2022,46(13):130-138.

HUANG Manxi,LIU Hang,XU Jianzhong.Current Adjustment Strategy of Converter Station for Reducing Grounding Current and Power Loss of Three-terminal DC System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(13):130-138.
黄曼茜,刘航,许建中.降低三端直流系统入地电流与功率损失的换流站电流调整策略[J].电力系统自动化,2022,46(13):130-138. DOI： 10.7500/AEPS20211017002.

HUANG Manxi,LIU Hang,XU Jianzhong.Current Adjustment Strategy of Converter Station for Reducing Grounding Current and Power Loss of Three-terminal DC System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(13):130-138. DOI： 10.7500/AEPS20211017002.

摘要

含接地极系统的多端双极直流系统不允许长时间带较大入地电流运行。在受端单极退出工况下，需要兼顾降低各换流站接地极电流与弥补停极换流站的功率损失。基于并联型双极三端直流系统，文中提出一种受端单极退出工况下的换流站电流调整策略。首先，通过调节各换流站两极电流降低入地电流，再利用空闲直流线路/备用线路作为金属支路，将停极受端的入地电流转移至相邻换流站的接地极上，最后降低相邻换流站的直流电流，从而转移相邻换流站部分功率以支援停极受端。基于PSCAD/EMTDC对所提策略进行仿真验证，由仿真结果可知，所提换流站电流调整策略能够将入地电流控制在安全水平，并减少停极受端直流功率损失。

Abstract

The multi-terminal bipolar DC system with the earth electrode system is not allowed to operate with the large grounding current for a long time. In the operation mode of unipolar exit at the receiving end

it is necessary to reduce the grounding pole current of each converter station and compensate the power loss of the converter station with the unipolar exit condition. Based on the parallel bipolar three-terminal DC system

this paper proposes a current adjustment strategy for the converter stations under the condition of unipolar exit at the receiving end. First

the grounding current is reduced by adjusting the current at both poles of each converter station. Then

the idle DC line or the standby line is used as a metallic branch to transfer the grounding current at the receiving end with the unipolar exit to the earth electrode of the adjacent converter station. Finally

the DC current of the adjacent converter station is reduced

so that part of the power of the adjacent converter station is transferred to support the receiving end with the unipolar exit. The proposed strategy is verified by the simulation based on PSCAD/EMTDC. The simulation results show that the proposed current adjustment strategy of the converter station can control the grounding current at a safe level and reduce the DC power loss at the receiving end with the unipolar exit.

关键词

Keywords

references

FUENTES-BURRUEL J M S ， MORENO-GOYTIA E L . CIGRE B4 DC grid test system： performance of a DC hybrid breaker during a pole-to-ground DC bus fault ［C］// 2019 IEEE International Autumn Meeting on Power， Electronics and Computing ， November 13-15 ， 2019 ， Ixtapa， Mexico ： 1 - 6 .

谢惠藩，付超，李诗旸，等 . 昆柳龙多端直流线路故障恢复及换流站在线退站的系统稳定特性分析［J］. 南方电网技术， 2021 ， 15 （ 6 ）： 7 - 14 .

XIE Huifan ， FU Chao ， LI Shiyang ， et al . Analysis on system stability characteristic of DC line fault recovery and converter station online disconnection of KLL MTDC ［J］. Southern Power System Technology ， 2021 ， 15 （ 6 ）： 7 - 14 .

LI G ， LIANG J ， JOSEPH T ， et al . Feasibility and reliability analysis of LCC DC grids and LCC/VSC hybrid DC grids ［J］. IEEE Access ， 2019 ， 7 ： 22445 - 22456 .

安婷，刘栋，常彬，等 . 2020年国际大电网会议学术动态——直流系统及电力电子［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 1 ）： 141 - 149 .

AN Ting ， LIU Dong ， CHANG Bin ， et al . Review of CIGRE 2020： DC systems and power electronics ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 1 ）： 141 - 149 .

张怿宁，罗易萍，洪妍妍 . 基于多端口混合直流断路器的LCC-VSC混合多端直流输电系统故障清除方案［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 4 ）： 146 - 153 .

ZHANG Yining ， LUO Yiping ， HONG Yanyan . Multi-port DC circuit breaker-based fault clearing scheme for LCC-VSC hybrid multi-terminal HVDC systems ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 4 ）： 146 - 153 .

刘航，彭茂兰，王越杨，等 . 一种不依赖直流断路器的直流电网架构［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 7 ）： 121 - 127 .

LIU Hang ， PENG Maolan ， WANG Yueyang ， et al . Design of DC power grid without application of DC breaker ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 121 - 127 .

邓银秋，汪震，韩俊飞，等 . 适用于海上风电接入的多端柔直网内不平衡功率优化分配控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2406 - 2416 .

DENG Yinqiu ， WANG Zhen ， HAN Junfei ， et al . Control strategy on optimal redistribution of unbalanced power for offshore wind farms integrated VSC-MTDC ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2406 - 2416 .

KONTOS E ， PINTO R T ， RODRIGUES S ， et al . Impact of HVDC transmission system topology on multiterminal DC network faults ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2015 ， 30 （ 2 ）： 844 - 852 .

LI G ， LIANG J ， MA F ， et al . Analysis of single-phase-to-ground faults at the valve-side of HB-MMCs in HVDC systems ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2018 ， 66 （ 3 ）： 2444 - 2453 .

李周，詹若培，李亚州，等 . 真双极多端柔性直流输电系统多目标协同控制策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 19 ）： 101 - 110 .

LI Zhou ， ZHAN Ruopei ， LI Yazhou ， et al . Multi-objective coordinated control strategy for real bipolar VSC-MTDC transmission system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 19 ）： 101 - 110 .

周登波，周勇，郭云汉，等 . ±800 kV龙门换流站共用接地极运维风险分析及策略优化［J］. 电工技术， 2021 （ 10 ）： 195 - 197 .

ZHOU Dengbo ， ZHOU Yong ， GUO Yunhan ， et al . Operation and maintenance risk analysis and maintenance strategy optimization of common ground line in ±800 kV Longmen convertor station ［J］. Electric Engineering ， 2021 （ 10 ）： 195 - 197 .

刘云 . 巴西高压直流输电工程特点分析及启示［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 8 ）： 3340 - 3348 .

LIU Yun . Analysis on Brazilian HVDC projects situation and its inspiration ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 3340 - 3348 .

朱益华，郭琦，黄立滨，等 . 同塔双回直流输电系统接地极电流控制策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 18 ）： 169 - 176 .

ZHU Yihua ， GUO Qi ， HUANG Libin ， et al . Control strategy of grounding electrode current for double-circuit HVDC transmission lines on the same tower ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 18 ）： 169 - 176 .

李冰，王泽忠，刘海波，等 . 直流偏磁下500 kV单相变压器振动噪声的试验研究［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 13 ）： 2801 - 2811 .

LI Bing ， WANG Zezhong ， LIU Haibo ， et al . Experiment on vibro-acoustic characteristic of 500 kV single-phase transformer under DC-bias ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 13 ）： 2801 - 2811 .

郭龙，许树楷，侯婷，等 . 多端混合直流系统的转换开关配置计算分析［J］. 南方电网技术， 2018 ， 12 （ 11 ）： 59 - 65 .

GUO Long ， XU Shukai ， HOU Ting ， et al . Calculation analysis of DC transfer switch configuration for multi-terminal hybrid HVDC system ［J］. Southern Power System Technology ， 2018 ， 12 （ 11 ）： 59 - 65 .

胡宇洋，余珊珊 . 葛南直流大地-金属回线转换实例分析［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 23 ）： 150 - 155 .

HU Yuyang ， YU Shanshan . Instance analysis of conversion between ground return and metallic return in Gezhouba-Nanqiao HVDC transmission system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 23 ）： 150 - 155 .

王加磊，黄剑湘，赵世伟，等 . 昆柳龙直流工程大地回线-金属回线转换研究与分析［J］. 电工技术， 2021 （ 11 ）： 96 - 99 .

WANG Jialei ， HUANG Jianxiang ， ZHAO Shiwei ， et al . Research and analysis of ground loop-metal loop conversion in kunliulong DC project ［J］. Electric Engineering ， 2021 （ 11 ）： 96 - 99 .

雷霄，王华伟，曾南超，等 . 并联型多端高压直流输电系统的控制与保护策略及仿真［J］. 电网技术， 2012 ， 36 （ 2 ）： 244 - 249 .

LEI Xiao ， WANG Huawei ， ZENG Nanchao ， et al . Control and protection strategies for parallel multi-terminal HVDC power transmission system and their simulation ［J］. Power System Technology ， 2012 ， 36 （ 2 ）： 244 - 249 .

胡铭，傅闯，王俊生，等 . 并联型四端直流输电系统实时数字仿真分析［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 5 ）： 87 - 92 .

HU Ming ， FU Chuang ， WANG Junsheng ， et al . Analysis on a parallel four-terminal HVDC transmission system based on real time digital simulation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 5 ）： 87 - 92 .

袁旭峰，文劲宇，程时杰 . 多端直流输电系统中的直流功率调制技术［J］. 电网技术， 2007 ， 31 （ 14 ）： 57 - 61 .

YUAN Xufeng ， WEN Jinyu ， CHENG Shijie . DC power modulation in multi-terminal HVDC transmission system ［J］. Power System Technology ， 2007 ， 31 （ 14 ）： 57 - 61 .

何炎，李周，李亚州，等 . 基于真双极接线的VSC-MTDC系统功率转代策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 19 ）： 95 - 101 .

HE Yan ， LI Zhou ， LI Yazhou ， et al . Power conversion strategy of VSC-MTDC system based on real bipolar wiring mode ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 19 ）： 95 - 101 .

俞翔，王杨正，张庆武，等 . 特高压并联型三端混合直流输电系统功率转带策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 23 ）： 150 - 156 .

YU Xiang ， WANG Yangzheng ， ZHANG Qingwu ， et al . Power transfer strategy of parallel three-terminal hybrid UHVDC transmission system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 23 ）： 150 - 156 .

王俊生，傅闯，胡铭，等 . 并联型多端直流输电金属回线运行方式［J］. 南方电网技术， 2012 ， 6 （ 5 ）： 22 - 26 .

WANG Junsheng ， FU Chuang ， HU Ming ， et al . Metallic return modes in parallel type multi-terminal HVDC transmission ［J］. Southern Power System Technology ， 2012 ， 6 （ 5 ）： 22 - 26 .

朱泽翔，张建新，付超，等 . 高压大容量多端常规直流安全稳定控制系统设计［J］. 南方电网技术， 2021 ， 15 （ 11 ）： 67 - 74 .

ZHU Zexiang ， ZHANG Jianxin ， FU Chao ， et al . Security and stability control system design for high voltage large capacity multi-terminal LCC based DC system ［J］. Southern Power System Technology ， 2021 ， 15 （ 11 ）： 67 - 74 .

郭华，王德付，陈凌云，等 . 昆柳龙直流不同运行方式下广西电网安全稳定分析［J］. 电力科学与工程， 2019 ， 35 （ 8 ）： 67 - 72 .

GUO Hua ， WANG Defu ， CHEN Lingyun ， et al . Safety and stability analysis of Guangxi power grid under different operation modes of Kun-Liu-Long HVDC ［J］. Electric Power Science and Engineering ， 2019 ， 35 （ 8 ）： 67 - 72 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

面对面式DC/DC互联LCC-HVDC的潮流控制

适用于多端柔性直流输电系统的新型直流电压控制策略

并联型四端直流输电系统实时数字仿真分析

Related Author

WANG Yichao

CHU Xu

XU Qianming

ZHANG Jiakui

HUANG Xinyu

LU Shuangyang

TANG Geng

HU Ming

Related Institution

College of Electrical and Information Engineering, Hunan University

Pingdingshan Power Supply Company of State Grid Henan Electric Power Company

State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology(Huazhong University of Science and Technology)

Department of Electrical Engineering，Zhejiang University

NARI-Relays Electric Co. Ltd.

⁰