Zero-sequence Suppression Strategy of Flexible Multi-state Switch Based on Transformerless Voltage Source Converter

XU Feng; LU Yi; HUANG Xiaoming; LU Chengyu; QIU Peng

doi:10.7500/AEPS20220720004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Zero-sequence Suppression Strategy of Flexible Multi-state Switch Based on Transformerless Voltage Source Converter

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

- Zero-sequence Suppression Strategy of Flexible Multi-state Switch Based on Transformerless Voltage Source Converter
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 14, Pages: 124-129(2023)
- 作者机构：
  
  国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，浙江省杭州市 310014
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2017YFB0903100)
- DOI：10.7500/AEPS20220720004
  CLC：
- Received：20 July 2022，
  
  Revised：2022-12-11，
  
  Published Online：17 May 2023，
  
  Published：25 July 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
许烽,陆翌,黄晓明等.基于无变压器型电压源换流器的柔性多状态开关零序抑制策略[J].电力系统自动化,2023,47(14):124-129.

XU Feng,LU Yi,HUANG Xiaoming,et al.Zero-sequence Suppression Strategy of Flexible Multi-state Switch Based on Transformerless Voltage Source Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(14):124-129.
许烽,陆翌,黄晓明等.基于无变压器型电压源换流器的柔性多状态开关零序抑制策略[J].电力系统自动化,2023,47(14):124-129. DOI： 10.7500/AEPS20220720004.

XU Feng,LU Yi,HUANG Xiaoming,et al.Zero-sequence Suppression Strategy of Flexible Multi-state Switch Based on Transformerless Voltage Source Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(14):124-129. DOI： 10.7500/AEPS20220720004.

摘要

无变压器型柔性多状态开关（FMS）具有设备紧凑化、高效化等特点，但由于缺少隔离变压器，存在故障后供区间的零序分量交互传递叠加、相互影响等问题。文中首先对无变压器型两电平电压源换流器（VSC）的回路特性进行了分析，并在此基础上利用对称分量法建立了正序、负序和零序系统，揭示了交直流系统间零序分量传递的原因和关键要素。然后，基于理论分析结果，从直流波动抑制和交流零序抑制两方面入手，提出了故障端和非故障端VSC的两种零序抑制策略。最后，在PSCAD/EMTDC内建立了一个两端背靠背型FMS仿真模型，仿真结果验证了理论分析的正确性，以及两种零序抑制策略的有效性。

Abstract

The transformerless flexible multi-state switch (FMS) has the characteristics of compactness and high efficiency. But due to the lack of an isolation transformer

it has problems such as the interactive transmission and superposition of zero-sequence components between different supply areas after a fault. Based on the circuit characteristic analysis of the transformerless two-level voltage source converter (VSC)

this paper establishes the positive-sequence

negative-sequence and zero-sequence systems by using the symmetrical component method

which reveals the reasons and key elements of the transmission of zero-sequence components between AC and DC systems. Based on the theoretical analysis results

two zero-sequence suppression strategies of VSC at the fault and non-fault ends are proposed from the two aspects of DC fluctuation suppression and AC zero-sequence suppression. Finally

a two-terminal back-to-back FMS simulation model is established in PSCAD/EMTDC. The simulation results verify the correctness of the theoretical analysis and the effectiveness of the two zero-sequence suppression strategies.

关键词

Keywords

references

朱正，廖清芬，刘涤尘，等 . 考虑新能源与电动汽车接入下的主动配电网重构策略［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 14 ）： 82 - 88 .

ZHU Zheng ， LIAO Qingfen ， LIU Dichen ， et al . Strategy of distribution network reconfiguration considering wind power and electric vehicle integration ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 14 ）： 82 - 88 .

丁明，石雪梅 . 新能源接入对主动配电网的影响［J］. 电力建设， 2015 ， 36 （ 1 ）： 76 - 84 .

DING Ming ， SHI Xuemei . Effect of new energy paralleling to the active distribution networks ［J］. Electric Power Construction ， 2015 ， 36 （ 1 ）： 76 - 84 .

程倩倩 . 城市中低压配电网规划的策略研究与应用［D］. 长沙：湖南大学， 2014 .

CHENG Qianqian . Research and practice on planning strategies of urban medium and low voltage distribution network ［D］. Changsha ： Hunan University ， 2014 .

杨卫朋，张爱民，李俊刚，等 . 10 kV交流配电网升级改造不同方案的对比分析［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 21 ）： 217 - 223 .

YANG Weipeng ， ZHANG Aimin ， LI Jungang ， et al . Comparative analysis on different upgrading and reform schemes for 10 kV AC power distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 21 ）： 217 - 223 .

何智祥 . 配电网目标网架实施策略研究［D］. 广州：华南理工大学， 2014 .

HE Zhixiang . Distribution network target grid implementation strategy ［D］. Guangzhou ： South China University of Technology ， 2014 .

杨欢，蔡云旖，屈子森，等 . 配电网柔性开关设备关键技术及其发展趋势［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 7 ）： 153 - 165 .

YANG Huan ， CAI Yunyi ， QU Zisen ， et al . Key techniques and development trend of soft open point for distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 153 - 165 .

霍群海，粟梦涵，吴理心，等 . 柔性多状态开关新型复合控制策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 7 ）： 166 - 170 .

HUO Qunhai ， SU Menghan ， WU Lixin ， et al . Compound control strategy for flexible multi-state switch ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 166 - 170 .

张国荣，彭勃，解润生，等 . 柔性多状态开关模型预测协同控制策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 20 ）： 123 - 129 .

ZHANG Guorong ， PENG Bo ， XIE Runsheng ， et al . Predictive synergy control strategy for flexible multi-state switch model ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 20 ）： 123 - 129 .

OKADA N ， TAKASAKI M ， SAKAI H ， et al . Development of a 6.6 kV - 1 MVA transformerless loop balance controller ［C］// 2007 IEEE Power Electronics Specialists Conference ， June 17-21 ， 2007 ， Orlando， USA ： 1087 - 1091 .

高凯，阳岳希，张艳军，等 . 适用于城市电网的柔性环网控制器拓扑方案研究［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 1 ）： 78 - 85 .

GAO Kai ， YANG Yuexi ， ZHANG Yanjun ， et al . A topology research of flexible looped network controller suitable to urban power grid ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 1 ）： 78 - 85 .

张艳军，周季，高凯，等 . 柔性环网控制器原理及紧凑化研究［J］. 智能电网， 2017 ， 5 （ 5 ）： 434 - 441 .

ZHANG Yanjun ， ZHOU Ji ， GAO Kai ， et al . Research on the principle and compact of flexible looped network controller ［J］. Smart Grid ， 2017 ， 5 （ 5 ）： 434 - 441 .

尹昌新，李蕴，陈平，等 . 分区互联装置桥臂闪络故障保护策略设计［J］. 电力建设， 2017 ， 38 （ 2 ）： 100 - 105 .

YIN Changxin ， LI Yun ， CHEN Ping ， et al . Protection scheme design for interconnecting device under arm flashover fault ［J］. Electric Power Construction ， 2017 ， 38 （ 2 ）： 100 - 105 .

周杨，尹昌新，贺之渊，等 . 单变压器分区互联装置接地故障特性研究及控制保护策略设计［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 23 ）： 6901 - 6909 .

ZHOU Yang ， YIN Changxin ， HE Zhiyuan ， et al . Characteristic investigation and control of single transformer interconnecting device under grounding fault condition ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 23 ）： 6901 - 6909 .

姜田贵，谢晔源，李洪涛，等 . 中性点经消弧线圈接地系统中柔性环网控制装置接地故障分析［J］. 电力建设， 2016 ， 37 （ 5 ）： 146 - 152 .

JIANG Tiangui ， XIE Yeyuan ， LI Hongtao ， et al . Grounding fault analysis of flexible loop network control device in neutral point grounding system with arc suppression coil ［J］. Electric Power Construction ， 2016 ， 37 （ 5 ）： 146 - 152 .

许烽，陆翌，李继红，等 . 无变压器非对称式柔性多状态开关的零序抑制策略［J］. 高电压技术， 2019 ， 45 （ 10 ）： 3084 - 3091 .

XU Feng ， LU Yi ， LI Jihong ， et al . Zero-sequence suppression strategy of transformerless asymmetric flexible multi-state switch ［J］. High Voltage Engineering ， 2019 ， 45 （ 10 ）： 3084 - 3091 .

许烽，陆翌，裘鹏，等 . 不同接地方式下无变压器型SNOP的交流故障特性分析［J］. 浙江电力， 2019 ， 38 （ 4 ）： 34 - 40 .

XU Feng ， LU Yi ， QIU Peng ， et al . AC fault analysis of transformerless SNOP under different grounding modes ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2019 ， 38 （ 4 ）： 34 - 40 .

管敏渊 . 基于模块化多电平换流器的直流输电系统控制策略研究［D］. 杭州：浙江大学， 2013 .

GUAN Minyuan . Control strategies for modular multilevel converter based HVDC transmission system ［D］. Hangzhou ： Zhejiang University ， 2013 .

高一波，徐习东，金阳忻，等 . 交流侧接地故障对直流配电网电压平衡影响［J］. 电网技术， 2014 ， 38 （ 10 ）： 2665 - 2670 .

GAO Yibo ， XU Xidong ， JIN Yangxin ， et al . Impact on the voltage balancing of DC distribution network under AC side grounding fault ［J］. Power System Technology ， 2014 ， 38 （ 10 ）： 2665 - 2670 .

薛翼程，王国腾，张哲任，等 . MMC-HVDC接入对同步发电机阻尼转矩的影响机理分析［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 9 ）： 99 - 108 .

XUE Yicheng ， WANG Guoteng ， ZHANG Zheren ， et al . Mechanism analysis of influence of MMC-HVDC integration on damping torque of synchronous generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 9 ）： 99 - 108 .

陈铮，陈武，刘忠，等 . 具有直流故障阻断能力的电流主动转移型MMC ［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 4 ）： 106 - 114 .

CHEN Zheng ， CHEN Wu ， LIU Zhong ， et al . Active current-transferring modular multilevel converter with DC fault blocking capability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 4 ）： 106 - 114 .

张志坚，荆龙，赵宇明，等 . 低开关频率对并网逆变器控制环节的影响及补偿方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 17 ）： 111 - 119 .

ZHANG Zhijian ， JING Long ， ZHAO Yuming ， et al . Effect of low switching frequency on control link of grid-connected inverter and compensation method ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 17 ）： 111 - 119 .

朱海勇，吴小丹，董云龙，等 . 考虑延时补偿的配电网柔直网侧谐波电流抑制策略［J］. 浙江电力， 2021 ， 40 （ 11 ）： 78 - 84 .

ZHU Haiyong ， WU Xiaodan ， DONG Yunlong ， et al . Harmonic current suppression strategy of MMC-MVDC considering delay compensation ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2021 ， 40 （ 11 ）： 78 - 84 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Continuation Power Flow Calculation for DC Distribution Network Considering Control and Capacity Constraints of DC Transformer

Analytical Calculation and Parameter Influence Analysis of VSC Transient Overvoltage Considering Phase-locked Loop Dynamics

Optimal Operation Strategy for DC Distribution Network Considering Control Mode Switching of DC Transformer

Related Author

XU Xiaolong

WANG Qianggang

ZHOU Yiyao

LIAO Jianquan

ZHANG Xuefei

ZHOU Niancheng

LUO Shujie

CHEN Lei

Related Institution

State Key Laboratory of Power Transmission Equipment Technology (Chongqing University)

College of Electric Engineering, Sichuan University

State Key Laboratory of Operation and Control of New Power System, Department of Electrical Engineering, Tsinghua University

State Key Laboratory of Disaster Prevention & Reduction for Power Grid, Changsha University of Science and Technology

National Key Laboratory of Power Transmission Equipment Technology (Chongqing University)

⁰