混合双馈入直流输电控制系统交互影响机理分析

针对由彼此落点接近的一条基于模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)线路和一条电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)线路所构成的混合双馈入直流输电系统,基于多变量反馈控制理论建立可定量分析和评估MMC-HVDC与LCC-HVDC控制系统之间交互影响的等效独立控制通道。在此基础之上,定量分析评估LCC定关断角控制器、锁相环以及MMC锁相环、外环控制器、环流抑制器对MMC-HVDC与LCC-HVDC控制系统交互作用及小干扰稳定性的影响。最后,在PSCAD/EMTDC上搭建混合双馈入直流输电系统的电磁暂态详细仿真模型,仿真验证理论分析结果的有效性。     

多馈入直流输电系统的协调恢复策略

针对大扰动情形，提出了一种多馈入直流输电系统的协调恢复策略。该策略具有如下的特点：在原有的PI控制器中加入一个前馈回路以便在直流系统2个控制端的被控量间实现协调控制；在交流故障被切除后的某一短时间内，采取定交流电压控制；在不同的直流子系统间实施渐变的恢复策略，并利用最大梯度下降法对各直流子系统的重启动时间进行优化。以一个三馈入直流输电系统为对象，给出了该协调控制器的设计过程及仿真结果。仿真结果表明，与常规的PI控制策略相比，该协调恢复策略可使多馈入直流输电系统的恢复性能得到很好的改善。     

基于PMU的多馈入交直流系统的分散协调控制

针对广域多馈入交直流系统,为充分利用直流线路的快速调节能力以改善系统稳定性,提出一种分层分散鲁棒自适应控制方案。基于相角测量装置(PMU)测量单元,协调控制器在线确定并传送故障后动态平衡点到直流线路控制器,直流线路控制器以此故障后动态平衡点为控制目标。采用非线性递推方法推导了基于PMU的多馈入交直流系统的非线性鲁棒自适应分散协调控制规律,并设计了以动态平衡点和PMU实时测量的发电机功角信号为输入的直流线路附加功率控制器。最后通过3机2条直流的测试系统验证了该控制方案的有效性。     

改善多馈入直流系统电压无功特性的直流控制策略

为了改善多馈入直流系统受端交流系统的电压无功综合特性,在直流系统逆变侧引入了定交流电压控制;然后,使用新型指标——电压稳定耦合因子来衡量直流输电子系统换流母线间的影响,并指导该控制方式在多馈入系统中的设置方案;同时,提出了一种平滑切换逻辑控制器,以实现直流系统在定交流电压控制和其他控制策略之间的平滑切换。针对三馈入直流输电系统的电磁暂态仿真结果说明,当受端交流系统发生严重故障时,该控制策略相比常规的定熄弧角控制,能够有效改善弱交流系统电压稳定性及直流系统间的不利相互作用。     

多馈入直流输电系统的协调恢复策略研究

为了改善多馈入直流输电系统的恢复性能,提出了一种协调恢复策略。该策略通过直流双侧附加前馈控制实现多馈入直流各子系统的整流侧和逆变侧的协调,使两侧的控制量能够快速地跟踪系统的给定值;通过Fuzzy-VDCOL环节对系统故障和恢复期间的直流电流指令进行动态调节,维持系统的功率平衡和电压稳定,实现直流子系统之间的协调。仿真分析表明:该协调恢复策略可使多馈入直流输电系统的恢复性能得到很好地改善。     

多馈入高压直流输电系统电压稳定性的小扰动分析法

提出一种分析多馈入高压直流输电系统电压稳定性的小扰动分析法(特征结构分析法),并提出了电压稳定性相关比概念。为了研究多馈入高压直流输电系统的电压稳定性,建立了一个双馈入的小测试系统。详细的高压直流输电系统动态模型包括高压直流系统控制模型、交流网络模型、发电机模型及感应电动机负荷模型。研究结果表明,电压稳定性相关比(VSCR)可有效识别出多馈入高压直流输电系统中与电压稳定性相关的关键因素。     

多馈入高压直流输电系统电压稳定性的小扰动分析法

提出一种分析多馈入高压直流输电系统电压稳定性的小扰动分析法(特征结构分析法),并提出了电压稳定性相关比概念.为了研究多馈入高压直流输电系统的电压稳定性,建立了一个双馈入的小测试系统.详细的高压直流输电系统动态模型包括高压直流系统控制模型、交流网络模型、发电机模型及感应电动机负荷模型.研究结果表明,电压稳定性相关比(VSCR)可有效识别出多馈入高压直流输电系统中与电压稳定性相关的关键因素。     

基于最优变目标策略的交直流系统分层协调控制

提出了一种采用分层控制结构的协调控制策略来处理含有多馈入直流输电的交直流混合系统，并运用所设计的协调控制结构，并以算例的仿真计算来证明其有效性。该方案的控制层具有各自相互独立的任务：交直流协调层基于高压直流的功率调制和发电机励磁控制设计最优变目标控制规律；直流协调层主要负责多馈入直流输电系统中各条直流之间控制参数的优化调整。     

基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法EI北大核心CSCD

为了改善多馈入直流输电(MIDC)系统的故障后的恢复性能,在研究低压限流单元(VDCOL)对直流系统电压稳定性影响的基础之上,提出了一种基于广域测量系统(WAMS)的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法。首先利用灵敏度分析法,研究了直流功率对交直流系统电压稳定性的影响;然后设计了一种基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法,该方法根据相量测量单元的测量结果,评估故障对各直流输电子系统的影响,并调整和控制故障点附近各直流子系统VDCOL的输出,从而改善多馈入直流输电系统的动态性能;最后对该协调控制方法进行了仿真验证。从仿真结果可以看出,所提出的基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法能够有效避免系统发生连续的换相失败故障,提高系统的电压稳定性,从而改善系统的恢复性能。     

基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法

为了改善多馈入直流输电(MIDC)系统的故障后的恢复性能,在研究低压限流单元(VDCOL)对直流系统电压稳定性影响的基础之上,提出了一种基于广域测量系统(WAMS)的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法。首先利用灵敏度分析法,研究了直流功率对交直流系统电压稳定性的影响;然后设计了一种基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法,该方法根据相量测量单元的测量结果,评估故障对各直流输电子系统的影响,并调整和控制故障点附近各直流子系统VDCOL的输出,从而改善多馈入直流输电系统的动态性能;最后对该协调控制方法进行了仿真验证。从仿真结果可以看出,所提出的基于广域测量系统的多馈入直流低压限流单元的协调控制方法能够有效避免系统发生连续的换相失败故障,提高系统的电压稳定性,从而改善系统的恢复性能。     

双馈入直流输电系统中VSC-HVDC的控制策略

针对多馈入直流输电(multi-infeed direct current,MIDC)系统的稳定性问题,提出将基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)引入到MIDC系统中,用以改善MIDC系统公共连接母线的电压特性。建立HVDC和VSC-HVDC双馈入系统的物理模型,导出相应的数学模型。并通过坐标变换得出VSC功率传输方程的直角坐标形式。采用多变量非线性控制的逆系统方法,设计VSC-HVDC系统的非线性控制器。PSCAD/EMTDC 环境下的仿真实验表明,所设计的VSC-HVDC非线性控制器不仅能有效改善VSC-HVDC的动态特性,而且在交流系统发生扰动时能有效稳定系统电压,减少HVDC逆变站发生换相失败的几率,提高HVDC系统的运行可靠性。     

应对多馈入直流换相失败的综合防御研究

随着多馈入直流格局的形成,系统安全稳定控制难度也随之增大。发生严重交直流故障时,存在多直流同时换相失败使系统失去稳定的风险,因此避免直流换相失败和维持受端电压稳定,是目前多馈入直流受端系统控制措施需要解决的重要问题。研究了多馈入直流换相失败的电网特性和影响因素,从三道防线角度研究提出应对多馈入直流换相失败导致的电压失稳的控制策略。基于实际电网进行仿真验证,所提出的控制策略可降低多馈入直流换相失败风险、提高受端电网电压稳定水平。     

多馈入高压直流输电系统的分散协调控制研究

为了提高多馈入直流输电系统的稳定性，该文采用可选择控制结构的部分输出量反馈最优分散协调控制算法设计出了以全系统动态最优为目标的分散协调直流附加控制器，并在设计步骤中引入模态可控程度与模态可观测程度的概念来优选控制器安装地点以及控制反馈信号．从而最大程度地发挥了该控制算法可选择控制结构的特点。算例仿真分析显示了所设计控制器在协调作用下对系统多个振荡模态的良好阻尼效果，证明了该协调控制器设计方法的有效性。     

多馈入直流输电系统中换相失败问题研究综述

换相失败是直流输电系统最常见的故障之一。对于多馈入直流输电系统而言,交直流系统之间的相互作用更为复杂,单个逆变站的换相失败可能引发几个逆变站相继发生换相失败,甚至导致直流功率传输的中断,影响整个交直流系统的稳定运行。文章详细分析了目前国内外多馈入直流输电系统换相失败问题的研究现状,从换相失败的机理、影响因素和判断依据出发,对近年来针对换相失败提出的预防措施和控制策略及其应用情况进行探讨,并指出准确反映换相过程的交直流系统模型的建立、多馈入直流输电系统换相失败的机理分析及其有效的控制措施和恢复策略的制定、以及换相失败的谐波影响等是今后研究的主要问题。     

多馈入直流输电系统功率稳定性分析

直流输电系统的功率输送能力主要受所联交流系统强度的限制,单条直流系统的功率输送能力和功率稳定已有较多的研究。随着多馈入直流系统的出现,直流系统间的复杂相互作用使得多馈入直流系统的功率稳定性更为复杂。以两馈入直流系统为基础,研究多馈入直流系统运行状态变化、直流间耦合程度以及多馈入短路比大小对多馈入直流系统功率稳定性的影响。分析结果表明,在多馈入直流系统中,减小所联直流系统电流、减小直流系统间电气距离、增大所联系统多馈入短路比均能有效增大直流系统的功率稳定裕度、提高功率输送能力和最大直流功率。     

A nonlinear emergency control strategy for HVDC transmission systems

A novel nonlinear emergency control method for HVDC transmission systems is presented in this paper. First, an observation-decoupled state space model of AC and DC interconnected power systems, which allows estimation or computation of the state components from local measurements, is developed. Secondly, the nonlinear control rules of HVDC links are derived using optimal-variable-aim strategy, which not only improves the first-swing stability, but also effectively damps the subsequent power oscillation. Finally, the simulation results of a three-machine six-bus system show that the proposed method can enough use the capabilities of fast response and short-time overload of HVDC links to improve the transient stability of power systems.     

交直流系统相互影响研究综述

高压直流输电在远距离、大容量输电和电网互联中得到广泛应用,也带来了很多运行方面的新问题。文章围绕交直流系统相互影响,从电压稳定性、换相失败、过电压和低频振荡四个方面分析了国内外研究现状,并指出多馈入交直流系统的电压稳定性分析、高压直流系统模型的建立、换相失败后的控制措施及功率恢复策略、电力系统稳定器(PSS) 与直流调制控制器的协调配合等是今后研究的重点。     

高压直流换流站分散鲁棒自适应控制器的设计

针对高压直流输电系统（HVDC），提出了一种换流站的分散鲁棒自适应控制器的设计方法，设计中引入自适应非线性阻尼项来抑制系统非线性不确定参数和未知有界干扰的影响，同时采用反演设计方法来克服控制器设计的复杂性，最后获得高压直流输电系统换流站的分散鲁棒自适应控制策略的一般表达式，并提供了整个系统的稳定性证明，所得控制器仅利用本地测量量实现，控制策略具有分散性和适应性，通过NETOMAC数字仿真，仿真结果证明该控制器比常规的PI控制器具有更好的控制效果。     

高压直流输电系统非线性变结构控制器的设计

为了进一步改善高压直流（HVDC）输电系统的性能，采用在逆变侧定无功电流控制方式代替传统的定熄弧角控制，并将现代控制理论中非线性系统的状态反馈精确线性化方法与线性系统的变结构控制理论相结合，设计了非线性变结构控制器。仿真结果表明，所设计的新型控制器能够改善直流系统的性能，并提高交流系统的电压稳定性。