基于MMC的多端柔性直流输电系统改进下垂控制策略

多端柔性直流输电(voltage sourced converter based multi-terminal high voltage direct current,VSC-MTDC)系统安全运行至少应满足N?1法则,即当一个换流站由于故障或检修退出运行时,剩余系统可以恢复功率平衡而继续稳定运行,且暂态过电压不会超过设备绝缘裕度。为了维持VSC-MTDC直流电压稳定及整个网络功率平衡的站间协调控制,提出一种改进直流电压下垂控制策略,同时引入一个公共直流参考电压,参与下垂控制换流站的功率调整。在PSCAD/EMTDC中建立基于模块化多电平换流器的三端VSC-MTDC仿真模型,在稳态和暂态运行工况下对所提直流电压控制策略进行仿真验证。结果表明,所提策略可抑制换流站交流侧故障引起的直流侧功率振荡,进行换流站退出运行后系统功率的紧急输送,提高了VSC-MTDC系统的运行稳定性。     

考虑解耦功率优化分配的多端混合直流互联系统频率响应控制策略

基于多端直流输电将多个异步交流电网联接形成的直流互联系统受到广泛关注，异步互联系统频率响应控制是实现异步电网之间运行储备共享、发挥多端直流功率支援能力的重要手段。分析了基于经典下垂控制的频率响应控制模型结构及其频率电压互耦合特性。从控制结构、参数自适应变化、系统协调方法和功率优化分配等角度提出一种考虑解耦功率优化分配的多端混合直流互联系统频率响应控制策略，采用全局频率控制方案，并进一步建立功率优化分配模型来提高频率控制的经济性和低碳性。最后，仿真验证了在强、弱交流系统负载突变和换流站因故障退出运行等情况下直流互联系统的响应特性，所提策略能够消除耦合影响，换流站出力分配更为合理且能大幅提高弱交流系统的频率稳定性，能够为多端直流互联系统频率控制的进一步研究提供参考。     

适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略

针对新能源并网的多端柔性直流（voltage source converter multi-terminal direct current,VSC-MTDC）输电系统中各换流站之间功率协调控制的问题,提出一种适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略。该策略将主从控制与下垂控制相结合,通过多个换流站分担采用定直流电压控制的主换流站有功功率的方式,使主换流站不易达到满载,协调了多个换流站的有功功率容量,尤其适用于新能源并网时出力的频繁性与间歇性变化;当主换流站满载或退出运行时,其余不平衡功率由采用自适应下垂控制的换流站承担,自适应下垂控制根据换流站的功率裕度将系统中的不平衡功率进行合理分配。考虑多个换流站间直流电压存在误差,通过对直流电压极限值进行调节,可以最大限度地利用换流站的有功功率容量,维持直流电压稳定。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

MMC－MTDC输电系统频率协调控制策略

针对交流系统通过MMC-MTDC实现异步联网后无法实现区域间频率支撑的问题,参照交流系统功-频特性和柔性直流输电系统直流电压下垂特性设计了3种频率协调控制策略:固定频率控制、频率偏差PI控制和功率估算频率控制。固定频率控制将频率参考值设定为常数来获得功率支撑量;频率偏差PI控制是将频率事故换流站的频率与参与协调控制换流站的频率平均值之差作为PI控制器的输入量来获取功率支撑量;功率估算频率控制根据事故换流站交流侧频率的实时变化,利用功-频静特性系数估算功率变化量来决定换流站的功率支撑量。在PSCAD仿真软件中搭建了异步联网交直流系统进行仿真验证,仿真结果表明了所提3种利用MMC-MTDC实现区域间频率协调的可行性和有效性。     

含海上风电场的多端柔性直流互联系统频率稳定协调控制策略

海上风电技术的快速发展和高压直流输电技术的广泛应用,使得传统纯交流电网的网架结构和动态特性逐渐变化,系统面临惯性减弱、对扰动更加敏感等问题。为此,针对多端柔性直流(VSC-MTDC)互联系统,提出一种分布式协调频率控制策略,通过协调控制多个海上风电场出力来减小由VSC-MTDC系统隔离的异步交流区域电网的频率偏差。该策略仅需极少的换流站信息交换就能合理协调利用各风电场以及各异步交流电网的备用出力,实现VSC-MTDC互联系统的频率稳定控制。最后,建立一个典型含多风电场的5端柔性直流互联系统仿真模型,验证了所提策略的正确性和有效性。     

用于VSC-HVDC互联系统的附加频率控制策略

为使柔性直流输电(VSC-HVDC)系统两侧交流系统在发生事故时具有相互支援的能力,文中提出一种附加频率控制策略。该策略在定有功功率控制器中引入了频率—有功功率和直流电压—有功功率斜率特性,在定直流电压控制器中引入频率—直流电压斜率特性,不需要站间通信就可以实现两端交流系统通过VSC-HVDC参与彼此的频率调整,减轻事故端系统的调频负担,提高故障期间直流系统的安全稳定性。最后,通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的频率调整能力,提高了VSC-HVDC互联系统的频率稳定性。     

基于N-1规则的多端柔性直流输电系统联合控制策略

在多端柔性直流(voltage source converter based multi-terminal DC,VSC-MTDC)输电系统安全运行时,该系统必须满足N-1法则,即当该系统任何一个换流站由于故障或者检修退出运行时,剩余系统具备功率调节能力,能够恢复功率平衡,保持系统稳定运行,且暂态过电压不会超过设备绝缘裕度。为了维持VSC-MTDC直流电压尽可能地稳定在原有水平,提出了一种考虑到VSC-MTDC中任一换流站退出运行时的联合控制策略。该策略结合了VSC-MTDC系统主从控制与下垂控制的优点,令VSC-MTDC系统中容量最大的换流站为定直流电压控制,其余换流站为直流电压-有功功率下垂控制,并设置定直流电压控制换流站参与功率调节的优先级高于其余换流站,仅当定直流电压控制换流站传输功率达到上限时其余换流站才参与功率的调节。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了VSC-MTDC的仿真模型,对所提出的联合控制策略在N-1故障条件下进行仿真验证。仿真结果表明:所提联合控制策略在换流站退出运行时有效保证了直流电压的稳定以及系统功率的紧急输送,提高了VSC-MTDC的运行稳定性。     

基于直流互联的交流电网频率稳定控制研究

直流互联交流电网已经成为解决大电网互联问题的一种有效手段。互联交流电网的直流联络线可以实现区域备用互补,提高电网运行经济效益,并改善电网受到扰动后的频率波动情况。该文基于直流联络线控制提出一种用于互联交流电网频率支援及恢复策略。该策略可以实现事故时的紧急功率控制,减小交流电网事故后的频率急剧下降和波动。同时,在事故后参与到电网恢复过程,起到保障电网在安全频率范围内运行和加速电网频率恢复的作用。最后,通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提策略充分利用了直流调频能力,提高了互联电网的经济性和稳定性。     

多端柔性直流输电系统动态附加频率控制策略

附加频率控制利用基于电压源型换流器的多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统直流电压变化传递故障交流系统频率变动,促使非故障交流系统所连电压源型换流器(VSC)消纳不平衡功率参与频率调节。然而固定下垂系数灵活性不足,在不平衡功率分配时忽略VSC实时运行状态与交流网络稳定性,无法保证系统参与频率调整的同时安全稳定运行。通过研究频率变动造成的功率不平衡量分配和直流电压下垂系数的定量关系,提出一种计及系统运行状态的VSC-MTDC动态附加频率控制策略,将VSC功率裕度和交流网络频率变化量引入下垂系数,动态调整不平衡功率的分配比例。仿真结果证明,应用动态附加频率控制进行频率调节后,频率偏差较小的交流网络在所连VSC功率裕度较大时能承担更多不平衡功率,而频率偏差较大的交流网络所连换流站不平衡功率配比下降,VSC-MTDC系统安全稳定运行水平得到显著改善。     

海上风电接入多端柔性直流输电系统中换流站退出运行时直流功率再分配策略

大容量海上风电场通过多端柔性直流输电系统接入主网是未来极具前景的并网方式。研究了岸上换流站故障退出运行后,基于电压源型换流器的多端直流输电系统(voltage source converter based multi-terminal HVDC,VSC-MTDC)直流功率的优化再分配策略。岸上健全换流站间的功率再分配可分为自消纳情景与无法自消纳情景。首先,针对自消纳情景,以减小潮流重分配对交流电网频率稳定影响为优化目标,合理地重新配置各受端换流站的控制器,使转移功率完全被故障端换流站所在交流电网消纳;其次,针对无法自消纳情景,保持故障端换流站所在交流电网内的其余健全换流站满发,并利用源侧风电场的桨距角控制以及虚拟惯量控制减小换流站退出功率冲击对岸上电网频率稳定影响。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建改造的39节点系统,所设计的直流功率再分配策略对系统频率稳定提升得到了验证。     

基于协调控制的自动电压控制系统分析

介绍河北省南部电网自动电压控制系统及其三级电压控制体系,分析网省地协调控制模式的原理和工作方式,通过实际数据说明系统的运行效果。     

五端直流电网电压控制及功率分配策略

电压源直流电网适用于风力发电场并网及远距离电力输送,为保证直流电网电力传输的灵活性,研究人员提出了多种直流电压控制及功率分配策略。基于对直流电压偏差控制和直流电压下垂控制策略优缺点的分析,提出了一种新的控制策略。该控制策略可提高直流电网稳态运行时的电压精确跟踪能力,并实现主换流站退出运行后直流电网控制模式的平稳转换。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立了含有1个大型海上风电场和4个陆上交流系统的五端电压源直流电网平均值模型,通过对比风功率波动、主换流站退出运行等不同场景下直流电网的稳态、暂态特性,验证了所提出控制策略的有效性和优势。     

协调二级电压控制的研究

总结了协调二级电压控制(CSVC)的基本思想,提出了一种新的CSVC模型。在优先考虑中 枢母线电压偏差最小的前提下,利用多余的控制自由度保证本区域发电机运行在无功裕度更大、出 力更均衡的状态。仿真结果显示在分级电压控制体系中,如果二级控制环节采用所提出的CSVC 模型将有利于提高系统的电压稳定裕度。基于该CSVC模型的二级电压控制模块已经在国内某 省级电网得到实际应用。     

江苏电网AVC主站系统的研究和实现

文中提出的无功电压控制(AVC)系统主站部分基于分级电压控制结构。其中,二级电压控制通过求解一个考虑多目标的二次规划问题,将中枢母线电压控制在给定的设定值附近;三级电压控制利用以网损最小为目标的最优潮流计算,求出中枢母线电压的设定值曲线。使用符合IEC61970标准的公共信息模型(CIM)导入导出技术与当前能量管理系统(EMS)交换数据,并提出了多条措施来保证控制系统的可靠性和鲁棒性,使之在江苏电网中得到较好的应用。     

计及大电网安全电压约束的电网自动电压控制研究

随着我国电网规模逐渐扩大,电网结构日渐复杂,需要逐步完善大电网的故障快速稳定控制功能。考虑到大电网故障快速稳定控制对变电站母线电压的安全约束特性,提出了一种在电网自动电压控制系统中考虑大电网安全约束母线电压的无功电压协调控制方法;基于常规协调二级电压控制模型,对安全约束母线和中枢母线的不同调压情况进行分类讨论,并求解出不同重构模型相应的目标函数及约束条件;通过算例证明了所提控制策略能够有效充分利用电网自身的无功调节能力,对提高大电网的安全和稳定性具有指导意义。     

交流系统故障时柔性直流系统的控制策略

对VSC-HVDC联结2个交流有源网络时的运行特性进行分析,建立了VSC-HVDC系统的模型,在此基础上根据系统所要完成的功能确定对两个VSC的控制策略,对控制系统中的具体环节进行了设计。通过交流故障实验波形分析了VSC在系统故障时提供无功功率并稳定电压的作用。     

动态电压恢复器控制策略的研究与仿真

简要分析了动态电压恢复器(DVR)常用的电压、电流双闭环PID控制策略,指出了该控制策略的不足.为了优化动态电压恢复器的输出性能,提高输出精度,经过理论分析,将常用的电压、电流双闭环PID控制和重复控制方法结合,形成复合控制方法,并介绍了控制器的设计.采用MATLAB/SIMULINK建立了逆变器的仿真模型,仿真结果表...     

500kV主网电压集中控制模式下的调压方法

针对目前全国范围内正在推进的"大运行"模式下电网管理、控制方式的变革,从工程实际的角度出发,指出了高度集中式无功电压调节控制模式下出现的新问题,进而提出了以无功电压灵敏度为基础的目标优化辅助调压控制策略,以解决"大运行"模式下集中监控调压遇到的实际问题;算例仿真验证了基于无功电压灵敏度的辅助调压方法的正确性。     

自动电压控制(AVC)系统控制策略的比较和研究

比较研究了国内省调AVC系统的控制策略、省地调间的协调控制策略及电压稳定和AVC的协调控制策略,分析了现有系统的特点和不足,提出了构建AVC系统时需技术的解决的一些关键方案,可供浙江电网AVC系统的建设借鉴。     

针对暂态电压稳定问题的自动电压控制系统与切负荷协调控制策略

建立了暂态电压稳定分析的微分代数方程组,并提出了应对暂态电压稳定问题的自动电压控制(automatic voltage control,AVC)体系下二级电压紧急控制与切负荷协调控制策略。该协调控制策略把低压切负荷作为与AVC体系下二级电压紧急控制并行的一种控制手段,在这种协调控制的过程中优先考虑采用二级电压紧急控制,当计算发现仅依靠二级电压紧急控制不能使系统保持暂态电压稳定的时候再采用切负荷控制。在PSAT仿真环境下建立了含AVC体系下二级电压紧急控制和切负荷控制的电力系统暂态电压稳定仿真模型,对广东电网748节点系统进行仿真,验证了所提出的控制策略和模型的正确性和有效性。