混合直流输电控制策略研究

为充分利用传统高压直流输电(LCC-HVDC)与柔性直流输电(VSC-HVDC)各自的优点,建立了整流侧采用LCC换流站,逆变侧采用VSC换流站的混合直流(hybrid HVDC)输电系统。对直流系统两侧换流站主控制器进行了设计,并针对该系统设计出双侧功率/频率调制的辅助控制器。最后对混合直流输电系统与交流输电线路并行输电和单独的混合直流输电系统进行了仿真与分析,通过仿真验证了当系统受到扰动时所加辅助控制器能提高系统的稳定性。     

基于储能装置的柔性直流输电技术提高大规模风电系统稳定运行能力的研究

大规模风电集中接入电网对直流输电技术提出了更高的要求。为此,提出了基于储能装置的柔性直流输电并网传输系统拓扑结构。根据dq同步旋转坐标系下VSC-HVDC(Voltage Source Converter HVDC)系统的数学模型,设计了相应的换流器直接电流控制策略。其中送端换流站解耦控制器实现了风电场输出有功功率和无功功率的独立控制,受端换流站采用将储能装置充放电功率偏差值作为直流电压控制器附加信号的控制策略。最后,以配备双馈风电机组的风电场经柔性直流输电系统接入电网进行仿真分析,针对风电场在噪声风引起的输电功率波动、受端换流站侧交流系统短路故障等情况进行仿真验证,结果表明该控制方案有效可行。     

适应于孤岛供电柔性直流输电系统控制器研究设计

介绍了柔性直流输电系统相对传统直流输电系统优势,在此基础上开展柔性直流输电系统孤岛供电系统控制相关仿真研究。首先构架分析柔性直流输电系统供电模型,并给出简化数学模型。以简化后数学模型为分析基础进行坐标系推导变换,得出有功功率、无功功率解耦控制算法,并进一步设计出适用于孤岛供电系统柔性直流控制器。最后搭建Pscad/Emtdc仿真试验模型进行仿真试验验证,并对仿真结果进行了分析。     

柔性直流输电系统启动控制策略研究

基于MMC的两端及多端柔性直流输电系统,根据换流站充电策略的不同需要设计不同的启动模式,又由于不控充电过程中存在功率模块电容电压发散问题及多站启动时存在启动顺序等问题,需要合理的启动策略来保证基于MMC的柔性直流输电系统启动的安全可靠性。根据柔性直流输电系统换流站的充电策略分别设计了基于MMC的两端柔性直流输电系统的启动模式和多端柔性直流输电系统的启动模式。     

向无源网络供电的多端混合直流输电系统小信号模型及解耦控制EI北大核心CSCD

该文以向无源网络供电的多端混合直流输电系统为研究对象,旨在揭示系统中各换流站之间的交互作用关系,并研究解耦控制策略以削弱换流站之间的相互干扰,保证无源网络的电压稳定性。首先从LCC换流站及所连交流系统、VSC换流站及所连无源网络以及直流网络三部分构建混合直流输电系统小信号模型,并采用小信号分析方法,揭示换流站之间交互作用产生的机理,然后提出一种广域直流电压反馈控制,以抑制换流站之间的耦合。通过仿真证明,该解耦控制策略可有效削弱换流站之间的相互干扰,有效提高无源网络电压的稳定性。     

向无源网络供电的多端混合直流输电系统小信号模型及解耦控制

该文以向无源网络供电的多端混合直流输电系统为研究对象,旨在揭示系统中各换流站之间的交互作用关系,并研究解耦控制策略以削弱换流站之间的相互干扰,保证无源网络的电压稳定性。首先从LCC换流站及所连交流系统、VSC换流站及所连无源网络以及直流网络三部分构建混合直流输电系统小信号模型,并采用小信号分析方法,揭示换流站之间交互作用产生的机理,然后提出一种广域直流电压反馈控制,以抑制换流站之间的耦合。通过仿真证明,该解耦控制策略可有效削弱换流站之间的相互干扰,有效提高无源网络电压的稳定性。     

多端柔性直流输电系统的改进下垂控制策略

电压源型变流器技术发展日臻成熟,电压等级及容量不断提高,已成功用于柔性直流输电系统,并展现出高电压、大容量和多端柔性直流输电系统应用的发展态势。本文结合世界首个多端柔性直流输电工程,针对多端柔性直流输电系统应用中存在的强非线性和多端协调等技术难点,提出采用改进下垂控制方法,即通过多个换流站同时采用定电压控制方式运行,暂态过程中,采用定电压控制的换流站退出时系统仍能正常运行,保持直流网络功率平衡。通过检测直流网络电压和动态改变平滑切换控制器输出值,即由切换控制器选择定功率控制输出有效或定电压控制器输出有效,在无需站间通信情况下,实现定电压控制换流站和定功率控制换流站之间的相互转换,相对于传统采用单点电压控制的多端系统,具有较好的灵活性。此外,针对采用定电压控制的换流站完全退出的极端工况,设计反步电压控制器,有效地减小了暂态过电压程度,与下垂控制策略结合,能较好地实现系统直流电压的稳定控制,充分发挥其多端协调功能,提高系统抗干扰性能。仿真结果证明了所采用方法的正确性和有效性。     

基于混合储能的VSC-HVDC在风电功率平衡中的研究

风能是一种间歇式的能源,大规模风电并网对电网的发展有重要意义,但对并网技术提出了更高的要求。根据柔性直流输电系统的数学模型,应用DC/DC变换器控制储能装置与电网系统功率的双向流动。送端换流站的解耦控制器实现了风电场输出功率的独立控制,受端换流站则采用储能装置充放电功率偏差值,以作为直流电压控制器附加信号的控制策略。在Matlab/Simulink平台对风电场经有源型柔性直流输电系统接入电网进行仿真分析,结果表明该方案能保持受端交流母线功率稳定。     

高压大容量柔性直流输电系统绝缘配合

绝缘配合设计是柔性直流输电工程的关键设计技术之一,总结了柔性直流输电换流站绝缘配合原则,基于±350 k V/1200 MW柔性直流输电工程的系统主接线和主设备参数,提出了2种柔性直流换流站绝缘配合方案,确定了换流站避雷器参数。推荐了绝缘配合裕度,基于避雷器保护水平,确定了主设备绝缘水平,为±350 k V/1200 MW柔性直流输电技术的应用奠定了基础。     

基于VSC的直流输电系统的稳态建模及其非线性控制

对基于电压源换流器的新型直流输电系统的数学模型和控制策略进行了研究。根据电压源换流器具有2个控制自由特点，确立了新型直流输电系统两端换流站的4个被控变量，导出了这种新型直流输电系统的稳态数学模型，并基此确定了电压源换流器中2个控制量分别控制2个被控量的近似解耦关系。根据导出的数学模型，设计了新型直流转电系统的稳态逆模型控制器。将逆模型控制器与2个解耦的控制环路相结合构成整个直流输电系统的控制器。仿真结果表明所设计的新型直输电系统控制器具有良好的控制性能。     

基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电控制系统设计

为了设计并搭建基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电(MMC-MTDC)控制系统。首先分析了模块化多电平换流器的基本原理,并基于此基本原理设计了阀组级控制器以及采用矢量控制的换流站级控制器。接着,设计了适用于MMC-MTDC的直流偏差控制器;最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中对所设计的控制系统进行仿真分析。仿真结果表明:控制系统实现了换流站的功率控制与交流电压控制,并且使得换流站具备了孤岛供电能力;在定直流电压换流站故障退出运行后,后备定直流电压换流站能够自动实现直流电压的偏差控制;各级控制器间的相互配合使得所构建的MMC-MTDC系统稳定、可靠地运行。     

VSC-HVDC恒容阻尼控制器设计EI北大核心CSCD

针对含柔性直流输电的区域互联系统区间低频振荡问题,基于暂态能量原理提出一种维持换流器传输容量恒定的柔性直流恒容阻尼控制思想,同时利用换流站有功及无功,弥补了柔性直流输电系统有功调制量受限的缺点。首先,根据系统阻尼消耗的暂态能量推导出有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系;然后根据有功、无功的控制规律提出恒容阻尼控制设想并设计出恒容控制器参数;最后,与传统极点配置的小信号阻尼控制器进行对比仿真分析。仿真结果表明恒容阻尼控制器能有效抑制区域间低频振荡,具有较强的鲁棒性,能在保持换流站输送容量恒定的同时,充分利用换流站有功和无功调制能力,有效解决常规阻尼控制方式下有功调制量受限问题。     

VSC-HVDC恒容阻尼控制器设计

针对含柔性直流输电的区域互联系统区间低频振荡问题,基于暂态能量原理提出一种维持换流器传输容量恒定的柔性直流恒容阻尼控制思想,同时利用换流站有功及无功,弥补了柔性直流输电系统有功调制量受限的缺点。首先,根据系统阻尼消耗的暂态能量推导出有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系;然后根据有功、无功的控制规律提出恒容阻尼控制设想并设计出恒容控制器参数;最后,与传统极点配置的小信号阻尼控制器进行对比仿真分析。仿真结果表明恒容阻尼控制器能有效抑制区域间低频振荡,具有较强的鲁棒性,能在保持换流站输送容量恒定的同时,充分利用换流站有功和无功调制能力,有效解决常规阻尼控制方式下有功调制量受限问题。     

柔性直流输电——适用于风电场的电力传输新技术

阐述了柔性直流输电基本原理和特点,以及在风电场并网运行中的应用。分析了柔性直流输电的拓扑结构,在此基础上建立了柔性直流输电系统的暂态数学模型,推导了电压源换流器控制量与被控量之间的对应关系,并据此设计了非线性解耦控制器,实现输送有功、无功功率的解耦控制。最后通过Simulink仿真模型的建立和对直流短路故障的分析,验证了所建立的仿真模型以及控制方式的正确性和合理性,为进一步研究柔性直流输电在风电场电力传输中的应用奠定了基础。     

基于多代理的多馈入直流输电换相失败协调预防研究

换相失败是换流站常见的故障之一,换流站间的交互作用使多馈入直流输电系统的换相失败更为复杂,故障严重时会引发并发换相失败。换相失败预防控制器检测交流系统发生故障时立刻提前触发,增大换相裕度,避免换相失败。针对多馈入直流输电系统的交互作用,引入多代理系统,提出了基于多代理的多馈入直流输电换相失败协调预防方法,并在PSCAD中搭建了多代理换相失败协调预防模块,将其用于三馈入直流输电系统进行仿真验证,结果表明,多代理换相失败协调预防方法对本地和并发换相失败都可进行有效地预防。     

柔性直流换流站接地方案设计

柔性直流输电系统的接地设计是确定柔性直流系统方案的重要内容,本文针对基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统,分别介绍了对称单极接线和对称双极接线两种方式下的常用接地形式,分析了各接地形式的原理和特点;同时,分析了柔性直流换流站站内接地网的特殊要求和相应设计方法,为柔性直流换流站的接地方案设计提供了参考。     

大容量柔性直流换流站计算机监控系统性能提升技术

对大容量柔性直流换流站计算机监控系统进行分析和研究,提出采用LOC就地控制层网络监控技术和站LAN网延伸的站间监控技术来完善和提升系统技术性能,为后续大容量柔性直流输电工程建设提供参考意见。     

直流断路器及阻尼快速恢复系统在舟山多端柔性直流输电工程中的应用

介绍舟山多端柔性直流输电换流站直流断路器及阻尼快速恢复系统的基本情况,对直流断路器、谐振开关、阻尼模块等设备原理进行说明,分析直流输电系统快速重启动及换流站单站投退在工程中的应用,针对实际运行过程中发现的换流站极隔离失败的隐患,给出了解决方法,缩短直流故障清除和非故障端重启动时间,大大提高舟山多端柔性直流输电系统运行的可靠性。     

MMC对交流系统三相短路故障短路电流影响的机理研究

该文从柔性直流输电系统运行控制原理出发,分析得到柔性直流电网换流站近区发生三相短路故障后,换流站提供短路电流的特征,并在PSCAD上搭建模型进行仿真验证。研究发现,短路故障发生后,柔性直流换流站呈电流源特性,提供的短路电流分为暂态过程和稳态过程两个阶段。故障发生控制系统响应后,换流站提供的短路电流是三相对称交流量,不存在直流分量。短路电流暂态过程与换流站的控制参数有关,而短路电流稳态值的大小与换流站的控制方式、运行模式以及换流站控制器的控制参数密切相关。该研究可以为今后柔性直流输电工程建设中控制参数的设定,以及柔性直流输电工程换流站接入点的选择提供参考。     

多端柔性直流换流站启停策略与操作分析

柔性直流输电是基于脉宽调制电压源型换流器的新一代直流输电方式,能够实现大型风电场和主网之间的稳定连接。本文介绍了南澳多端柔性直流输电示范工程,该工程本期为三端柔性直流输电系统,换流站采用单换流器双极接线、模块化多电平拓扑结构。通过对换流站的基本控制方式和启动回路分析,确定采用基于换流站自励充电的站间协调控制的启停策略,探讨了南澳三端换流站的启停操作步骤,通过对启停操作的分析获得表征状态变化的电量值。该工程投运后,证明所采用的启停策略及操作步骤正确有效。