混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制

随着高压直流输电的发展,柔性直流与常规直流接入同一或电气距离较近交流母线,形成混合多馈入交直流混联系统。为充分发挥柔性直流功率解耦及快速调节特性,减小常规直流换相失败概率,并保持交直流混联系统电压安全稳定,文中提出了一种混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制方法。首先,对混合多馈入交直流系统进行建模,并分析柔性直流不同控制方式下控制量对交流母线电压灵敏度的求解方法。其次,构建两级协调电压控制,系统级控制以交流系统最低节点电压轨迹偏差和控制成本最小为目标;换流站级控制以保证常规直流馈入母线电压和换相裕度为目标。根据发电机无功裕度设计不同的控制方案,针对常规高压直流输电熄弧角和有功功率,避免其发生控制冲突,设计两级协调策略。最后,仿真结果表明所提控制方法能够明显提高交直流混联系统的中长期电压稳定性。     

多馈入直流系统协调控制综述

基于多馈入直流系统的强非线性、强耦合特征,分析了多馈入直流系统对协调控制技术应用于工程实际的迫切需求,从线性和非线性控制、集中和分散控制等角度综述了多馈入直流系统协调控制技术发展过程及研究现状。首先,讨论了经典线性控制、非线性控制、最优控制、鲁棒控制、自适应控制等控制方法在多馈入直流系统协调控制中的应用。然后,针对多馈入直流系统集中协调控制方法需要反馈大量远方和不可测量信号存在的工程应用问题,阐述了近年来基于分散建模理论与关联测量、分布式闭环反馈、广域测量信号反馈等方法相结合的多直流分散协调控制研究成果。最后,探讨了协调控制应用于多馈入交直流系统所面临的重要问题和未来研究方向。     

基于多馈入功率恢复因子的南方电网多回直流分层协调控制策略

为提升多馈入直流输电系统的暂态稳定性,设计了针对多回直流的分层协调控制策略。首先,分析了直流低压限流单元控制对系统恢复特性的影响,提出了相应的优化措施;然后,分析了影响多回直流协调恢复性能的因素,并在此基础上提出了以多馈入功率恢复因子为评价指标的多回直流协调恢复措施;最后,在南方电网的仿真模型中验证了所提出的分层协调控制策略的有效性。研究结果表明:所提控制策略能够有效提升多馈入直流输电系统的暂态稳定性。     

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。     

多馈入交直流混合系统的智能模糊分散协调控制

为了解决多馈入交直流混合系统中诸控制元件之间协调的问题,根据模糊逻辑推理方法与最优分散协调算法,设计了智能模糊分散协调控制器(FODC),从而使整个交直流系统的性能达到最优.用NETOMAC仿真软件仿真了一三机双直流系统.仿真结果表明,所设计的FODC确实能提高整个交直流输电系统的稳定性,且优于常规的无分散协调控制(NDC)和有分散协调控制(ODC),在不同扰动下亦能表现出很好的适应性.     

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。     

采用VSC-HVDC改善LCC-HVDC直流侧暂态特性的无功协调控制

为了抑制常规直流输电换相失败引起的整流侧直流过电流和交流暂态电压,提出了一种适用于柔性直流输电和常规直流输电整流侧并联情况下的混合多馈入直流系统的暂态无功协调控制策略。首先分析了换相失败后混合多馈入直流系统的暂态特性,然后基于常规直流输电的定直流电流控制和柔性直流输电的定交流电压控制的控制特点,设计了混合多馈入直流系统的暂态无功协调控制模块,包括故障判断模块、快速触发角响应模块和快速无功响应模块,抑制换相失败引起的过电流和暂态电压。在PSCAD/EMTDC中搭建混合多馈入直流系统的模型并进行仿真对比分析,结果验证了所提暂态无功协调控制策略的控制效果优于柔性直流输电采用定无功功率控制和定交流电压控制。     

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。     

混合多馈入直流系统VSC-HVDC和滤波器的无功协调控制

为了减少常规直流输电(LCC-HVDC)的滤波器投切,充分利用柔性直流输电(VSC-HVDC)的无功调节容量和其动态调节无功的优势,提出一种适用于LCC-HVDC和VSC-HVDC电气距离较近情况下的混合多馈入直流系统的无功协调控制策略.分别分析了LCC-HVDC和VSC-HVDC的无功控制原理及其控制特点,基于滤波器投切和VSC-HVDC两者的无功控制优势,设计了混合多馈入直流系统的无功协调两级控制模块,达到减少滤波器投切,抑制暂态低电压和过电压的目的.在PSCAD/EMTDC中搭建混合多馈入直流系统模型并进行仿真验证,仿真结果表明所提协调控制策略的控制效果优于VSC-HVDC采用定无功功率控制和定交流电压控制.     

多馈入交直流混合系统的相互影响研究综述

在多馈入交直流混合电力系统中,因为多条直流线路落点于同一交流电网、各换流站间电气联系紧密、无功消耗大,交、直流系统间常以换流母线为纽带发生非常复杂的交互影响。本文围绕多馈入交直流系统的相互影响,概述了换相失败、功角/电压稳定性、扰动后直流输电系统的协调恢复等问题,分析了现有控制和恢复策略的特点及不足,为今后多馈入交直流系统的进一步研究提供依据。     

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。     

考虑直流电压交互影响的交直流混联系统无功规划

多馈入直流将对交直流混联系统的安全稳定运行产生重大影响。提出适用于交直流混联系统中直流输电间的系统和平均电压交互影响因子的定量计算方法;提出一种考虑直流输电间电压交互影响的交直流混联系统无功规划方法,上层规划以降低直流系统间电压交互影响为目标,下层规划以降低网损和无功投资成本最小为目标。IEEE 39节点扩展系统的无功规划仿真和分析表明,所提方法对交直流混联系统的电压稳定性具有良好的改善作用。     

多馈入系统直流间耦合程度量化表征方法

目前多回超/特高压直流馈入华东电网,交直流系统之间交互作用及耦合复杂。为了量化表征多馈入直流间耦合程度,提出了多馈入直流系统的交流电压畸变耦合系数。通过计算一回直流内部故障引起其余直流逆变站换流母线交流电压的畸变程度,得到多直流间耦合系数。该耦合系数包含了直流输送容量对交流系统的影响、不同技术路线直流控制系统内部控制环节响应特性差异以及直流逆变站之间交流电网的阻抗特性等因素的综合评估。利用耦合系数提出耦合区域的概念,可用于评估多回直流同时换相失败的风险。以华东电网多馈入系统为例进行了仿真验证,结果表明所提出的耦合系数以及耦合区域表征形态与实际运行中的情况基本相符,该系数能为直流的规划和运行提供重要的技术参考。     

一种抑制多馈入直流系统后续换相失败的低压限流单元参数优化策略

多馈入直流输电系统受端换流站电气距离近,直流系统与交流系统之间、直流系统与直流系统之间相互作用也更为复杂。当交流系统较弱时,故障恢复期间提供的无功支撑不足,容易引起多回直流系统发生后续换相失败。配置无功补偿装置,优化控制环节参数等措施均有利于改善直流系统的故障恢复特性。基于此,提出一种抑制多馈入直流系统后续换相失败的低压限流单元参数优化策略,利用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)输出的无功大小来衡量直流系统恢复程度,并将STATCOM输出的无功功率和直流电压相结合作为输入信号,随故障发展过程自适应调整低压限流单元输入输出特性,降低系统发生后续换相失败的概率。在PSCAD/EMTDC中搭建含STATCOM的双馈入直流输电系统模型,仿真结果验证了所提策略的有效性。     

基于反步法的多馈入直流输电系统调制控制器设计

该文将整个交直流混合电力系统建模为一个级联系统：直流系统为第一级,交流系统为第二级,并为多馈入直流输电系统设计了非线性调制策略：为交流子系统设计虚拟控制,该虚拟控制能够增强交流子系统的阻尼;对直流子系统进行调制策略设计,使得交流子系统的输出能够渐近地跟踪所要求的虚拟控制,并保证整个系统的状态不发散.所设计的调制策略提供了2个正定矩阵参数KD和KV.矩阵KD决定了虚拟控制增强交流系统阻尼的能力;矩阵KV决定了直流子系统的输出渐近地跟踪虚拟控制的能力.仿真结果验证了文中方法的有效性.     

抑制多馈入直流输电系统相继换相失败的协调恢复控制策略

针对多馈入直流系统容易出现的相继换相失败的问题,提出一种渐进恢复控制策略。为了确定各直流系统的恢复顺序,提出多馈入无功运行有效短路比(QMOESCR)指标,用来衡量直流系统受端电网强度和直流系统之间耦合程度的大小,并以此作为协调安排各直流系统故障后功率恢复速率的依据。然后,从改善交直流互联系统故障恢复特性的角度出发,对多回直流系统进行有序恢复,降低多回直流系统恢复过程中的无功需求,从而避免多回直流系统出现的相继换相失败,保证系统的安全稳定运行。分别对简单三馈入直流系统的电磁暂态仿真和南方电网机电暂态仿真的结果表明所提出的渐进协调恢复策略是有效的、可行的。     

特高压直流对交直流并联电网安全稳定影响

以南方电网为例,应用PSS/E仿真软件探讨含有特高压直流的电网中交流和直流系统相互影响机理,以便揭示交直流并联运行电网失稳的可能性。分析表明,多馈入直流系统中,受端交流故障对直流运行状态的破坏程度远较送端交流故障严重,其对系统稳定的影响与直流功率恢复速度有关,若直流恢复速度较慢,有可能使受端交流故障成为系统输电能力的约束故障。大容量直流对系统稳定影响表现为输电能力更高,双极故障后的安稳措施代价更大。     

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。