柔性直流输电系统孤岛运行方式下的故障电流抑制方法

结合实际工程需要,针对柔性直流输电系统运行在孤岛状态下发生交流侧故障后容易引起过流跳闸的问题,提出一种柔性直流输电系统在孤岛运行方式下的故障电流抑制和启动控制方法。该方法满足柔性直流孤岛运行方式下各类故障的电流抑制要求,并且可以做到在柔性直流设备自身能力范围内,向交流系统提供预先设定的故障电流,同时可以实现正常升压启动。结合基于控制保护样机和RTLAB构成的闭环实时仿真系统,对提出的方案进行了验证。结果表明,与常规的幅频开环孤岛控制及电流环控制策略相比,所提方案提高了故障穿越能力,且启动策略实现了孤岛运行模式下的无冲击顺利启动。     

柔性直流输电系统的联网和孤岛运行通用控制策略

针对当前柔性直流输电系统缺乏在联网和孤岛运行条件下的通用控制策略的现状,根据高压电网的特点引入了交流侧的频率—有功功率的下垂控制和直流侧的有功功率—直流电压的下垂控制,并由此提出了柔性直流输电系统联网和孤岛运行的通用控制策略。该控制策略可有效适用于换流站的联网和孤岛运行工况,且能够与电网的一次调频、二次调频配合工作,适用于孤远电网及海上风电场等弱电网互联情况。电磁暂态仿真结果表明,该柔性直流输电系统通用控制策略可实现对柔性直流输电系统联网和孤岛运行工况的有效控制。     

含柔性直流输电的交直流并列系统有功潮流优化方法

基于电压源换流器的高压直流输电技术,即柔性直流输电技术是近年来高压直流输电研究和应用的热点。但含柔性直流输电的交直流并列系统会使得电网的潮流分布更趋复杂。由于柔性直流输电系统能够实现有功无功的独立控制,对其有功功率指令值的分析有利于提高交直流并列系统的功率输送效率和效益。然而,目前电力调度中,该有功功率指令值的制定缺乏依据,为此提出了一种计及多目标的有功潮流优化方法。通过计及多个目标的约束,建立了相应的目标函数,利用模糊理论,给各个目标函数指定隶属函数,最终求解多目标优化函数得到交直流并列系统的有功潮流分配优化值。最后通过算例验证了所提方法的可行性。相比当前常常依据运行方式和运行经验笼统地制定有功功率指令值的做法,所提的多目标优化方法给出的指令值既能降低电网损耗,又保证了电网运行的安全稳定性。     

基于下垂控制的柔直变流器孤岛-并网控制模式切换方法

柔性直流输电技术已成功应用于大规模新能源并网、电网互联和孤岛供电等领域。但在孤岛和并网控制模式切换过程中,仍然存在切换逻辑复杂、并网开关位置变化与控制逻辑切换不同时造成电流冲击等问题。针对南澳柔直工程孤岛至并网运行模式切换成功率较低的问题,提出一种模式切换方法,即在孤岛至并网切换过程中加入基于下垂控制的“中间状态”,并针对中间状态提出一种新的变流器控制结构,以电流下垂控制为内环,交流电压幅值和频率为外环,具有类似同步机的外特性,在孤岛和并网两种工况下均能稳定运行,利用中间状态将交流开关位置和控制结构切换时刻解耦,提高切换成功率。在中间状态的控制中,加入虚拟阻抗环节改变系统极点配置,建立数学模型分析虚拟阻抗环节附加极点对系统响应特性的改善。对所提出的下垂控制策略和控制模式切换方法进行仿真与工程验证,验证其有效性和正确性。     

高压直流输电系统孤岛运行调频策略

高压直流输电系统采用送端孤岛运行方式能够显著改善远距离送电系统稳定性和提升送电能力,其中孤岛系统的频率稳定性是决定能否孤岛运行的关键因素之一。结合前期天广、云广直流孤岛调试结果,阐明孤岛方式下优先利用直流系统频率限制器(frequency limitation control,FLC)平衡功率波动、放大机组一次调频死区作为后备措施、优先调整机组功率、利用FLC自动跟随的调频策略。针对孤岛方式下直流双极跳闸后出现的部分机组调相运行的现象,利用电力系统功率扰动的3阶段分配原理解释了产生原因,提出避免机组长时间调相运行的控制策略。现场试验结果验证了所提调频策略的有效性,为未来直流孤岛运行方式安排和控制措施的确定提供了依据。     

基于柔性直流输电技术的特高压直流送端孤岛系统黑启动方法

特高压直流输电系统具备输电距离远、输送容量大等优势。随着大型能源基地开发的西移和北移,特高压直流输电送端孤岛问题成为今后部分地区能源基地规划设计面临的重要难题。特高压直流输电系统响应较快而火电机组响应较慢,火电机组启动初始负荷和特高压直流输电系统最小启动功率难以匹配,导致直流系统与火电机组配合启动困难。该文提出了一种依托柔性直流输电技术的特高压直流外送孤岛系统黑启动方法,结合常规直流输电现有设备,构建小型柔性直流输电系统,辅助直流系统和送端电源的孤岛启动,柔性直流系统还可为孤岛系统中的机组和直流调试提供可靠供电。通过在PSCAD/EMTDC中搭建特高压直流输电系统、柔性直流输电系统以及火电机组模型,仿真验证了所提出方法的有效性和可行性。     

葛南直流输电系统的运行与控制

本结合葛南直流输电系统投运以来的运行情况，从调度运行的角度，着重介绍了直流输电系统的运行方式和控制功能。中还对各种运动方式的运行性能进行了分析比较。     

云广特高压直流输电工程送端孤岛频率控制分析

直流工程用于远离主干网架的水电站或火电厂的电力送出时,送端交流系统形成相对独立的“孤岛”。利用实时数字仿真器和控制保护系统SIMATIC TDC,对云南-广东特高压直流工程孤岛运行方式下的直流频率控制功能进行了仿真分析。针对在仿真过程中发现的频率控制功能所存在的缺陷进行了分析,提出了改进措施,并通过仿真验证了改进措施的有效性。     

南澳多端柔性直流输电工程的运行方式分析

对南澳多端柔性直流输电示范工程的运行方式进行分析。在介绍示范工程概况的基础上,根据基本运行方式和可能的检修计划确定了初始14种可能的运行方式;根据现有技术条件,以及"N-1故障不导致南澳全岛失压"的原则,分析了各种方式的可行性,最终确定7种可行的运行方式;分析了7种可行的运行方式的运行风险,建议日常运行时采用方式1;指出柔性直流的接入未增加原交流系统的风险,但目前对风险的降低程度有限。7种可行运行方式已被采纳,并写入了工程的调度规程。     

云广特高压直流输电系统孤岛运行的稳定控制措施

基于实时数字仿真器和特高压直流控制保护样机搭建了云南—广东±800kV特高压直流输电实时闭环仿真系统。在该仿真环境中对云南—广东±800kV特高压直流输电系统孤岛运行方式下的送端交流系统故障进行了仿真研究,分析了系统失稳的原因,提出了提高系统稳定的控制措施,并通过仿真试验验证了控制措施的有效性。研究结果可为今后±800kV云南—广东特高压直流输电系统孤岛运行方式下系统运行提供参考。     

大规模新能源经张北柔直孤岛送出的虚拟频率研究

大规模新能源经柔性直流送出为解决新能源并网消纳提供了一种新的思路,但是在不加任何附加控制的情况下,新能源的有功波动会经过柔直全部传递到受端电网。为了解决新能源经柔直并网的有功波动问题,文中针对张家口地区的大规模新能源发电经张北柔直换流站孤岛送出系统的风电运行数据进行分析,得出该地的风电短时波动特性。同时在孤岛换流站的电压-频率(VF)控制基础上,设计换流站虚拟频率控制策略,与新能源发电一次调频(PFR)控制一起实现孤岛换流站的功率波动自主抑制功能。最后搭建大规模风电经单端柔性直流孤岛送出系统仿真平台,仿真结果证明,在风机运行状态正常的前提下设计的虚拟频率及一次调频控制方案可以,较好地实现孤岛换流站功率波动抑制。     

柔性直流和常规直流互联输电系统协调控制策略

对一种新型的柔性直流与常规直流互联输电系统进行了研究,针对常规直流送端可能出现的功率不平衡问题,提出了常规直流和柔性直流功率附加器的协调控制策略。该策略通过2种直流有功附加控制器来提高区域内有功功率平衡能力,针对常规直流进行有功功率调节时换流站无功不平衡引起的电压波动问题,设计了柔性直流无功附加控制器。最后,通过仿真验证了协调策略的有效性,结果表明所设计的有功-无功附加控制器能够相互配合,有效提升整个系统的功率平衡能力。     

孤岛光伏并联逆变器系统的固定时间模糊反步控制策略

针对孤岛光伏并联逆变器系统存在固有的建模不确定性以及动态性能差的问题,提出一种固定时间模糊反步控制策略。首先,将滤波器参数和输出电流作为未知项,建立含有滤波器参数摄动和输出电流扰动的单台逆变器等效数学模型。其次,将固定时间Lyapunov稳定性原理、模糊逻辑控制理论和反步控制理论相结合,利用固定时间模糊反步控制器逼近系统中的未知项,以改善逆变器的输出电压。然后,基于严格的Lyapunov定理证明所提控制策略下的系统是固定时间稳定的,且稳定时间的上界与系统的初始状态无关。最后,通过两台20 kW样机验证了所提控制策略的有效性。     

基于附加信号的VSC-HVDC系统改进有功功率控制策略

为了保证大扰动情况下电压源换流器型高压直流输电（VSC-HVDC）系统的直流电压控制和有功功率平衡,提出了一种基于附加信号的有功功率控制策略。首先简要地分析了故障情况下VSC-HVDC系统的有功功率平衡和直流电压变化特点;然后给出了改进有功功率控制器的功率特性曲线,推导了定有功功率控制端直流电压最大工作范围的计算公式;接着提出了外环有功功率控制器的设计方法,推导了有功功率修正值的计算公式,并分析了该控制器在正常运行和故障2种情况下的工作原理。PSCAD／EMTDC仿真研究表明,在电网电压跌落或主导换流站停运等暂态扰动情况下,所提控制策略能够维持直流电压在安全运行范围内。     

含VSC-HVDC的交直流系统内点法最优潮流计算

电压源换流器(voltage source converter,VSC)在稳态模型和工作原理上与传统高压直流输电(high voltage directcurrent,HVDC)的换流器有本质区别,因此传统的交直流系统最优潮流计算方法不适用于含基于电压源换流器高压直流输电(VSC based HVDC,VSC-HVDC)的交直流系统。讨论一种适用于原对偶内点法(primal-dual interior-pointmethod,PDIPM)和预测校正内点法(predictor-corrector PDIPM,PCPDIPM)解最优潮流的VSC-HVDC稳态模型。基于该稳态模型,将VSC-HVDC直流网络与交流系统结合起来,对交直流系统进行联立求解,并对多组算例进行仿真和分析,算例结果表明原对偶内点法在解决含VSC-HVDC的最优潮流问题的能力上,保持了传统内点法最优潮流的高效性,而在同样的条件下,预测–校正内点法迭代次数大大少于原对偶内点法。     

含VSC-HVDC交直流混合系统机电暂态仿真研究

对含基于电压源型变流器的高压直流输电(VSC-HVDC)交直流混合系统进行机电暂态仿真研究。VSC-HVDC系统的外环功率、电压控制器采用PI控制,以产生内环电流参考值。针对dq同步旋转坐标系下VSC-HVDC交流侧数学模型不能精确解耦的问题,建立基于αβ静止坐标系的VSC-HVDC数学模型,引入比例谐振(PR)控制改进了内环电流控制器,可以无静差跟踪内环电流信号。采用以上控制策略实现VSCHVDC系统的精确解耦控制,并采用双时步仿真方法对VSC-HVDC系统的动态响应进行准确模拟。通过在新英格兰系统上进行仿真实验,验证了所提VSC-HVDC机电暂态控制模型的正确性和双时步混合仿真方法的有效性。     

交直流混合输电系统的协同稳定性研究

大规模交直流混合输电系统的出现使得经典的电力系统稳定性分析理论受到了局限。提出用协同论的基本思想处理稳定性研究遇到的新问题。首先。论证了交直流混合输电系统符合协同论研究对象的特征：超大规模的复杂系统;具有分层结构;子系统众多,种类较少。然后,给出了用协同论研究电力系统稳定性的基本思路,包括役使原理、福克一普朗克方程、信息熵理论、无尺度图。