含VSC-HVDC的交直流混合系统的状态估计解耦迭代算法

针对以电压源换流器（Voltage Source Converter, VSC）为基础的新一代高压直流输电,推导了直流系统的数学模型,以状态估计为着眼点,建立了交直流混合系统的状态估计模型,并在此基础上提出了一种解耦迭代算法。该算法根据雅克比矩阵的特点,运用数学方法对交流子系统和直流子系统进行严格解耦,从而将交直流混合系统分为交流子系统和直流子系统2部分,实现了交、直流子系统的分开迭代求解。计算过程中未做任何假设,因此完整计及了交、直流子系统间的耦合性,算法精度高,同时该算法在编制程序时可以充分利用纯交流系统的状态估计程序,因此具有良好的继承性。IEEE 14、IEEE 30、IEEE 57节点测试系统的仿真结果表明了所提算法的有效性。     

含VSC-HVDC的交直流混合系统潮流计算

全控型电力电子器件电压源型换流器VSC(Voltage Source Converter)的出现,为直流输电发展提供了新方向。在分析多端VSC-HVDC稳态模型基础上,导出了其适用于牛顿法潮流计算数学模型。提出了一种应用统一迭代法对含有VSC交直流混合系统进行计算的方法。通过修改IEEE-14节点系统仿真结果验证了该算法的有效性和准确性。     

改善交直流混合系统阻尼特性的HVDC模糊控制

设计了一个用于改善交直流混合系统阻尼特性的HVDC模糊控制器，该模糊控制器既能根据运行条件修改增益，提高其控制性能；同时该模糊控制器的附加控制量ΔU提高交流系统的稳定性，增强系统的阻尼，抑制系统的振荡。分别用传统控制与模糊控制方法对三机交直流系统的模型用NETOMAC软件进行了仿真，结果显示：在系统受到大干扰时，模糊控制器较传统的P-I控制器能更好地抑制交直流混合系统中交流系统的振荡、增强系统的阻尼，提高交流系统的稳定性。     

含VSC-HVDC的交直流系统无功优化

已有的交直流系统无功优化模型和算法对含电压源换流器的高压直流输电(Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)不再适用。针对VSC-HVDC的特点研究了含VSC-HVDC的交直流系统无功优化模型,此模型在数学上需要求解非线性非凸优化问题;为提高全局寻优能力及计算效率,提出一种变换算法,可将原问题转化为混合二次规划问题予以求解。最后仿真算例验证了所提方法的有效性和高效性。     

含VSC-HVDC的交直流混合系统潮流统一迭代求解算法

介绍基于电压源换流器(VSC)的新一代高压直流输电(VSC-HVDC)技术,具有可向无源网络供电、不会出现换相失败等众多优点。分析VSC-HVDC输电系统的原理及其中VSC的控制方式。针对不同控制方式下的VSC,分别推导其交流母线及直流系统相应的潮流修正方程式。提出VSC-HVDC交直流混合系统潮流的统一迭代求解算法,并以修改后的WSCC-9节点交直流混合系统的潮流计算为例,验证统一迭代求解算法的有效性。通过该潮流算法分析VSC-HVDC输电系统的稳态特性和有功功率损耗特性。     

天广交直流混合系统输电能力的研究

对我国第一个交直流混合系统－－天广交直流混合系统的输电能力进行的分析研究表明，天广直流输电工程投产后，提高了南方电网的稳定性。由于直流系统的调制功能对交直流并联运行的作用明显强于对交直流分列运行的作用。故交直流并联运行的输电能力相相对较高。同时电风运行条件的变化对对天广交直流输电系统安全稳定运行有明显影响，增中电网动态无功支持能力对提高天广交直流混合系统输电能力有十分重要的作用。     

交直流混合系统电压稳定研究

分析了交直流混合系统电压稳定性的影响因素,指出负荷特性、发电机组及其控制元件、静止无功补偿器及高压直流对电压稳定性的影响尤为突出。通过对交直流混合系统电压稳定性分析方法的研究和探讨,提出了相关的预防电压失稳措施;针对目前对电压失稳本质的认识、研究方法和理论还不够完善的情况,分析了还未解决的有关交直流电压稳定性的关键问题,并指出了今后电压失稳的研究方向和重点。     

SVC综合非线性控制器在交直流混合系统中的应用

该文给出了采用实用信号调制的SVC综合非线性控制器，对SVC在交直流混合系统中的应用进行了数字仿真研究，比较了SVC不调节时、采用常规电压调节时、采用电压型非线性控制时和采用信号调制型非线性控制时的不同控制效果。研究表明，信号调制型SVC综合非线性控制器，能够给系统提供较强的阻尼，从而提高了整个交直流混合系统的暂态稳定性。     

含VSC-HVDC的交直流互联系统无功优化策略

针对含VSC-HVDC的交直流互联系统无功优化问题,提出一种改进的含VSC-HVDC交直流互联系统无功优化模型。首先,对VSC-HVDC的稳态模型进行分析,综合考虑交流线路、换流器、直流线路约束和柔性直流控制方式影响,建立以网损最小为目标的含VSC-HVDC交直流互联系统无功优化模型;然后,为简化优化模型的复数运算,以交流系统的有功功率、无功功率及节点电压平方作为系统的状态变量,构建了改进的含VSCHVDC交直流互联系统无功优化模型,以提高交直流互联系统的无功优化效率。最后,通过修改后的IEEE标准系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

含VSC-MTDC的交直流系统可用输电能力计算

正含电压源换流器的多端柔性直流输电(Voltage Source Converter Based Multi-Terminal Direct Current,VSCMTDC)技术是近年来的研究热点,对于其研究大多集中在系统的潮流计算和VSC控制器的设计两个方面,而较少研究其可用输电能力的计算,因此提出了一种含VSC-MTDC交直流系统的可用输电能力计算方法。在交直流系统中,由于系统结构和参数与纯交流系统不同,首先建立了用于VSC-     

多端VSC-HVDC系统交直流潮流计算

电压源换流器VSC(Voltage Sourced Converter)与传统高压直流输电(HVDC)换流器在物理模型和工作原理上有本质区别．因此传统的交直流系统潮流计算方法不能在VSC构成的多端直流输电系统VSC—MTDC(VSC Multi—Terminal HVDC)中直接使用。首先描述了MTDC潮流计算的数学模型。随后在综合VSC工作原理及控制方式的基础上,推导了适用于VSC—MTDC潮流计算的VSC数学模型。进而由换流器控制量M(调制度)和6(PWM相位角)的不同组合,列出了4种运行控制方案。并针对每种控制方案给出了其交直流潮流交替求解的接151方程。最后以一含3个VSC的系统为例,对其中1个VSC的不同运行控制方案进行潮流分析,结果表明采用交替算法的潮流算法交直流接口简单清晰、程序编写方便且通用性好。     

基于自适应加权预测 - 校正内点法的含VSC - HVDC电力系统最优潮流

加权预测-校正内点法(WPC-IPM)求解含电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)的电力系统最优潮流时,迭代中后期校正环节加权会减慢收敛速度。提出一种自适应加权预测-校正内点法(AWPC-IPM),该方法以对偶间隙的变化趋势作为加权与否的判据,对偶间隙增大时加权,以抑制校正方向错误导致的收敛性变差,对偶间隙减小时不加权,以加快收敛。算例仿真结果表明,所提方法既有效抑制了校正方向错误对预测-校正内点法(PC-IPM)的影响,又加快了迭代后期的收敛速度。     

连接海上风电场的基于直接功率控制的三电平VSC-HVDC

研究了连接海上风电场的基于电压源换流器的VSC-HVDC系统.多电平逆变器应用于VSC-HVDC系统提高系统传输容量并改善电能质量问题.利用基于功率控制的方法对VSC-HVDC系统进行了仿真,实现了双侧的独立控制,风电场侧由风机带换流器组成,采用基于滞环比较的功率控制,而系统侧三电平换流器采用基于直接功率控制,三个滞环控制器分别控制有功功率、无功功率和中点电压.仿真结果证实了基于此算法的VSC-HVDC系统连接大型海上风电场,可以正常稳定地运行.系统侧三电平换流器降低谐波含量并提高功率因数.     

VSC-HVDC的谐波分析

基于电压源换流器的高压直流输电技术（VSC-HVDC）已经在电力系统中得到了应用。针对采用双闭环解耦控制的VSC-HVDC,对其谐波产生机理进行了详细的理论分析和数学推导,并针对分析结果提出了变调制度的谐波抑制措施：通过Matlab／Simulink建立了VSC-HVDC供电有源系统的仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性和谐波抑制措施的有效性。     

适用于风电并网的VSC-HVDC系统模型预测控制

针对风电并网的电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统的传统双闭环控制策略存在控制结构复杂、PI参数较多且难以整定、响应速度慢等问题,提出适用于风电并网的VSC-HVDC系统模型预测控制策略。为了提高风电场母线交流电压的控制精度,风电场侧换流器(WFVSC)采用基于优化模型预测的定交流电压控制,提出滞后补偿两步预测法,并将模型预测控制与脉宽调制(PWM)技术相结合,求取2个控制周期内调制波的最优解,然后经过调制单元生成开关信号作用于WFVSC。网侧换流器(GSVSC)采用有限控制集模型预测功率控制,基于GSVSC的离散数学模型,利用代价函数遍历寻优找出使代价函数最小的开关状态组合作用于GSVSC。基于所提模型预测控制的VSC-HVDC系统具有良好的稳态性能、动态性能和故障恢复性能,能为风电场提供稳定的交流电压。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

VSC-HVDC系统控制体系框架

控制系统是VSC-HVDC系统的核心之一.目前虽已有许多研究者在该领域做了大量的工作,但多数成果集中在VSC-HVDC控制器的设计和控制方法的研究上,对整个VSC-HVDC系统控制体系框架的研究并不多见.本文在介绍VSC-HVDC系统结构的基础上,阐述了VSC-HVDC控制系统的基本功能,指出采用多重化配置和分层控制结构设计的必要性,具体提出建立四层结构的VSC-HVDC系统控制体系框架的观点,即直流系统控制层、换流器控制层、阀组控制层和独立控制层.文章在讲述各层配置原则的基础上,详细阐述了每个控制层次的控制功能和范围以及各层次之间的相互关系,并进一步介绍了控制系统和保护功能的协调配合问题,为VSC-HVDC控制系统的开发奠定了基础.     

DFIG风电场经交流/柔性直流并网系统最优潮流与灵敏度分析

针对经交流和柔性直流(AC/VSC-HVDC)并网的双馈感应发电机(DFIG)风电场,考虑风速波动和电压源型换流器控制方式切换,引入直流潮流控制器,以交直流网损和直流电压偏移指标最小为目标,建立计及DFIG详细结构的最优潮流(OPF)模型,从而优化DFIG和VSC-HVDC控制变量。根据OPF拉格朗日乘子,建立目标函数对DFIG与VSC-HVDC控制变量约束灵敏度的解析表达式,以量化DFIG与VSC-HVDC潮流控制能力。给出IEEE 14节点系统的计算结果,验证了所提优化模型及其灵敏度分析的有效性和应用价值。     

背靠背柔性直流接入电网后的影响评估

考虑到目前对大容量背靠背柔性直流接入电网的影响评估尚缺少具有全面性且通用性的方法,提出一种适用于分析背靠背柔性直流接入对电网影响的评估方法。该方法主要包含静态安全性、短路电流水平、小干扰稳定性和暂态稳定性分析,重点关注柔性直流与交流系统相互影响。以渝鄂背靠背柔性直流工程为案例,采用电力系统分析综合程序(PSASP)对背靠背柔性直流接入湖北电网前后的运行特性进行评估。根据评估结果,结合电网规划与运行要求,提出相应的电网补强工程与安控措施。仿真研究表明,所提评估方法能有效指导电网规划与调度控制,保证电力系统安全稳定运行。     

含VSC-HVDC并网风电场的电力系统最优潮流计算

由于风电场出力的实际值通常在预测值附近随机波动,所以在潮流计算时还应考虑风电场出力的随机性。针对风电场通过VSC-HVDC并网的情形,为了使电网既能安全运行,又能实现经济调度,提出了一种基于场景分析的最优潮流计算模型。模型以火电机组的总成本最小为目标函数,并考虑火电机组在预测场景和误差场景有功出力的调节范围约束,采用内点法进行求解。算例结果表明,引入误差场景后,虽然火电机组的总成本增加了,但是风电场出力的随机性对火电机组快速调节出力能力的要求得到了满足,从而保障了电网的安全运行。     

基于VSC-HVDC的多区互联电力系统负荷频率控制策略

针对传统的交流输电系统在功率传输方面存在的诸多弊端,提出一种应用电压源换流器-高压直流（VSC-HVDC）互联传输线路减小多区互联电力系统间频率振荡的方案.首先在VSC-HVDC的基础上提出系统模型,然后在此基础上确认对互联系统发生随机负荷扰动时的控制策略,提高频率控制的效率,增强互联系统的稳定性.仿真结果表明,相比于仅应用交流传输线路的情况,该控制方案对联络线的功率振荡具有良好的阻尼性能.