多馈入直流输电系统的辅助频率协调控制

在高压直流(HVDC)输电系统上加装辅助频率控制器具有显著的经济效益.首先阐述了HVDC功率调制的基本原理及辅助频率控制的实现方法,然后提出了一种基于PID控制的多回HVDC辅助频率协调控制器.采用一个3机2直流系统对该控制器进行了时域仿真计算.仿真结果表明,加装了辅助频率协调控制器的多回HVDC系统能在任一回HVDC输电线路两侧交流系统发生大扰动时,实现两侧系统间功率的相互紧急支援,显著改善了两侧交流系统频率特性.     

华中-华东多回HVDC紧急功率转移控制的研究

随着三峡机组的全部投运,华中和华东电网将通过多回并行高压直流(HVDC)输电系统互联.文章在原有直流基本控制的基础上,提出了利用直流功率调制实现故障回路原有的直流功率向其它回路转移的紧急转移控制器(EPSC).数字仿真和动模试验说明,所设计的控制器能实现故障线路的直流功率尽可能无差地向其它回直流线路转移,并能有效提高两侧交流系统的安全稳定性.     

直流输电对电力系统动态稳定性影响分析

研究了交直流混合系统中直流输电(HVDC)对系统动态稳定性的影响。在PSS/E仿真系统中搭建含Benchmark A1的交直流混合系统模型;针对HVDC的动态特性与直流控制策略密切相关的特点,以HVDC整流侧定电流-逆变侧定熄弧角为例,构建多机交直流系统的动态模型,并采用根轨迹法设计直流功率调制环节;借助模态分析方法和时域仿真研究直流功率调制对系统动态稳定性的影响。结果表明,合理的直流控制方式和功率调制策略可显著改善系统的动态稳定性。     

HVDC附加控制策略对频率稳定性的影响研究

基于不完全微分PID控制原理设计了一种高压直流(HVDC)输电系统附加频率控制器,采用容易获得、稳定可靠、对频率稳定有很好的控制效果的直流双侧频率作为输入信号。该控制器可根据频率变化调节HVDC功率指令,当系统发生故障而导致频率上升或下降至动作频率时,HVDC将增加或减少从另一端系统吸收或输送的有功功率,来快速化解故障端系统的有功过剩或缺额情况。针对该控制器,利用PSCAD/EMTDC在两区域系统中进行了时域仿真分析,证明了所设计控制器的有效性。     

基于最优变目标的HVDC与SVC非线性综合协调控制

直流功率调制能有效地提高交直流系统的稳定性,但同时直流换流站也要消耗大量的无功,影响交流系统的电压稳定.为此,提出了基于最优变目标的HVDC与SVC综合控制策略,通过直流功率调制改善系统稳定性的同时,利用SVC来对直流逆变侧进行无功补偿, 使逆变侧电压更具稳定性.首先建立了交直流混合系统中HVDC与SVC的综合控制模型,在此基础上,推导出基于最优变目标的控制理论的HVDC与SVC非线性综合控制策略.仿真结果表明,以该控制策略设计的控制器能有效地提高系统阻尼,改善逆变侧交流母线电压特性.     

基于系统辨识的HVDC直流有源滤波器重复控制方法研究

分析了已有HVDC直流有源滤波器控制方法的优缺点,并在交流有源滤波器重复控制方法的基础上,将基于系统辨识的重复控制方法应用于HVDC直流有源滤波器。根据重复控制和系统辨识原理,结合Matlab/Simulink仿真结果对控制器结构进行优化,有效提高了系统控制性能。对比分析了不同控制对象扰动水平对辨识精度、控制器参数设置以及系统性能的影响,表明基于系统辨识的重复控制是HVDC直流有源滤波器抑制直流侧谐波电流的有效控制方法。     

采用时域仿真的高压直流输电直流回路谐振特性分析

直流输电系统设计时需要考虑直流回路的谐振特性。首先给出了任意频率下直流回路阻抗的定义,然后提出了利用测试信号法并基于时域仿真计算直流回路阻抗频率特性的方法。通过对一个典型±500 kV直流输电示例系统的分析,研究了交流系统短路比、交流侧滤波器容量和类型、换流变压器短路压降、触发控制角、直流输送功率、平波电抗器电感值、直流滤波器配置组数、直流输电线路长度以及直流系统运行模式等因素对直流回路阻抗频率特性的影响。另外,对设计中的糯扎渡-广东±800 kV特高压直流工程的直流回路谐振特性进行了分析。研究结果为通过调整直流系统不同元件参数来改变直流回路的谐振特性指明了方向。     

基于信号时滞补偿的HVDC和同步发电机的广域协调控制

针对发电机励磁和HVDC附加控制相互作用而可能引起系统阻尼性能变差的问题,通过对包含n台发电机以及1条直流线路的系统模型进行推导,得到了发电机励磁系统和HVDC附加控制的广域协调控制规律。该控制器利用广域信号补偿HVDC和发电机参数之间的耦合作用,但远端测量系统和广域控制信号所引入的延迟会影响控制器的性能。本文重点分析了时间延迟对系统振荡阻尼的影响,并引入统一Smith预估器方法以保持在较大时间延迟时电力系统的性能。交直流四机系统的仿真阐明了延迟对模态阻尼的影响以及延迟补偿的意义。仿真还表明统一Smith预估器的引入使得发电机转速和交流线路的传输功率在较大时间延迟下仍能够有较好的阻尼,并具有一定的鲁棒性。     

高压直流换流站分散鲁棒自适应控制器的设计

针对高压直流输电系统（HVDC），提出了一种换流站的分散鲁棒自适应控制器的设计方法，设计中引入自适应非线性阻尼项来抑制系统非线性不确定参数和未知有界干扰的影响，同时采用反演设计方法来克服控制器设计的复杂性，最后获得高压直流输电系统换流站的分散鲁棒自适应控制策略的一般表达式，并提供了整个系统的稳定性证明，所得控制器仅利用本地测量量实现，控制策略具有分散性和适应性，通过NETOMAC数字仿真，仿真结果证明该控制器比常规的PI控制器具有更好的控制效果。     

分时段直流多落点系统紧急及阻尼协调控制

高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)由于快速响应和短时过载特性对紧急控制或功率突然严重缺额地区进行紧急功率支援作用巨大,同时能很好解决区域振荡问题.利用PSCAD/EMTDC建立3机3直流系统的仿真模型,然后,在不添加任何直流附加控制的情况下,分别对正常运行的HVDC1、HVDC2和HVDC3的控制系统施加与功率增量ΔP对应的调制指令,利用Prony辨识分析发电机功角差,找出有效抑制交流系统振荡的直流控制点.并根据最优变目标理论,在HVDC1停运时以最大能量耗散原理为基础利用故障驱动和轨迹驱动分时段进行紧急控制和阻尼控制,研究大扰动后交直流系统恢复稳定情况.结果表明利用分时段紧急协调控制且只在有效控制点进行后时段(即第2和第3时段)直流小方式调制能有效提高系统暂态稳定,改善系统后续阻尼,防止过/欠控及后续摆阻尼降低现象发生,使系统快速恢复稳定.     

交直流互联电力系统非线性模态分析

模态级数是一种新的表示非线性系统动态特性的方法。文中将模态级数法应用于包含高压直流输电（HVDC）的电力系统动态响应分析，提出了一种基于模态级数和符号代数的综合分析技术，用于分析包含HVDC的电力系统。使用该方法，可以研究电力系统遭受大扰动后的振荡模式和非线性动态行为。其研究结果适合于复杂电力系统的稳定性分析和控制系统设计。所提出的方法可以扩展到包含其他FACTS装置的电力系统。一个测试系统的非线性时域仿真结果证明了该方法的有效性。     

多端直流输电系统中的直流功率调制技术

与常规的双端直流输电系统相比，基于直流功率调制技术的多端直流输电系统能更灵活地向所连接的交流系统提供快速的紧急功率支持，改善交流系统的稳定性。文章对其中一端为弱交流系统的4端直流输电系统运用PSCAD/ EMTDC仿真软件研究了多端直流输电系统的功率调制技术，提出了该系统的仿真模型及其复合控制策略。仿真结果表明，所连接交流系统的强度、各换流站的控制策略和直流系统电流平衡原则的选取会极大地影响直流功率调制的性能，多端直流输电系统比常规的双端直流输电系统能更灵活地运用直流功率调制技术，进而有效地提高所连接交流系统的稳定性。     

故障后阻尼评估下的控制参数协调优化

提出一种优化阻尼控制参数的新方法,以改善系统在遭受大扰动后的动态品质。算法包含一个先阻尼评估后参数优化的过程,将基于单机等效法(single machine equivalent,SIME)的普罗尼(Prony)分析用于对故障后系统振荡的阻尼评估。所得到的阻尼比作为大扰动下控制效果的评估指标。若系统振荡欠阻尼,则以该阻尼比作为变量构造目标函数,将遗传算法与上述阻尼评估过程相结合对控制参数进行协调优化。6机双馈入直流系统和50机145节点模拟系统的仿真结果表明：算法准确地提取了多机系统故障后振荡的关键信息;阻尼比作为阻尼控制措施的评估指标切实可行;阻尼控制参数的二次优化使系统在大扰动后仍能满足阻尼性能指标的要求,并且有效地抑制了故障后欠阻尼的振荡。     

Stabilization of an AC-DC power system using a controlled multiterminal HVDC link

A state space formulation of an integrated 3-area AC-DC power system operating with a 3-terminal HVDC link is presented. The chosen power system, which is marginally unstable, can be stabilized by modulating the power orders of one of the converter stations by using signals proportional to the speed and tie-line power deviations and their derivatives. The signals are chosen in such a way that the dominant modes of the system can be shifted to prescribed locations to ensure greater damping within the practical gain constraints of the controllers. It is also shown that excellent dynamic performance can be obtained by a combination of modal output feedback control for one converter station and power-order modulation of other stations using the signals of individual areas. A 3-area 3-terminal HVDC-AC system has been considered for digital simulation and the results demonstrate the damping effect of multiterminal HVDC links when controlled by suitable signals derived from the AC system.     

基于CPS-SPWM调制方法的MMC-HVDC输电系统冗余保护策略研究

子模块故障是模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)系统最常见故障之一。为保证子模块故障后MMC-HVDC系统能够稳定工作,本文首先对子模块故障后桥臂电流、桥臂间环流及直流侧电流的影响进行数学分析,确定了MMC子模块容错方案;然后将子模块冗余控制与带有电容均压控制和环流抑制控制的载波相移脉宽调制(CPS-SPWM)方法相结合,设计了基于电容电压平衡控制CPS-SPWM的冗余保护策略;最后在PSCAD/EMTDC中搭建双端10电平的MMCHVDC输电系统模型。通过对模型进行稳态仿真以及子模块故障时的暂态对比仿真,验证了本文所提出的冗余保护策略的正确性和有效性。     

一种优化控制策略在基于电压源换流器的HVDC系统中的应用

文章阐述了基于电压源换流器(VSC)和脉冲宽度调制(PWM)技术的直流输电与传统的直流输电相比具有的诸多优点.在建立交/直流(AC/DC)并联输电系统模型基础上,提出一种优化控制策略,该控制策略将直流输电本身的控制与发电机励磁控制相综合,在系统发生故障时能同时稳定发电机和直流输电系统.还在相同的条件下对基于VSC的HVDC和传统的HVDC进行了仿真比较,仿真结果表明,在该优化控制策略指导下,前者在系统发生故障时体现了较好的阻尼特性,且该HVDC系统本身在该控制策略下也有较高的稳定性.     

带功率调制的交直流系统非线性模态分析

模态级数法是一种新的用于反映非线性系统动态特性的方法。该方法基于泰勒级数,可以得到非线性系统零输入响应的封闭解,其结果既提供了系统特征信息,又便于分析系统非线性模态交互作用,却不需要非线性变换,适合于电力系统的动态行为分析。本文把模态级数法应用于带功率调制的HVDC/AC系统。运用模态级数法得到交直流系统动态方程的封闭解以及系统的频域信息,由此可以分析系统故障后的稳定性以及功率调制对系统稳定的影响。以一个三机交直流系统为例,运用模态级数法分析了其非线性动态特性。     

基于最大调制比的LCC-MMC混合直流交流侧故障控制策略

对现有常规直流工程进行逆变站柔性化改造,是解决多馈入直流输电系统潜在级联换相失败问题的一个有效方案,改造后的混合直流系统整流站沿用电网换相换流器,逆变站新建模块化多电平换流器。首先对电网换相换流器和模块化多电平换流器(LCC-MMC)混合直流系统的拓扑结构、基本控制方法以及整流站交流侧故障时功率骤降问题进行了阐述。然后,针对上述问题,提出了基于最大调制比的交流侧故障控制策略,在整流站交流侧故障时,该策略能够通过调节逆变站模块化多电平换流器的调制比,维持直流电流的恒定,降低混合直流系统传输有功功率的跌落幅度,从而减小传输功率骤降对逆变站交流系统的冲击。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了混合直流输电系统的仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。     

高压直流输电系统双极功率调制异常分析

依某直流系统功率调制异常为例,结合现场相关事件记录和故障恢复前后时刻录波波形,分析推断引起此次功率调节异常原因是整流侧接收到对站电流参考值出现异常。详细分析了总的功率参考值、总的电流参考值、直流电流参考值、直流电流测量值之间数值计算关系,以及现场极控系统站间通信完成功能,分析定位造成整流侧电流参考值异常原因是换流站站间通信通道存在异常。仿照现场极控系统实际站间通信配置结构,设计仿真实验项目,在实验室搭建的仿真平台上完成现场故障重现,完成推论验证。最后,总结分析造成直流系统功率调制异常相关环节并指出对应处理措施,对今后功率调制相关故障快速处理具有实际指导意义。     

适应风电接入的异步联网高压直流输电系统自适应调频控制策略

大规模风电接入高压直流送端系统将导致系统惯量降低,送端系统调频能力不足。为充分挖掘直流和风电协同调频的潜力,提高含风电高压直流送端系统的调频性能,提出一种基于频率轨迹规划的异步联网高压直流输电系统自适应调频控制策略。分析了含风电高压直流送端系统的频率控制特性;综合考虑风电主动频率支撑和直流辅助频率控制,以频率偏差和频率变化率为量化指标,生成参考频率轨迹;在此基础上,对频率轨迹进行区域划分,以参考频率轨迹为基准,实现高压直流输电对送端系统频率的自适应调节。基于MATLAB/Simulink平台搭建改进的两区域4机模型进行仿真分析,验证了所提策略的有效性和优越性。