背靠背换流器控制策略的比较与分析

结合直流工程的实际设计和运行经验,对背靠背换流站工程中逆变器的3种控制策略进行了分析研究。背靠背换流站工程中逆变器的控制策略有3种:第1种为定阀侧空载直流电压控制,即阀侧空载直流电压恒定,通过调换流变压器分接开关,由熄弧角控制直流电压;第2种为定熄弧角控制,即熄弧角恒定,通过调阀侧空载直流电压控制直流电压;第3种为熄弧角带宽控制,即使熄弧角在17°～19.5°范围内变化,直流电压恒定,当熄弧角超出该范围时,通过调节换流变压器分接开关改变阀侧空载直流电压,使熄弧角回到17°～19.5°范围内。从换流变压器阀侧空载直流电压、换流变压器参数、换流站无功功率损耗以及系统运行参数4个方面进行比较,指出定阀侧空载直流电压控制在减少换流变压器分接开关档位、降低分接开关动作次数和提升紧急功率方面具有一定的优势,这一结果对选择背靠背直流系统控制策略具有借鉴意义。     

背靠背直流输电系统的QPC功能策略优化

直流输电系统低功率运行时,换流器消耗的无功小于交流滤波器提供的无功.直流低负荷无功控制QPC通过调大触发角或熄弧角来增大换流器的无功消耗,抑制无功过剩,但整流侧因分接开关过应力的限制,常使换流器消耗过剩,无功能力受限.利用背靠背直流工程无直流线路、直流电压无需严格控制的特点,对QPC功能策略进行了优化,通过降低直流电压,增大整流侧QPC功能的调节范围.在RTDS实时数字仿真平台上基于实际直流工程模型进行验证,结果表明优化后的QPC功能策略能有效增大整流侧无功调节范围,从而改善整流侧无功过剩对交流系统的影响.     

一种背靠背直流输电系统换流变压器分接开关控制

通过对灵宝背靠背直流扩建工程的仿真试验,分析比较了中国已投运的两端直流输电系统和背靠背直流输电系统的分接开关控制,在此基础上提出了一种新的背靠背直流系统逆变侧换流变压器分接开关控制方式,即理想空载直流电压参考值随直流电流变化而变化,既保证直流电压恒定,又使关断角尽可能小.仿真试验验证了这种新的分接开关控制方式是可行的.     

直流系统控制方式对大扰动后交直流混合系统电压和功率恢复的影响

使用电力系统暂态安全评估工具TSAT基于南方电网2005年规划数据研究了直流控制方式和低压限流器参数对大扰动后交直流混合系统电压和功率恢复的影响.结果表明,常规的整流侧定电流、逆变侧定直流电压控制比整流侧定功率、逆变侧定熄弧角控制有利于大扰动后交流换流母线电压的恢复;为缓解大扰动后有功功率和无功功率失衡的问题,低压限流器参数的大小应取折中值.     

考虑离散调压设备动作频次的高压直流输电系统控制优化

目前中国在运行直流工程普遍采用传统控制模式,当直流功率和电压波动时可能引起直流离散调压设备的频繁动作,直接影响了直流工程的运行可靠性。针对降低直流系统离散调压设备动作频次的技术需求,首先分析了高压直流输电系统离散调压设备动作的影响因素;基于此,考虑分接开关、交流滤波器和动态无功补偿的协调,分别对直流传统定熄弧角和定直流电压控制模式进行了改进,提出了直流运行电压在选定功率区间内随直流功率变化;然后分析了所提策略的影响,并给出了相应优化建议;最后基于直流主回路计算和电磁暂态仿真,对上述分析进行验证。结果表明,所提策略能够有效降低直流系统离散调压设备的动作频次。     

有功功率无功功率独立控制的VSC-HVDC系统仿真研究

高压直流输电系统中有功和无功功率可以分别由dq0坐标系下的d轴电流分量和q轴电流分量独立控制,设计定直流电压、定有功功率定无功功率控制器。整流侧实现单位功率因数整流并控制直流电压的稳定,逆变侧通过改变有功电流指令和无功电流指令来改变输送的有功功率和无功功率。用Matlab进行仿真分析。结果表明,该控制方式在保证直流电压稳定的基础上能够实现有功功率、无功功率的独立控制,且该控制方式灵活、简便,抗干扰性强,为工程实际应用提供理论依据。     

直流输电控制策略对换相失败影响的比较研究

控制策略的选择与实现方法对直流输电系统的稳态和动态性能有重要影响。本文基于特高压直流实际工程参数RTDS模型和控制保护样机,构建了闭环仿真测试环境;逆变侧直流控制系统分别实现了实际工程中常见的两类控制策略:定电压控制策略和定熄弧角控制策略;通过逆变侧交流故障试验,对比研究了这两种控制策略对直流系统换相失败的影响。研究表明,这两种控制策略本身对换相失败的预防和抑制效果相当。     

固定换流变压器分接开关挡位的直流功率控制方法

换流变压器分接开关是影响特高压直流系统安全可靠运行的关键一次设备。考虑到当前分接开关制造工艺和使用寿命的现状,通过优化直流系统运行控制策略降低开关设备动作频次具有较高的必要性。基于换流器稳态数学模型和直流功率模型,通过松弛换流阀控制角约束,提出基于固定换流变压器分接开关挡位的直流功率控制方法。基于控制角与直流功率的关系,优化换流变压器分接开关的初始挡位,实现直流系统功率的全范围调节。分析固定分接开关挡位对控制角、无功补偿影响,新的控制方法将增大直流系统整流侧触发角和逆变侧关断角并增加额外的无功功率,但避免了分接开关的频繁动作。CIGRE测试系统电路的仿真计算结果验证了所提方法的有效性和分析结论的正确性。     

整流侧直流电压异常波动的影响及其改进建议

南方电网某直流输电系统因整流侧高压直流电压异常波动引起阀保护性触发功能动作造成数次停运。分析显示,这种直流电压异动会导致严重的后果：在换流变分接开关定Udi0控制的作用下引起触发角降至最小触发角（5°）,逆变侧转为定电流控制,最终由于启动保护性触发功能的换流阀数量超过了设定值以致直流系统停运。为了从根本上解决这一问题,需要对直流线路电压测量系统进行改造。     

基于EMTDC的高压直流输电控制系统的仿真

介绍了基于直流系统电磁暂态（electro-magnetic transient in DC system,EMTDC）建立的直流输电控制系统,该控制系统两侧均有定电压控制器,可通过调整直流电压参考值实现直流系统的降压运行。仿真实验结果表明：该控制系统电流指令追随性好,在直流电流下降后的恢复过程中,能有效抑制直流电压和电流的波动;在逆变侧发生单相接地故障时,由于整流侧有最小触发角限制作用,在逆变侧有故障恢复启动功能,因此在故障时能保持较大的熄弧角,在故障恢复过程中有很强的协调能力和控制能力。     

高压直流系统低功率运行时的无功控制策略

直流系统低功率运行时受端无功严重过剩,电网稳态电压偏高问题十分严重。对直流系统低功率运行时无功控制策略进行探讨,推导了无功消耗、关断角、换相角、直流电流等变量之间相互关系,计算受端换流站关断角和换流变分接头调节措施对直流无功功率消耗的影响,提出利用直流系统无功消耗的非线性,提高最小关断角可以吸收多余无功,有效解决直流系统低功率运行时的交流电网电压升高问题。     

直流系统控制方式对暂态稳定性的影响

通过仿真算例研究了直流系统的控制方式对暂态稳定性的影响。结果表明,就保持暂态稳定性的能力而言,整流器定电流控制要好于定功率控制,逆变器定电压控制要好于定熄弧角控制。并对所得结论的机理做出了解释,指出由于整流器定电流、逆变器定电压控制方式在暂态过程中减少了对交流系统的无功需求,缓解了换流器交流母线电压的下降,从而有利于防止直流功率的降低,所以其保持暂态稳定性的能力要好于整流器定功率、逆变器定熄弧角控制方式。     

柔性直流输电系统的黑启动控制能力研究

柔性直流输电系统中的可关断器件具有自关断能力,能够对开通、关断时刻进行控制,可以与无源系统连接进行换流。本文针对VSC在无源逆变方式下不需要外加换相电压的快速恢复控制能力,研究了柔性直流输电系统的黑启动控制能力。设计了黑启动过程中VSC-HVDC送端换流站控制策略采用定直流电压/定无功功率控制,受端换流站控制策略采用定交流电压/定频率控制,研究了电源并网时控制策略协调优化对黑启动的作用。以Kunder四机两区域系统为例,对整个黑启动过程在PSCAD/EMDTC中进行了仿真,研究表明本文采用的控制策略具有良好的电压、频率特性,完成了黑启动的实现。     

贵广Ⅰ回直流输电系统两种分接开关控制模式比较

介绍了贵广I回直流输电系统换流变压器分接开关的角度控制和直流空载电压控制模式,并对整流站在两种控制模式下的运行状况进行对比,结果表明:角度控制下动作次数多于直流空载电压控制;直流空载电压控制触发角较大,无功功率消耗较大;直流空载电压控制的阀塔损耗较大。     

葛—南直流输电工程无功及电压控制的研究

为解决葛南线运行中存在调压范围不足,无功补偿不够的问题,通过对两种控制方式下交、直流系统无功交换量的数值和换流变分接头动作频度及α变化幅度等技术指标的计算,分析比较了上述两种无功及电压控制方式各自的特点,指出了葛—南直流输电工程的缺陷,提出了无功控制及交流电压控制的具体改进建议。     

地区电网电压无功优化闭环控制系统设计

阐述了地区电网电压无功优化控制系统设计的技术方案,利用调度自动化系统的"四遥"功能,从全网角度进行无功电压优化闭环控制,实现无功补偿设备合理投入和主变分接开关适量调节,从而实现无功分层就地平衡.进一步提高地区电网调度自动化水平,全面改善和提高电网电压质量,降低电网损耗,更好地适应电力系统运行的稳定性、安全性和经济性.     

定电压与预测型定关断角控制对HVDC小干扰稳定性的影响

定电压控制和预测型定关断角控制是高压直流（HVDC）逆变站常规的控制方法,合理整定控制器参数可提高交直流系统的小干扰稳定性。文中首先基于开关函数法建立了基于电网换相换流器的高压直流（LCC-HVDC）系统的小干扰动态模型,将其动态响应与电磁暂态模型的动态响应进行对比,验证了小干扰动态模型的正确性。接着,采用特征值及其灵敏度方法分析了LCC-HVDC系统的振荡模式和阻尼特性,对比分析了逆变侧采用定电压控制和预测型定关断角控制时,换流站控制器参数以及交流系统短路比对系统稳定性影响的异同。最后,整定了能维持系统稳定运行的控制器参数稳定域,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了稳定域的正确性。     

两级式光伏发电系统低电压穿越控制策略研究

随着中功率两级式光伏逆变器在大中型发电系统中的大规模应用,基于两级式光伏逆变器的低电压穿越控制技术得到越来越多的研究。与单级式光伏逆变器相比,两级式光伏逆变器存在前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器,控制更复杂,低电压穿越难度更大。文中首先进行了系统建模,然后提出了一种基于控制模式无缝切换的低电压穿越控制策略,DC/DC变换器在稳态时作为MPPT控制器进行最大功率点跟踪,DC/AC逆变器作为恒压源稳定直流母线电压。在低电压穿越时,DC/DC变换器以恒直流母线电压方式运行,DC/AC变换器以有功无功模式运行。此方法可以解决低电压穿越过程中有功不匹配而导致的直流母线过压的问题。最后,通过在一台40k W的两级式光伏并网逆变器样机上进行实验,验证了理论分析的正确性及可行性。