考虑功率裕度与系统稳定性的直流电网自适应下垂控制

直流电网中下垂控制系数通常取经验值或根据换流器容量给定,较少考虑到系统实时运行工况与系统稳定性。为此,首先提出考虑换流器实时功率裕度的自适应下垂控制,使功率裕度更大的换流器承担更多调节任务;然后建立含下垂控制的直流系统状态空间模型,分析下垂控制的作用机理;在此基础上,提出限定自适应下垂控制系数取值范围的下垂系数稳态误差约束,以提升直流系统的电压稳定性。仿真结果表明,考虑功率裕度与系统稳定性的直流电网自适应下垂控制策略能够充分利用换流器的调节能力,提升系统稳定性,且具有良好故障后恢复能力。     

直流参与受端弱交流系统黑启动的技术条件

针对江苏电网现状,考虑利用宜兴抽水蓄能水电站作为黑启动电源,启动龙政直流参与初期黑启动可加快电网恢复速度。通过对直流参与黑启动时的控制模式、启动方式、解锁方式及顺序控制的研究,确定了黑启动时直流自身的技术要求。同时针对直流以最小功率启动的情况,研究了黑启动时的交流系统强度要求、励磁涌流抑制和无功协调配合。利用PSCAD电磁暂态模型进行仿真,结果验证了理论分析的正确性。     

云南电网和主网利用直流输电系统黑启动的策略研究

云南与主网异步联网后,启动溪洛渡直流和鲁西背靠背直流参与初期黑启动可加快电网恢复速度。通过对传统直流参与黑启动时的交流系统短路容量、转动惯量要求以及直流系统控制模式选择的研究,确定了传统直流参与交流系统黑启动的技术条件。同时,以柔性直流作为试点研究对象,开展基于模块化多电平换流器(MMC)的新型直流参与交流系统黑启动的启动策略研究,提出分组分时序的负载投入方法。利用PSCAD电磁暂态模型进行仿真,结果验证了理论分析的正确性。     

柔性直流对交流系统短路电流影响因素分析

交流系统短路后,柔性直流可等效为具有一定幅值和相位的电流源。文中基于受端电网发生故障时的柔性直流等效模型,分别对影响柔性直流等效电流源相位、幅值的相关因素进行了分析。柔性直流等效电流源的相位主要受故障类型影响,而幅值主要受控制方式、限幅环节以及电气距离影响,且不同情况的相互组合对交流系统短路电流的影响更加复杂。研究表明,对于交流侧三相短路故障,柔性直流对短路电流的影响共有馈入为零、馈入为有功控制环节限幅值、馈入为无功控制环节限幅值和馈入为无功控制环节参考值4种情况。最后通过基于PSCAD的仿真结果验证了相关分析的正确性。     

考虑控制模式影响的多电压等级直流电网潮流计算方法

多电压等级直流电网可满足不同地区接入各类能源和负荷的电压等级需求,是未来电网建设的发展方向。直流电网潮流分析是电网规划设计、运行控制的基础,而相比于传统电网潮流分析,多电压等级直流电网控制方式灵活、运行方式多样,使得潮流分析更加复杂。计及换流站的控制方式,首先,对多电压等级直流电网进行分区处理,建立了多电压等级直流电网稳态等值模型;然后,基于牛顿迭代法建立节点导纳矩阵及潮流方程,推导了直流电网潮流计算方法;最后,基于PSCAD搭建了多端直流电网模型,验证了所提计算方法的有效性和正确性。     

半桥型MMC直流侧故障限流组合控制策略

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流电网在直流短路故障时电流峰值较高且上升速度极快,严重时会造成MMC闭锁从而导致系统大面积停运。为在短时间内限制故障电流对系统的影响,文中提出一种对半桥型MMC适用的故障限流组合控制策略,利用MMC自身的高度可控性,无须外加限流装置,即可达到故障限流效果,并降低对直流断路器的技术需求。首先,文中阐述了限流组合控制策略中2种不同的限流环节及其基本原理。其次,分别分析2种限流环节对直流故障电流、交流电流以及桥臂电流的影响,推导限流组合控制下的直流故障电流计算式。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建半桥型MMC四端直流电网模型进行仿真分析,结果表明所述限流组合控制策略能够有效限制直流故障电流,减小故障点近端换流器的功率和电压波动,降低交流电流和桥臂电流的过流峰值。     

多个海上风电场输电组网拓扑研究

多个海上风电场组网输电与陆地系统连接,可更好地实现海上风电场与大陆电网的协调对接。而输电组网的拓扑结构是其关键点之一。针对升压站和集控中心位置不确定,且升压站多条出线的情况,以最短交流海底电缆长度为优化目标,首先运用DFS(深度优先搜索法)和最短路径法形成初始方案,然后通过基于Dijkstra(迪杰斯特拉)算法的改进遗传算法进行拓扑优化。算例证明,该算法可自动生成多风电场输电组网的经济性最优拓扑方案,能够节省时间和人力,为未来多个风电场集群组网拓扑的自动生成提供有效的优化办法,对实际工程运用具有一定的指导意义。     

基于射影定理分层控制的次同步阻尼控制器设计

火电机组经高压直流输电有可能引起轴系振荡,严重影响电力系统的稳定性,故为高压直流输电系统设计次同步阻尼控制器尤为重要。从系统状态方程的角度出发,基于系统状态方程,通过滤波器提取轴系各固有扭振模态,进而提出基于TLS-ESPRIT和射影定理设计直流附加次同步阻尼控制器,最终实现各个模态的分层控制。射影控制可保留系统的主导特征根,能够在保留系统实际信息的同时降低控制器的阶数。以某电网直流系统作为实例仿真模型,仿真结果表明,基于TLS-ESPRIT和射影定理分层控制的阻尼控制器可有效增大系统阻尼,实现次同步振荡的快速抑制,且控制器阶数较低,便于工程实现。     

一种基于故障限流器的混合级联直流输电系统故障穿越方法

针对混合级联直流输电系统逆变侧低端模块化多电平换流器(MMC)易受过压、过流影响导致闭锁的问题,提出一种基于故障限流器(FCL)的混合级联直流输电系统故障穿越方法。所提方法既适用于交流故障使得逆变侧高端电网换相换流器(LCC)换相失败,从而导致低端MMC充电造成的过流场景,又适用于直流侧单极接地,导致MMC子模块放电造成的过流场景。通过逆变侧LCC换相失败和MMC单极接地故障导致过流原因的统一分析,明确了所提FCL的拓扑结构、工作机理、控制方法以及参数设计。LCC换相失败故障发生时,FCL将限流电阻接入,控制MMC直流电流在2倍额定电流内,防止MMC闭锁;MMC单极接地故障发生时,利用FCL自身拓扑阻断故障回路,防止子模块电容向故障点放电,保护MMC阀组。仿真结果表明,所提FCL在2类故障下均具备良好的穿越能力,工程应用价值良好。     

基于线性最优控制的交直流低频振荡附加阻尼控制器设计

对于低频振荡抑制问题,提出了一种新的电力系统稳定器(PSS)及直流附加控制的设计方法。通过改进的总体最小二乘-旋转不变(TLS-ESPRIT)辨识技术分析系统振荡特性,再对各个振荡模态分别辨识出相应的被控传递函数,最后利用带观测器的线性最优控制(LQR)方法设计出相应控制器,达到抑制低频振荡的目的。在设计过程中,利用基于LQR的PSS抑制区域内低频振荡,区域间低频振荡通过基于LQR的直流附加控制完成。