全球首条５端柔性直流协调控制策略

介绍全球首条５端柔性直流输电工程———舟山柔直工程整体情况、工程特点、运行模式、协调控制策略等内容,为类似工程的建设提供参考。     

天威保变中标国内首条五端柔性直流输电工程项目

近日,在国内首条五端柔性直流输电工程——浙江舟山±200 kV多端柔性直流重大科技示范工程变压器招标中,保定天威保变电气股份有限公司（以下简称“天威保变”）,一举中标2台多端柔性直流变压器,中标金额超过3000万元。     

多端柔性直流输电系统协调控制策略

为兼顾系统动态响应速度和换流站精确控制有功功率的能力,并保证系统直流电压控制具有一定刚性,本文提出将直流电压偏差控制特性曲线中定功率特性改为斜率特性,并将其作为辅助站的控制特性,而主导站采用定直流电压控制,其余换流站采用定功率和斜率混合控制。为实现该控制策略,根据各换流站的控制特性设计相应的控制器结构和参数,并在控制器中引入滞环以避免控制模式频繁切换。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建5端柔性直流输电系统,对系统处在不同的运行状态分别进行仿真,仿真结果表明,该协调控制策略能够满足系统在不同运行状态下的运行要求。     

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。     

海上风电经柔性直流联网系统受端交流故障穿越协调控制策略

针对海上风电经柔性直流联网系统受端交流故障导致的直流过电压问题,提出了直流过电压协调抑制策略。针对单极直流过电压,通过合理切换双极MMC控制模式,可使故障极MMC主动维持直流电压稳定。并设计了风电场精确减载控制策略,以保证非故障极MMC满载运行,从而降低单极MMC退出对受端交流电网的影响。针对双极直流过电压,设计了一种基于本地直流电压测量信息的风电场减载控制策略,即根据直流电压变化率及偏差量主动降低风电场有功出力,以抑制直流电压上升率及幅值。并提出了附加桨距角控制及其参数选取原则,使风电场与各换流站内电容共同维持直流电压稳定,提高系统故障穿越能力。最后,基于RTLAB OP5600实时数字仿真平台搭建了系统仿真模型。不同受端交流故障情况下的仿真结果表明,所提直流过电压协调抑制策略可保证直流电压在安全运行范围,维持系统安全稳定运行。     

直流受端多资源电压协调控制策略研究

直流受端电压稳定性是目前关注的热点，多资源无功功率协调控制可有效提高直流受端系统的电压稳定特性。提出了一种综合考虑多资源配置的无功功率支援方法，综合考虑了交流电网的安全稳定约束，提出了区域电网多资源按优先级进行无功功率支援的计算方法，同时结合发电机、直流及可切负荷等资源的运行特点及其电压支撑特性，提出了一种多资源电压协调控制策略，并通过实际电网数据进行仿真，验证了所提方法和策略的有效性。     

柔性中压直流铁路牵引供电系统分布式协调控制策略

柔性中压直流铁路牵引供电系统可缓解传统工频单相交流25 kV铁路牵引供电系统存在的电能质量问题并取消电分相。针对柔性中压直流铁路牵引供电系统中并联牵引变电所的协调控制问题,提出了一种分布式协调控制策略。该控制策略由两级控制组成,牵引变电所的一级控制通过下垂控制实现负载功率的一次分配。二级控制与相邻牵引变电所进行信息交互,利用有限时间一致性算法,实现各牵引变电所输出电压平均值二次调节。该控制策略在维持牵引网直流电压稳定的同时,实现负载功率的就近分配,减小了系统供电损耗。当某牵引变电所超负荷或故障退出时,可由距其最近的牵引变电所补充出力,避免供电中断事故,提升了牵引供电系统的供电可靠性。进一步地,建立详细的柔性中压直流铁路牵引供电系统仿真模型,模拟真实的机车运行工况,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

三端星型柔性直流配电系统的启停、协调控制

为实现三端星型柔性直流配电系统定直流电压端、定功率端、直流变压器端有序启动,首先设计了系统的启动控制策略,同时设计了功率可控端功率按既定斜率下降的停运控制策略。其次,提出了柔性直流配电系统的协调控制策略,在直流变压器低压侧的不同元件投切时,利用储能装置抑制功率波动,以实现元件的平滑投退。最后,通过RTDS仿真,结果表明所提控制策略能实现柔性直流配电系统的有序启动、协调运行和平滑停运。     

计及源荷不确定性的柔性直流配电网分层协调控制策略

首先,对柔性直流配电网的拓扑结构和节点类型进行了阐述。然后,提出了适用于柔性直流配电网的分层协调控制架构。系统级控制采用随机潮流嵌入的带精英策略非支配排序遗传算法,变流器级控制采用多级直流电压裕度控制,源荷设备级控制采用"拟鸡尾酒"源荷功率响应策略以减少端口功率控制误差。最后,在RTDSdSPACE互联仿真平台上建立了柔性直流配电网仿真模型,通过仿真验证了所提分层协调控制策略的有效性。     

亚洲首条柔性直流输电示范工程试运行

5月3日上午,亚洲首条柔性直流输电示范工程———上海南汇风电场柔性直流输电工程成功投入试运行,这是我国第一条拥有完全自主知识产权,具有世界一流水平的柔性直流输电线路,也是我国在大功率电力电子领域取得的又一重大创新成果。该示范工程输送容量为20 MW,直流电压等级为±30 kV,是国     

海上风电柔性直流系统与风电机组协调控制策略

针对海上风电经MMC-HVDC并网系统岸上交流故障造成的直流过电压问题,提出一种利用海上换流站储能裕度吸收盈余功率和风电机组降低输出功率的协调控制策略。在故障期间,海上换流站采用能量控制,使其子模块电容吸收盈余功率,同时根据其当前能量的变化,抬升风电场交流电网频率,使得风电机组网侧变流器根据频率偏差协同限制注入柔性直流系统的功率,从而实现无需通信系统的直流过电压抑制。最后通过仿真验证了所提方法的有效性。     

混合三端直流输电系统受端交流故障穿越协调控制策略

以乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程为研究对象,考虑混合三端柔性直流输电系统因受端不同位置交流故障所致的直流过电压,提出相应的故障穿越协调控制策略。在受端主站发生网侧交流瞬时故障的情形下,通过设计混合型模块化多电平电压源换流器全桥子模块自适应负投入策略,实现了利用子模块电容短时过电压储能的能力来快速补偿站间直流电压的上升;短暂时延后,送端电网换相换流器通过定量调整电流指令值策略来减小子模块的不平衡充电功率。在受端主站发生阀侧交流故障的情形下,优先利用输电健全极的功率转代裕度来消纳故障极的部分不平衡功率;同时,故障极从站跟随主站半压运行,相应的高低压阀组切换至定电流及定电压模式,最终实现抑制站间过电流及减小盈余功率。仿真结果表明,2种故障条件下,所提的协调控制策略均可较快实现故障期间的功率平衡,有效抑制仅配备稳态基本协调控制策略下系统所出现的直流过电压现象,同时也基本维持了送端的总体有功传输容量。     

常规直流送端近区电网中调相机和柔性直流的无功协调控制

在我国电网异步互联与新能源基地能源外送的需求下,我国将形成送端为常规直流同时接有调相机和柔性直流的输电系统。针对此系统,探讨了调相机和柔性直流的无功控制机理,比较了两者的无功响应特性,分析发现柔性直流过补偿无功会增大换相失败风险,而且调相机的无功调节容量利用也不充分。基于此,提出了一种调相机和柔性直流的无功协调控制策略,其目的在于加快柔性直流无功响应速度,缓解其无功过补偿问题,进而降低换相失败风险,同时提升调相机无功调节容量利用率。最后,典型算例仿真结果表明,所提无功协调控制策略可充分利用调相机的无功调节容量,抑制故障瞬间的暂态低电压,降低故障切除后换相失败的风险。     

柔性直流电网协调控制策略

针对包含新能源孤岛送出、孤岛供电以及双极结构的复杂柔性直流电网,提出了一种协调控制策略。整个协调控制系统包含广域协调控制系统和换流站协调控制系统。发生换流站故障或直流线路故障后,广域协调控制系统根据工况对各柔性直流换流站及其他子系统进行总功率调控,同时各换流站根据工况和指令切换控制模式或改变自身功率,配合进行协调控制。通过对典型柔直电网中典型工况的仿真,验证了本文提出的协调控制策略可明显改善故障情况下的柔性直流电网响应特性,提高柔性直流电网安全稳定运行能力。     

南澳多端柔性直流工程线路故障隔离策略

南澳多端柔性直流工程的直流线路发生单极接地故障时,应保障机械式直流断路器能有效隔离故障区域,非故障换流站能继续稳定运行。本文首先介绍了加装的机械式直流断路器的基本原理,接着分析了直流线路单极接地故障特性、现有的控制保护策略以及直流断路器的开断特性。然后,提出了一种带辅助电压判据的直流线路差动保护来快速定位故障线路,提出了一种非故障换流站直流保护定值切换方法来保障非故障换流站的稳定运行。最后,PSCAD/EM TDC仿真和现场的人工短路试验结果表明了该策略的可行性。     

海上风电场与柔性直流输电系统的新型协调控制策略

提出了一种适用于采用双馈机型的海上风电场与柔直输电系统的新型协调控制策略。接入风电场的送端换流站采用基于锁相环的定功率控制,根据风电场的有功参考值控制其有功功率输入,并且在送端换流站的有功功率控制外环中加入有功功率与直流电压平方的下垂特性来加强直流电压暂态稳定性;双馈风电机组采用同步控制,调节海上风电场交流电网的电压幅值和角度。相对于经典协调控制策略,该控制策略可以加强柔直输电系统的直流电压稳定性,对通信延时不敏感,通信成本较低。该控制策略还实现了送端交流电网故障下系统的故障穿越。文中以风电场接入基于多电平的两端柔直输电系统作为仿真研究对象,通过仿真分析验证了该协调控制策略的有效性和优越性。     

舟山多端柔性直流输电系统控制策略分析

根据多端柔性直流输电系统的数学模型和控制策略搭建出PSCAD/EMTDC的多端头型直流输电系统仿真模型,并针对舟山多端柔性直流输电工程进行了分析,绘制了舟山工程的拓扑机构,并提出相应的控制策略。通过仿真验证舟山系统采用电压偏差控制、无源孤岛控制以及无功功率和交流电压斜率偏差控制时,能够提高舟山系统在远方电压降落时稳定运行的能力,增强了舟山系统运行的可靠性和灵活性。     

亚洲首条柔性直流输电示范工程投入试运行

2011年5月3日,亚洲首条柔性直流输电示范工程——上海南汇风电场柔性直流输电工程成功投入试运行,这是我国第一条拥有完全自主知识产权,具有世界一流水平的柔性直流输电线路,也是我国在大功率电力电子领域取得的又一重大创新成果。该示范工程输送容量为20MW,直流电压等级为±30kV,是国家电网公司的重大科技示范项目,标志着国家电网公司成为继ABB、西门子之后的全球第三家掌握该技术的公司。     

亚洲首条柔性直流输电示范工程投入试运行

5月3日上午,亚洲首条柔性直流输电示范工程——上海南汇风电场柔性直流输电工程成功投入试运行,这是我国第一条拥有完全自主知识产权,具有世界一流水平的柔性直流输电线路,也是我国在大功率电力电子领域取得的又一重大创新成果。