海上多端直流输电系统协调控制研究

为了避免多端直流输电系统(multi-terminal DC,MTDC)对各换流站之间高速通信的要求,实现各换流站间的自主协调控制,基于电压源型换流器的电压?电流特性和故障时减少风功率注入的思想,提出了种应用于大规模海上风电场功率远距离外送的多端直流输电系统协调控制策略。在多端直流输电系统正常运行时,网侧换流器不仅可以控制直流电压的稳定,而且可灵活对电网进行风电功率传输。在多端直流输电系统故障运行时,风场侧换流器来保持直流电压的稳定和协调风场间各风机出力。后,搭建了Matlab/Simulink仿真模型,针对所提出控制策略的动态性能进行了仿真验证,结果表明所提控制策略能够保持直流电压在交直流故障等大扰动下相对稳定,维持系统正常运行。     

含大规模储能的多端直流输电系统协调控制策略

近年来,储能和直流输电系统作为大规模新能源发电并网、消纳和远距离传输的关键技术,得到了迅猛发展。然而,规模储能的接入增加了电网调度复杂性,对电网安全稳定带来挑战。为了解决上述难点,提出了含大规模储能的多端直流输电系统协调控制方法。首先,分析了可再生能源及储能并网模型,给出了风电、光伏及储能的控制策略;其次,提出了风、火、光、储多端直流输电系统的综合能源控制策略;最后,通过系统仿真,验证了文章所提控制策略的有效性。研究表明,基于所提控制策略,电网加入储能系统后,各种工况下受端电网功率波动范围均在±5％以内,系统达到稳定状态响应时间均小于0.5 s,使得受端电网具有快速调节能力,提高了新能源富集区域电网的稳定运行能力。     

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。     

多端柔性直流输电系统交流侧故障穿越功率协调控制

在多端柔性直流输电(voltage source converter based multi-terminal DC transmission,VSC-MTDC)系统交流侧发生故障导致电网电压暂降时,为了维持该侧公共连接点(point of common coupling,PCC)电压水平,设计了故障期间各换流器的有功功率和无功功率协调控制策略。在电网故障期间,故障侧换流器由有功电流控制优先切换到无功电流控制优先,根据电网跌落深度发出相应的无功功率,当增发的无功功率未导致交流侧过流时,剩余的电流容量用于维持故障前的有功传输水平。而当增发的无功功率导致交流侧过流时,提出了通过改变交流系统故障对应的换流器的有功功率来避免交流侧过流。同时提出将基于下垂控制的功率控制策略转换为以输出电压为指令的控制策略,当交流系统故障对应的换流器有功功率改变时,有功功率失去平衡,直流电压因电容充电/放电而升高/跌落,此时其余侧换流器在不需要站间通讯的情况下自动随着直流电压的变化而调整自身的有功功率指令,达到自适应调节、自动分配功率的目的,实现自律分散控制。最后在PSCAD/EMTDC上搭建了多端柔性直流输电仿真模型,验证了该文所设计控制策略的有效性。     

一种基于模块化多电平换流器的多端高压直流输电系统协调控制方法

针对基于模块化多电平换流器的多端高压直流输电系统(modular multilevel converter based multi-terminal DC,MMC-MTDC)中,交流区域的负荷波动导致该区域功率短暂不平衡,造成区域内电网频率波动的问题,首先提出一种基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)的换流器控制方法。其次,针对在应用VSG策略调频过程中会改变换流站的输出功率,打破直流侧的功率平衡,而导致直流电压偏差过大,当存在线路阻抗时影响尤为明显的问题,将VSG控制与改进下垂控制相结合,形成MMCMTDC系统多站综合协调控制策略。该控制方法不仅可以为交流区域提供频率支持,还能优化直流母线上不平衡功率的分配,提高系统直流电压的稳定性。最后,基于Matlab/Simulink构建5端MMC-MTDC系统进行仿真,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

多端柔性直流电网主动功率平衡协调控制策略

考虑多端柔性直流输电(VSC-MTDC)技术的发展,从机理上分析了现有多端协调控制策略用于新形势下VSC-MTDC系统的控制特性差异;基于机理分析,针对现有多端协调控制策略的不足,提出了一种多端柔性直流电网主动功率平衡协调控制策略。该方法提出了一种主动功率平衡技术,实现VSC-MTDC系统在动态过程中的主动功率平衡,改善直流电压动态调节特性,并降低换流站传输功率的动态偏差,提高换流站的传输功率精度,从而实现对VSC-MTDC系统直流电压的快速精准控制。最后,基于对VSC-MTDC的PSCAD/EMTDC的仿真,对所提的控制策略进行了有效性验证。     

多端直流功率协调控制与多端直流运行方式转换的配合分析

为研究多端直流功率协调控制策略在多端直流工程实际应用中的可靠性和稳定性,结合国内某三端直流工程阐述了典型多端直流运行方式的转换逻辑(即极退出逻辑)及二送一模式多端直流功率协调控制策略,通过分析该直流运行方式转换过程中出现的一起功率损失事件验证功率协调策略,并针对其不足提出了改进建议,为今后的三端直流工程设计与运行维护提供参考依据.     

多回直流输电系统间协调控制的的研究

结合南方电网的实际情况,综述了直流输电系统调制控制对改善交流系统动态和暂态稳定性的作用,对多回直流输电系统间功率调制功能协调控制的可行性和必要性进行了分析,提出了在南方电网内对多回直流输电系统调制功能进行协调控制的构思,针对多回直流调制功能在不同控制策略下的计算分析表明,多直流输电系统的协调控制减少了送端系统切机和受端电网切负荷,对改善南方电网交流稳定性方面有重要作用,根据研究结果提出了协调控制实现的初步方案。     

柔性多端高压直流输电系统双环附加频率控制研究

传统PI双环解耦电流控制的电压源型转换器难以为孤立交流区域提供频率支持,因此需要增加频率控制环节.通过在VSC控制器的有功控制环中增加有功-频率下垂控制,在无功环中增加无功-频率微分控制,设计一种基于本地信号、无需远程通信的双环附加频率控制策略.该控制策略主要通过共享风电场功率裕度实现对AC区域的频率支持,同时通过无功...     

含规模化风电场/群的互联电网负荷频率广域分散预测控制

由于风电输出功率具有较强的随机性,规模化风电场/群的并网对互联电网负荷频率控制提出了更高的要求。在分析单一风电机组及规模化风电场有功输出特点的基础上,建立计及风电场/群有功输出的互联电网负荷频率控制模型。以广域相量测量系统为技术平台,建立基于模型预测控制的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散预测控制模型。以典型双区域负荷频率控制模型为例,考虑不同风电渗透率情况。仿真研究结果表明,所提基于模型预测控制的负荷频率分散控制模型不但能够有效地跟踪风电输出功率的随机波动,维持系统频率及区域间交换功率在较小的范围内变化,并且控制效果明显优于常规PI型负荷频率控制器。     

Comparison of Centralized and Decentralized Systems in Power System Restoration

This paper proposes a multiagent approach to decentralized power system restoration for distribution system networks and presents a comparison of centralized and decentralized systems for power system restoration. Numerous studies have been conducted on power system restoration problems. From the viewpoint of system structures, this research can be divided into two categories: centralized systems and decentralized systems. In this study, we solve a power system restoration problem for a power distribution network by two different methods: mathematical programming (MIP) and the proposed multiagent‐based method (MAS). The proposed multiagent system consists of several distributing substation agents (DSAGs) and load agents (LAGs). An LAG corresponds to the customer load, and a DSAG supplies electricity to the LAG. From the simulation results, it can be seen that the proposed system can reach the right solution by making use of only local information and that the solution quality is better than that of the centralized system (MIP). This means that the proposed multiagent restoration system is a promising approach to larger scale distribution networks.     

独立微网下频率和电压自恢复的二次调节及功率分配控制方法

传统的虚拟同步机控制策略在独立微网运行情况下系统出现大容量负载投切时,系统频率和电压会偏离额定值,严重时将会发生频率和电压越限,影响系统的安全运行。为解决这个问题,首先基于虚拟同步机控制策略提出一种在独立微网下频率和电压二次自恢复调节控制方法,实现变流器的频率和电压自治恢复调节。其次,针对变流器线路阻抗参数不一致,导致变流器输出有功功率和无功功率分配不均的问题,分析产生此现象的原因,提出功率均分控制策略,实现功率的分配控制。最后,采用单母线和网状2种结构对提出的控制算法进行验证。算例结果证明该控制策略的有效性和通用性。     

电力系统非线性鲁棒自适应分散励磁控制设计

利用反步法设计了多机电力系统中的非线性鲁棒自适应励磁控制方案,控制目标是调节发电机功角和频率至稳态运行点的极小领域,并使闭环系统对发电机阻尼系数和电抗参数的不确定性具有自适应能力,且对模型误差和外部有界干扰具备鲁棒性,同时保证各控制器是分散化和本地化的。采用4机系统进行的数字仿真结果表明,实施此方案能有效地提高发电机的功角稳定性。     

不确定互联电力系统的分散鲁棒控制

针对不确定互联电力系统,提出了一种分散鲁棒输出反馈控制器的设计方法.为了使参数不确定性符合工程实际和简化控制器的求解,引入数值界的形式对不确定性进行描述.该方法将控制器的设计归结为一组矩阵不等式的求解问题,采用同伦迭代算法,通过固定不同的变量,将非线性矩阵不等式转化为两组线性矩阵不等式并交替求解.仿真结果表明所获得的控制器使得互联电力系统鲁棒稳定,阻尼转矩充足,满足给定的性能指标,并且具有良好的抑制大扰动的能力.     

Power Sharing Improvement in Standalone Microgrids with Decentralized Control Strategy

Abstract—This article proposes a method that enables ideal sharing of reactive power among converter-based micro-sources in a microgrid with a decentralized control strategy. Power sharing must be properly performed among micro-sources to avoid circulating currents or overloading. Using conventional droop characteristics to achieve power sharing is not satisfactory, as system asymmetry will greatly impact the quality of sharing. In the proposed method, droop characteristic parameters are modified upon a change in system operating point such that ideal sharing takes place after the modification process. Simulation results are presented to show the validity of analysis.     

考虑GRC的多区域电力系统负荷频率分散控制

本文讨论了将突迭分解分散控制理论应用于区域性电力系统的负荷频率控制(LFC)的可行性,并提出了一种新的控制系统设计方法。该方法不仅保持了交造分解分散控制的一切优点,考虑了发电速度的限制,而且有效地改善了控制系统的动态品质。对两区域电力系统进行的LFC系统设计及仿真,结果表明本设计方法是可行的,且具有一定的优越性。     

多电平柔性直流输电定有功功率与频率辅助控制

对风电采用多电平柔性直流输电接入电网的控制进行了研究。首先建立了柔性直流输电系统在三相静止坐标系下的详细数学模型,然后导出了在dq0旋转坐标系下的数学模型。对于系统级控制,基于电压向量定向直接电流控制方法提出了适合于风电接入的定有功功率与频率辅助控制策略。另外,设计了定交流电压控制器以及定直流电压控制器。通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提出的模型和控制方法进行了验证,仿真结果表明整个系统具有良好的控制性能。     

Coordinated Control of Wind Farms and MTDC Grids for System Frequency Support

This paper proposes a coordinated control strategy to provide system frequency support for separated main grids from offshore wind farms (WFs) that are integrated through multi-terminal DC (MTDC) system. The control strategy consists of two control loops including the MTDC frequency regulation loop (FRL) and the automatic WF power regulation loop (AWFPRL). In events of AC main grid disturbances, the former can re-dispatch MTDC grid power flow to support system frequency, while the latter can adjust wind power output accordingly through the variable frequency control of WF-connected converters. Inertia energy stored in wind turbines can be utilized to stabilize system frequency via MTDC grids. Moreover, wind power fluctuations can also be smoothed by the proposed control. An expression of frequency response coefficient is calculated, which is used to quantify the contribution of frequency support from offshore WF-connected MTDC system. Case studies have been conducted to demonstrate the effectiveness of the proposed control strategy using a four-terminal DC grid.     

基于VSC-HVDC的风电分散并网下垂控制策略

海上风电的大规模开发使得柔性直流(VSC-HVDC)输电技术得到了越来越广泛的关注与应用。文中通过引入交流电压下垂控制,提出了基于VSC-HVDC的适应送端交流分散模式下的风电场多端并网的协调控制策略。在柔性直流输电传统控制策略的基础上,保留配电网侧逆变器的定直流电压控制,以保证系统功率平衡;而使风电场侧整流器采用交流电压下垂控制,以代替原有的恒功率控制,从而引入下垂控制的无需通信联系和合理动态分配等优势。仿真分析表明所提控制策略不仅能保证有功出力灵活自动跟踪系统额定值,而且还具有一定的负荷波动容忍度和交直流故障隔离功能,且在风电场采用送端交流分散模式同时向多端配电网供电时,能在风电机组切出系统的情况下快速实现潮流反转,以保证系统供电可靠性,并能自动按照额定比例在各配电网间合理分配动态功率,为风电分散并网的协调运行提供了有效的解决途径。