多端柔性直流输电系统中的低电压穿越问题

为了解决风机的低电压穿越问题,使其很好地渡过电压故障和电压恢复时刻,采用基于直流电压-有功功率控制策略的多端系统,接入风力发电系统,在该控制策略的协调控制下,系统有功功率能够自动匹配,即使交流电网发生电压跌落时,风力发电机所发的功率仍然能够输送出去。在Mtalab下搭建接入风电的四端系统,在整流站、逆变站和主导站所连电网分别发生电压跌落时,风力发电机能够继续平稳工作。仿真结果表明,多端系统是解决风力发电机低压穿越的问题最有效途径之一。     

基于柔性直流输电的风电场并网故障穿越协调控制策略

分析了新型模块化卸荷(dynamic braking resistor,DBR)电路的结构特点与工作特性,并基于模块化卸荷电路控制方法与升频法/降压法,提出一种适用于由双馈感应风电机组与普通异步风电机组构成的混合风电场柔性直流输电并网系统的故障穿越(fault ride-through,FRT)协调控制策略。根据风机实际运行特性与电网规范要求设计升频/降压限值,充分利用风电机组(wind turbine generator,WTG)自身特性降低风场侧出力,配合模块化卸荷电阻可获得更加理想的故障穿越效果,同时进一步降低了系统造价。根据南澳柔性直流输电示范项目实际参数,应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建相应的三端柔性直流输电系统模型验证了所提控制策略的有效性。     

基于电压滞环的柔性直流改进低电压穿越控制策略研究

柔性直流在受端弱交流系统故障期间可保持并网运行,还可以输出一定的无功功率支撑系统电压;但在系统电压恢复瞬间,所输出的无功功率并不能立刻恢复,导致交流系统暂态过电压。针对此问题,首先介绍了柔性直流dq旋转坐标系下的有功功率、无功功率解耦控制策略;其次,分析了柔性直流接入的弱交流系统故障期间的低电压穿越控制策略,并提出基于电压滞环的改进低电压穿越控制策略,该策略不仅可以在故障期间输出一定的无功功率支撑系统电压,还可以在故障恢复瞬间使无功功率恢复到零,减小对交流系统的冲击;最后在PSCAD/EMTDC中搭建了柔性直流的仿真模型,验证所提控制策略的有效性。     

风电经架空柔性直流输电线路并网的交直流故障穿越技术

针对永磁同步风电机组远距离大规模并网的问题,研究了采用半桥型模块化多电平换流器(MMC)和直流断路器(DCCB)进行架空直流输电的并网方案。但架空线路故障率高,在发生直流侧故障、网侧交流故障时,基于MMC的高压直流(MMC-HVDC)系统保护装置会动作,导致MMC闭锁,不能不间断运行。为解决MMC-HVDC穿越交、直流故障的问题,基于DCCB和耗散电阻,提出了一种MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越方案。在故障发生后,通过设计DCCB风电场侧MMC降压协调控制策略,以及高压直流侧耗散电阻和风电场侧制动电阻间的控制策略和配合方案,实现了MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越。最后,通过PSCAD/EMTDC下的多组仿真,验证了上述交直流故障穿越方案的有效性和正确性。仿真结果表明,所设计的穿越方案能够使MMC-HVDC系统在不闭锁MMC的前提下,安全穿越故障期;在故障清除后,系统快速恢复到正常运行状态。     

光伏直流升压场站并网整体协同低电压穿越控制策略

光伏直流升压汇集场站中,光伏列阵经DC/DC升压后汇集,再由DC/AC换流站逆变后接入交流电网。对于多个光伏直流升压场站并网系统,并网DC/AC换流站输出无功电流大小受自身容量与端口电压跌落程度影响,在协调机制不明确情况下,无功整定困难,靠近故障的场站存在脱网风险。为此,在分析各DC/AC换流站无功出力对端口电压影响的基础上,提出了光伏直流升压场站并网系统整体协同低电压穿越控制策略。进入低穿后,DC/AC换流站检测本地端口电压,立即向电网注入无功进行支撑;总控站利用通信获知各换流站的端口电压,进而协调各换流站的无功电流输出额度。同时,在分工况细化协调机制的基础上,对DC/AC换流站无功电流输出进行通用化整定。仿真结果表明,所提控制策略在交流电网发生故障时,能有效协调各DC/AC换流站进行无功补偿,提高系统整体低电压穿越能力。     

基于光伏并网低电压穿越的改进锁相环设计

基于光伏并网逆变系统对低电压穿越(LVRT)技术的严格要求,针对当电网发生不对称电压跌落时锁相环(PLL)可能出现锁相失败的情况,利用一种充当PLL前置滤波的二阶广义积分(SOGI)相序分离法对PLL进行改进,使改进后的PLL能够应对多种形式的电网电压跌落故障。最后,在Matlab中创建了仿真模型,从得到的理想波形可以证实此改进方法的可行性。     

一种风电场经柔性直流输电并网控制方法改进探讨

基于PSCAD仿真工具对通过柔性直流输电进行大型风电并网的问题进行了研究。建立了采用永磁同步电机的风电场等效聚合模型,分析了柔性直流输电的结构及控制改进方法,研究了在交流大电网互联和大型风电并网两种情况下的柔性直流输电系统响应。当风电场接入柔性直流输电系统时,输电系统对风电场产生一定的影响,使得风电场的输出波动通过电流内环的电压补偿项经过二次反馈给风电场,从而导致输出有功功率和无功功率的波动。为了解决风电场并网输出波动的问题,对柔性直流输电控制方案进行了改进。仿真结果显示在保持了系统优异故障穿越能力的同时,该改进方案能够有效地减小风电场的输出波动,增强了系统的稳定性。     

并网双馈风电机组低电压穿越能力研究

详细分析了双馈风电机组LVRT功能的实现原理,并在电力系统仿真分析软件PSASP中建立双馈风电机组的LVRT功能模型,采用地理接线图直观地表示风电场外部系统发生短路故障瞬间对风电机组端电压的影响,并以我国某地区电网为例来分析在风电场接入方式不同的情况下系统短路故障对风电机组的影响,根据仿真结果给出风电机组LVRT能力的最低电压限值要求。最后提出了利用串联制动电阻来提高风电机组的LVRT能力的新方法。分析结果表明,串联制动电阻能够可观地提高风电机组的低电压穿越能力,具有较高LVRT能力的风电机组,可以节省一定的投资费用,在一定程度上降低了风电的上网电价。     

海上风电柔性直流输电系统故障穿越安全研究

对比国内外新能源、直流输电技术相关标准,根据现有标准情况,分析国内外在海上风电经柔性直流输电系统并网故障穿越方面的安全要求。基于电磁暂态仿真程序EMTP-RV,对欧洲某±320 kV柔性直流输电系统及其连接的海上风电进行仿真分析,研究交流系统强度、换流器控制模式、过电压特性和换流器电磁暂态模型对故障穿越的影响,由仿真结果交叉验证现有安全标准,为海上风电经柔性直流输电系统并网的安全稳定运行和相关标准更新提供参考。     

风电场经柔性直流输电系统故障穿越协调控制研究

当大型风电场经柔性直流输电系统长距离输送时,需解决交流电网故障时导致直流功率过剩及电压上升等问题。传统方法中仅用卸荷电路或改变控制策略都各自存在缺陷,不能够快速、经济、可靠地完成故障穿越。针对以上问题,提出一种投入自调控耗能电阻与通过风场最大功率跟踪减少输送功率相结合的故障穿越协调控制策略。在故障初期投入耗能电阻来弥补控制策略通信延时的问题。其次在引入最大功率跟踪减载后,可适当退出部分耗能电阻,从而避开单一方案的缺点,取得更好的故障穿越效果。最后基于PSCAD/EMTDC建立模型,仿真验证了该协调控制策略的有效性。     

经柔性直流输电并网的大型风电场频率控制策略

在大型风电场经柔性直流输电系统并入交流电网的场合,传统的电网调频方法难以适用。提出一种频率控制策略,分别在逆变侧换流器、整流侧换流器和风电机组上设计响应频率变化的控制环节。所有控制环节均基于本地测量的信号,无需远距离通信。该方法可以使风电场参与交流系统调频,此外,当系统故障引起柔性直流送出容量受限时,该方法可以自动降低风电机组功率,防止直流侧过压保护动作。     

光伏经多端柔性直流输电并网的控制研究

为解决大规模光伏电站远距离输电问题,采用光伏电站接入基于直流电压-有功功率-交流电压控制的多端柔性直流输电系统的并网方案。利用Matlab/Simulink仿真软件构建了一个包含两座光伏电站和一个无源网络的五端柔性直流输电系统模型,并对该系统的运行特性进行了详细的仿真分析。仿真结果表明,当光伏电站的输出功率发生波动时,五端柔直系统传输的有功功率可实现自动平衡;当电网发生三相短路故障时,光伏电站依然能够稳定运行,具有较好的故障穿越能力。     

基于低电压穿越能力的风电并网点继电保护的研究

在分析各国有关风电场继电保护配置情况的基础上,指出了在风电场保护动作切除产生的故障之前,风电机组已经脱网,没有考虑风电机组对系统的作用。其次,对所构建的风电机组低电压穿越(LVRT)能力及其相关系统继电保护之间配合的实现进行深入分析研究,并验证输电系统继电保护以及风电场自身保护所应有的配合关系。为了防止具有LVRT能力的风力发电机(以下简称风机)投入系统导致传统的继电保护误动,提出在风机并网点采用电压电流保护的方法。电网发生故障或波动引起电流衰减,采用低电压保持的延迟电流保护来消除双馈异步风力发电机短路电流衰减对保护的影响。利用该保护对搭建的系统图进行仿真,得出保护跳闸情况,并与传统的保护进行分析对比。     

提升直流并网风电故障穿越能力的新方法

提出提升柔性直流并网的风电场系统故障穿越能力的新方法.分析了柔性直流输电的传统电流限幅器的不足,设计了动态改变限值的电流限幅器,该限幅器在电流扰动期间,能限制过电流,并能最大限度地提升输出功率.提出了新的转速储能方法,即利用风电机组自身的转子来实现提速储能,用以短时储存故障期间的过剩能量,以提高并网系统的故障穿越能力.仿真分析验证了所提方法的有效性.     

提高风电并网系统低电压穿越能力的SMES-FCL容量优化

针对SMES-FCL平抑风电输出功率波动和提高风电并网系统低电压穿越能力的磁体初始储能容量优化问题,从安全稳定运行兼顾经济性的角度对适用于双馈异步发电机并网系统的SMES-FCL配置方式进行分析。提出用于评价双馈风电系统低电压穿越能力的并网点电压偏移量指标,综合考虑经济成本建立SMES-FCL磁体容量优化的多目标模型。采用NSGA-Ⅱ算法求解得到符合研究目标的容量优化方案,并与SMES进行性能对比分析,仿真结果表明SM ES-FCL相对于SM ES可提高超导磁体经济性。     

柔性直流输电技术在风电场并网中的应用探讨

柔性直流输电是在电压源换流器技术和全控型功率器件的基础上发展起来的,通过电压源换流器技术,可以控制系统中的无功功率、抑制并网公共点的电压波动。文章分析了电压源换流器（VSC）的基本模型,研究了换流站无功功率控制和电压控制策略对改善并网风电场电压稳定性的作用,阐述了风电场并网对电网的可靠性和稳定性等方面的影响。     

模块化多电平直流输电联网风电场时的低电压穿越技术

柔性直流输电并网方式对于大容量远距离海上风电场是一种较好的并网方案.针对模块化多电平直流输电(modular multilevel converter-HVDC,MMC-HVDC)应用于大规模风电场联网问题,分析研究了相应的MMC-HVDC稳态控制策略,仿真验证了其可行性.为保证当联网系统与交流系统的并网点发生不对称故障时风电场可以不脱网持续运行,设计了MMC-HVDC不对称故障期间的控制器,以将风电场与故障隔离并尽可能将功率传送至交流系统中,提高了风电场的低电压穿越能力,并在PSCAD/EMTDC中搭建的仿真模型上验证了此方法的可行性及有效性.     

多端柔性直流输电系统交流故障穿越仿真研究

针对多端柔性直流输电系统交流侧发生故障,直流系统与电网公共连接点电压也随之跌落的问题,文中提出了一种交流故障穿越技术来维持公共连接点电压稳定。根据公共连接点电压跌落程度增发相应的无功功率从而维持公共连接点的电压稳定,保证系统的有功功率传输。当公共连接点电压跌落程度较大时,增发的无功功率导致交流系统过电流,提出通过降低故障端的有功功率参考值,从而减小交流侧电流幅值,避免过电流的产生。同时,针对有功功率的减小将使系统的不平衡功率进一步增大导致直流电压发生较大波动的现象,通过定直流电压换流站根据直流电压的变化来消纳系统的不平衡功率,从而达到维持多端柔性直流输电系统直流电压稳定的目的。     

柔性直流与交流并列输电换流器交流故障穿越

柔性直流输电的故障穿越是电网安全稳定运行的重要内容,特别是交流侧低压故障时产生的较大短路电流对换流器件的危害一直是研究热点.针对1个风电场经交直流并联输电的系统,当直流输电的逆变端交流侧发生严重短路故障时,提出通过控制换流站的内环电流控制器的输入电流指令的限幅环节来抑制换流器出口的过电流,即低压故障时切换到小一级的限幅器限值,同时为了阻止从整流站而来的功率积累过剩,造成直流电压上升,设计了整流站运行方式自动切换控制器,使整流站输电功率减小,将功率转移到交流线路,以稳定直流电压.最后通过仿真验证,证明提出的方法在抑制交流短路大电流、稳定直流电压方面效果显著.     

用于离岸风场高压直流输电的并网型多电平拓扑研究(英文)

提出一种新型的风力发电变换器拓扑结构。可用于离岸型海上风电场,并可采用高压直流输电的方式接入电网。其中,离岸部分包括5个单元结构,每一个单元结构均由一个永磁同步电机(permanent magnet synchronous generators,PMSG)和一个三电平中点钳位(3-level neutral pointclamped,3L-NPC)变换器组成,通过最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法控制3L-NPC变换器,进而控制PMSG运行速度。离岸平台由半桥结构串联组成,用于平衡各离岸单元电压并控制总体直流侧电压为给定值。超高压直流电缆将被用于离岸侧和岸侧的功率传输。在岸侧,采用一种模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)实现直流到交流的逆变,并将系统接入电网。