VSC-HVDC互联系统电压稳定控制策略

柔性直流输电系统具有有功无功可独立解耦控制的特点,使其不仅可以实现直流系统内有功的合理分配,还可以通过对无功的控制辅助所连接的交流系统以维持电压稳定。为充分挖掘电压源型换流站无功输出潜力,提高与之连接的交流系统的电压稳定性,作者提出一种基于VSC-HVDC互联系统的电压稳定控制策略。在两端柔性直流系统中,对整流站采用直流电压偏差斜率控制,逆变站采用定直流电压控制,按照无功优先模式设置电流限幅即以无功电流的大小决定有功电流的限幅值,分别针对整流站和逆变站设计有功电流动态限幅控制器,扩大无功电流限幅值。在不需要站间通信的情况下,将VSC-HVDC输电系统部分有功转换为无功,提高了换流站的无功输出能力,以此减轻扰动或事故端系统调整无功的负担。通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提控制策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的功率调整能力,提高了VSC-HVDC互联系统的交流电压稳定性。该控制策略为通过VSC-HVDC系统连接的交流系统的电压稳定问题提供了一种新的解决方案。     

VSC-HVDC供电无源电网的频率控制策略

向无源网络供电的柔性直流输电系统在送端交流电网故障下,由于限流器作用,会使受端交流电网出现功率缺额问题,进而影响受端电网的电压稳定性。通过分析有功功率不平衡量,研究影响直流电压变化的机理,获得扰动下直流电压变化与频率响应之间的映射关系,进而提出逆变站的频率控制策略;利用负荷频率特性调节,将故障信息通过频率传递给保护装置,提高了系统故障穿越能力。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:所提出的控制策略能够有效地提高VSC-HVDC受端系统的故障穿越能力。     

含光伏并网的弱交流系统低频振荡协调控制策略

基于中国太阳能的实际分布情况,大规模光伏电站往往接入短路容量较低且背景谐波含量较高的弱交流送端系统.光伏的大规模并网对末端电网阻尼特性产生显著影响的同时也为低频振荡的抑制提供了新途径.在此背景下,基于四机两区域系统建立送端电网接入大容量光伏的电磁暂态仿真模型,并利用TLS-ESPRIT算法辨识系统低频振荡特性.此外,分别针对光伏逆变器与SVG控制环节,提出利用带观测器的线性二次型最优控制方法在其各自控制回路设计附加阻尼控制器,实现对局部和全局低频振荡的协调控制.仿真结果表明,所提控制策略具有明显抑制效果,且能在一定程度内增大送端系统功率传输能力.     

基于Prony和稀疏特征值算法的区间低频振荡分析

稀疏特征值算法适用于大规模互联电网低频振荡分析，但初始参数的选择目前仍缺乏系统性方法．用Prony算法分析得到互联电网区间低频振荡模式的估计值作为稀疏特征值算法位移逆变换的初始位移点，可以快速、准确地计算出区间低频振荡模式，并为在相关机组上配置PSS以抑制弱阻尼的区间低频振荡模式提供了有力依据．华北-东北互联电网的低频振荡分析表明了该方法的有效性．     

基于Prony和稀疏特征值算法的区间低频振荡分析

稀疏特征值算法适用于大规模互联电网低频振荡分析，但初始参数的选择目前仍缺乏系统性方法.用Prony算法分析得到互联电网区间低频振荡模式的估计值作为稀疏特征值算法位移逆变换的初始位移点，可以快速、准确地计算出区间低频振荡模式，并为在相关机组上配置PSS以抑制弱阻尼的区间低频振荡模式提供了有力依据.华北-东北互联电网的低频振荡分析表明了该方法的有效性.     

基于模型预测控制的VSC—HVDC自适应控制策略

VSC-HVDC系统具有良好的自换相能力,可直接向无源网络和弱交流网络供电。提出一种基于有限控制集模型预测控制的VSC-HVDC系统逆变侧自适应控制策略,克服传统的双闭环控制存在的PI参数整定困难、动态响应能力差等问题,同时实现多控制目标及约束的逆变站自适应性控制。首先,推导VSC-HVDC系统在dq0坐标系下的离散数学模型,并据此给出逆变侧定交流电压控制的预测模型以及相应的多目标优化性能函数。接着,通过引入增量算子和反馈校正环节设计出改进后的多步模型预测控制策略,从而提高预测模型的参数鲁棒性。最后,通过对VSC-HVDC供电系统进行不同运行工况下的仿真对比分析,论证所提控制策略的可行性和有效性。     

一种基于虚拟惯量控制的非故障雷击多端柔直低频振荡平抑方法

多端柔直(Modular Multilevel Converter Multi-Terminal Direct Current,MMC-MTDC)系统输电线路多采用架空线形式，当换流站直流输电线路遭遇非故障雷击时，短时间线路内换流站直流电压、电流会出现幅值逐步衰减的高频振荡，继而可能导致直流侧后续发生低频振荡。针对雷击导致的换流站直流侧低频振荡问题，文中首先以振荡最为严重的受端直流电压控制站为研究对象，分析直流侧低频振荡机理，提出一种直流附加阻尼控制器优化方法，通过在电压外环加入虚拟惯性环节，提高系统惯性并抑制直流线路中电流振荡。最后，基于RT-LAB5600实时在线仿真平台，搭建四端MMC-MTDC系统仿真模型，验证了低频振荡理论分析的正确性，直流附加阻尼控制器的有效性。     

富水电地区电网低频振荡风险抑制策略

富水电地区电网,水电、风电等新能源电源众多,电网低频振荡特性复杂。针对这一情况研究了电网低频振荡影响机理,包括电网结构和运行方式对电力系统动态稳定水平的关联性。另外,通过菲利普-海富隆模型推导出机组参数对系统振荡阻尼影响机理,并提出了基于粒子群人工智能算法的富水电地区电网PSS参数优化方法。以恩施电网为例,仿真验证了采用新方法对恩施地区水电机组PSS参数进行优化后,可显著抑制低频振荡风险。     

含VSC-HVDC的混合MIDC系统强度计算及仿真分析

针对多馈入直流(MIDC)系统在受端交流电网故障易引发一回或多回直流换相失败,将电压源换流器高压直流(VSC-HVDC)引入到MIDC系统中,改善LCC-HVDC逆变侧母线电压特性。建立了考虑受端系统负荷特性的简单混合MIDC系统详细模型,可将此作为未来MIDC系统的一个子单元。理论推导了该模型的有效短路比(ESCR),提出了近似计算方法。最后借助于PSCAD/EMTDC仿真,分析了LCC-HVDC逆变侧发生三相短路,简单混合MIDC系统的动作特性;研究了逆变站在不同电气距离下,LCC-HVDC换相失败免疫性指标(CFII),并以CFII验证了近似计算方法的有效性。结果表明,混合MIDC系统有助于提高ESCR,增大CFII,减少换相失败几率。     

弱受端支撑的高压直流故障恢复优化研究

弱受端支撑的高压直流发生双极直流短路故障后,在恢复过程中会出现电压、电流及功率振荡甚至失稳现象,威胁系统稳定运行。首先分析了高压直流输电等值系统在全压和降压运行方式下的最大输送极限,指出受端弱同步支撑的高压直流在降压运行状态下可能突破运行极限,这是导致直流故障恢复振荡的主要原因。基于实时数字仿真软件RTDS分析整流侧最小触发角、定电流控制参数、低压限流控制参数、降压重启动幅值以及受端电网强度对改善系统恢复振荡的作用。研究结果表明:通过调整最小触发角、定电流控制、低压限流控制和降压再启动电压定值等环节参数,可以减缓直流功率恢复速率,有助于提升直流故障恢复过程中弱受端系统的稳定性。