定熄弧角控制器对直流输电系统的影响分析

为揭示直流输电系统分层控制中极控制层定熄弧角控制环节对系统运行特性的影响,分析了熄弧角指令值的变化对直流输电系统稳态运行工况、无功特性和换相失败的影响,并基于CIGRE直流输电标准测试系统,运用电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC对理论分析结果进行了仿真验证.结果表明,定熄弧角控制器能改善交直流输电系统运行的稳定性,维持系统无功平衡,保证逆变器关断裕度以阻止换相失败的发生.     

交流故障后MIDC系统的协调恢复策略

为了改善多馈入直流输电(MIDC)系统的恢复性能,提出了一种逆变侧低压限流单元(VDCOL)和熄弧角控制相结合的协调恢复控制策略.该策略首先优化各回直流子系统的熄弧角控制增益:稳态期间取较小值,暂态期间取较大值,使得改进后的熄弧角控制具有一定的自适应性,以减少逆变侧发生后续换相失败的几率.在此基础上再改进和优化各回直流子系统逆变侧的VDCOL控制:在原有VDCOL后增加延时环节和最小选择单元,并对延时环节的时间常数进行优化,使得改进后的VDCOL控制仅在故障恢复期间对电流指令进行渐变的延时,以消除暂态过程中各直流输电子系统间不良的相互作用.通过对南方电网的算例分析验证了该协调恢复策略的正确性和有效性.     

基于无功反馈控制的后续换相失败抑制方法

基于电网换相换流器的高压直流输电故障后的动态恢复过程与交直流系统间的无功交换强相关,持续的无功交换过程往往伴随着换相电压持续波动,进而可能引发后续换相失败.基于此,提出采用闭环反馈控制的无功控制方法以降低后续换相失败的风险.首先,利用实时仿真分析了采用典型低压限流(VDCOL)控制的直流系统故障恢复过程与无功交换的关系.其次,利用交直流系统的无功功率特性方程以及隐函数存在定理,分析了直流电流分别与无功交换和关断角之间的微增量关系,并据此提出无功反馈控制结构.然后,提出了用来替代VDCOL的直流电流实时计算方法,该方法同时考虑了无功交换平衡和定关断角二维约束,并通过闭环控制抑制了干扰偏差,控制精度更高.最后,仿真结果表明,所提方法可以减小直流系统发生后续换相失败的概率,改善系统的恢复性能.     

抑制特高压直流系统连续换相失败的非线性动态电流偏差控制

针对特高压直流系统(LCC-HVDC)系统中易发生连续换相失败的问题,提出了一种非线性动态电流偏差控制方法。该方法依据交流故障严重程度动态调整电流偏差控制运行曲线,并利用非线性曲线代替原一次线性曲线,提高熄弧角增量对电流偏差的灵敏度,增大实际熄弧角裕度,进而有效抑制直流系统连续换相失败。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提方法能有效抑制各种类型故障导致的连续换相失败,利于故障后直流系统的快速恢复。     

基于改进VDCOL的直流系统后续换相失败抑制策略

针对高压直流系统首次换相失败后在故障恢复期间的后续换相失败问题。以直流系统控制环节的动作逻辑为依据,将恢复过程划分为首次换相失败阶段（阶段1）、系统开始恢复阶段（阶段2）和电流偏差控制阶段（阶段3）,分析发现阶段3期间直流电流恢复量过大会引发后续换相失败。为此提出了一种低压限流控制改进策略,利用瞬时电压实时检测换流母线电压幅值,根据故障后换流母线电压大小动态调整VDCOL的最小电流指令值,减小电流偏差控制期间的直流电流恢复量,达到抑制后续换相失败的目的。最后,基于CIGRE标准模型的仿真测试结果验证了该策略在不同故障条件下对后续换相失败抑制的有效性。     

基于模糊控制的变斜率VDCOL控制器设计

高压直流输电系统发生换相失败时,可能引起系统后续的换相失败。为抑制后续换相失败的发生并加快系统的恢复速度,提出一种基于模糊控制理论的变斜率低压限流控制器(voltage dependent current order limiter,VDCOL)设计方案。该VDCOL控制器将常规VDCOL线性关系的静态恢复特性改变为变斜率的静态恢复特性,并且采用模糊控制理论构建了模糊VDCOL,将电压水平及其变化率作为输入量,经过模糊化、模糊推理运算、去模糊化得到输出指令,对电流进行有效的动态调节。在PSCAD软件中搭建两端直流输电系统模型,并与Matlab软件互联进行了仿真。仿真结果验证了该模糊VDCOL控制器在抑制系统后续换相失败及加快系统恢复速度方面的有效性。     

抑制直流后续换相失败的自适应触发角补偿控制

高压直流输电系统的后续换相失败对交直流混联电网的安稳运行带来严重影响。为降低后续换相失败的发生概率,本文结合首次换相失败后故障恢复过程中直流系统的功率恢复速度,并考虑交流故障严重程度,提出一种抑制直流后续换相失败的自适应动态调节触发角的控制方法。首先,分析了故障恢复过程中各电气量的变化规律以及后续换相失败发生的影响因素;然后根据直流功率恢复速度以及交流电压跌落程度,通过所提控制策略对故障期间逆变侧输出触发角进行动态调整,以增大换相裕度,从而抑制直流后续换相失败。最后,基于CIGRE标准测试模型对控制方法进行仿真验证。结果表明,采用所提自适应触发角补偿控制方法能够在一定程度上抑制后续换相失败的发生,有效改善HVDC系统的故障恢复特性。     

预测型定熄弧角控制及其改进策略EI北大核心CSCD

定熄弧角控制作为逆变侧基本控制环节,在抵御换相失败方面起到了重要作用。针对现有预测型定熄弧角控制故障期间熄弧角计算误差较大的缺点,提出了一种改进的预测型定熄弧角控制方法。该方法不仅计及了换相期间直流电流的变化,同时考虑到换相电压的变化,利用滑动平均滤波器和二阶广义积分器分别对直流电流和换相电压进行处理,用于各换流阀触发角的求解,取其中最小触发角作为定熄弧角控制的输出。通过PSCAD/EMTDC仿真对不同强度交流系统下系统的换相失败免疫因子进行测试,证明了改进后的预测型定熄弧角控制能更好地抑制换相失败的发生。     

有利于多馈入系统恢复的自适应变结构VDCOL控制

针对多馈入直流系统故障后难以快速恢复的问题,提出了一种基于模糊理论,并融合多馈入直流特性的自适应变结构VDCOL控制策略。该控制方法将模糊控制的非线性特性与VDCOL控制机理有效结合,同时将多条直流自身的强度和相互作用考虑在内,根据电压大小及其恢复水平对直流电流进行动态控制,协调系统的电压和功率恢复。仿真结果表明:该控制方法能够有效控制恢复期间的无功需求,抑制后续换相失败发生,加快系统的恢复,保证系统的安全稳定运行。     

基于改进VDCOL的多馈入直流系统连续换相失败抑制及协调恢复

为提高特高压直流多馈入系统连续换相失败抑制及恢复能力,分析了直流控制系统模块中低压限流环节(Voltage Dependent Current Order Limiter, VDCOL)的交流电压和直流电压这两种输入方式对于不同系统故障的控制效果。针对两种不同输入方式的VDCOL各自的优势,提出了一种改进的VDCOL模块。该模块通过设计合理的输入信号转换控制策略可有效抑制多馈入直流系统连续换相失败并提升其协调恢复速度。以某实际电网的特高压直流多馈入系统为例进行仿真研究,基于PSCAD/EMTDC仿真结果表明,所提方法可有效减少逆变阀组的连续换相失败次数、缩短系统故障恢复时间。