适用于大规模风电并网的多端柔性直流输电系统控制策略
摘要：提出了一种适用于区域大规模风电并网的六端柔性直流输电系统,设计了该系统的协调控制策略,即送端电压源型换流器(VSC)采用交流电压控制、受端VSC采用直流电压下垂控制。以直流网络损耗最小作为优化目标,计算了系统稳态运行点。通过在PSCAD/EMTDC平台上搭建仿真算例,验证了所提出的系统控制策略可以自动跟踪风电功率波动并协调受端功率分配。通过设计系统启动和风功率波动及交流侧故障和换流器停运的仿真算例,验证了该六端柔性直流输电系统具有良好的功率调控能力和运行灵活性。基于直流电压—有功功率特性的VSC-MTDC协调控制策略
摘要：提出了一种用于大规模海上风电并网时电压源换流器型多端直流(VSC-MTDC)输电系统的协调控制策略。以典型的五端直流输电系统为例,提出了基于本地控制器的换流站间协调控制策略,基于直流电压-有功功率调节特性给出了辅助换流站的改进下降控制策略以及定有功功率控制(APC)换流站的改进控制策略,分析了两换流站的工作模式,根据直流网络的潮流分布和最大最小运行方式给出了辅助换流站和APC换流站参数选择的依据。最后,PSCAD/EMTDC仿真验证了在正常、主导换流站故障和辅助换流站故障工况下协调控制策略的有效性;仿真结果表明,该协调控制策略能够实现多端直流输电系统换流站间的有功功率分配,控制效果良好。适用于海上风电的多端口直流变电站及其主从控制策略
摘要：提出多端口直流变电站的拓扑结构,并建立了相应数学模型;该变电站可以实现不同类型、多电压等级的多送端海上风电场和多受端高压直流输电系统的互联,并实现直流潮流的集中调控。将多端口直流变电站应用于多电压等级海上风电并网,并提出多端口直流变电站的主从控制策略,利用直流变电站各端口的协调实现风功率波动时或任一端口故障时变电站的正常工作。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了含多端口直流变电站的多端直流试验系统仿真模型,并针对所提出的主从控制策略进行了稳态仿真分析和故障仿真分析,结果表明该策略能够保证多端口直流变电站的稳定可靠运行。±1100kV直流系统分层接入方式下的功率协调控制
摘要：结合±1 100kV特高压直流分层接入方式下受端连接多个交流系统的特点,建立了逆变侧各换流器的附加功率—电压控制,通过独立控制各换流器触发角实现对其输送功率的独立调节。同时,为了减少在紧急功率控制过程中各换流器发生换相失败的可能,提出最优功率比的概念,将整流侧阶梯式功率提升指令按最优功率比进行预估,并分配给逆变侧各换流器的附加功率—电压控制,实现对逆变侧各换流器提升功率的协调控制。基于PSCAD仿真平台,采用±1 100kV特高压直流系统逆变侧分层接入500kV/1 000kV交流系统的仿真系统进行验证。结果表明,附加功率—电压控制器能够实现对换流器输送功率的独立控制,有利于发挥分层接入方式下潮流分布可控的优势。功率协调控制策略在紧急功率控制时能够将直流功率合理分配给各换流器,有利于充分利用各换流器输送功率的能力,并减小换流器发生换相失败的可能。风电场柔性直流输电的故障穿越方法对风电机组的影响
摘要：柔性直流输电(VSC-HVDC)系统是大型风电场并网的较好选择,当发生交流系统故障时,故障穿越控制器可维持该系统的稳定性。然而,控制器会对风电机组造成一定影响。针对大型风电场VSC-HVDC系统接入的故障穿越问题,文中首先在PSCAD/EMTDC中建立了含有普通异步/双馈风电场详细模型的两端VSC-HVDC系统仿真模型,并验证了升频法和降压法两种典型的故障穿越方法。然后进一步研究了不同类型风电机组在不同的故障穿越方法下的特性和差异,从而得出风电场VSC-HVDC系统的故障穿越方法对风电机组的影响规律。研究得出的结论可以为不同类型的风电机组接入VSC-HVDC系统时故障穿越方法的选择提供一定的参考依据。考虑频变参数和直流控制的直流输电系统线路故障解析
摘要：提出了考虑频变参数和直流控制的直流输电系统线路故障时域解析方法,为直流线路故障分析与故障检测提供了解析基础和实用工具。首先,建立了直流输电系统线路故障的复频域模型,推导了故障电气量的复频域表达式。继而,根据故障行波沿直流线路的传播规律,提出了频变参数的惯性等值模型;根据直流线路故障后直流控制系统的动作规律,提出了直流控制的比例—积分等值模型。进一步,基于频变参数和直流控制等值模型,对复频域故障电气量进行拉氏反变换得到时域表达式,并对解析结果与EMTDC仿真结果进行比较,相关结果验证了所提出的解析方法的有效性。最后,探讨了故障解析可能的工程应用场景,以直流线路行波保护为例进行了具体分析,分析结果表明故障解析具有良好的工程应用价值。模块化多电平柔性直流输电系统的启动策略
摘要：分析了阀侧接地与不接地两种模块化多电平柔性直流输电系统(MMC-HVDC)拓扑结构的充电过程,根据其不同的充电回路分析了直流电压以及桥臂子模块电压和的充电稳态值。提出了调制波预跟踪策略,即在解锁前实现调制波与阀侧电压的跟踪,为减少解锁时带来的冲击电流做好准备。针对定直流电压站与定功率站,分析了解锁时冲击电流的来源,设计了相应的解锁策略,通过主动充电方式以提高子模块在充电阶段的电容电压,有效地减少了在解锁时带来的冲击电流。最后,在PSCAD上搭建了两端MMC-HVDC模型,仿真结果验证了所述策略的有效性。交直流互联系统对距离保护动作特性的影响分析及对策
摘要：交直流互联系统换相失败时引起的电磁暂态过程与纯交流环境时不同,从而对交流工频量的距离保护的动作行为产生影响。通过引入象限的概念,分析了换相失败期间逆变器交流侧等值工频电流的暂态特性,然后详细研究了考虑零序补偿电流下换相失败对距离保护的具体影响,分析结果表明,换相失败对距离保护的影响主要与故障位置以及过渡电阻的大小有关;并提出了基于零序方向元件及基于测量电抗变化的"纵续"动作的解决措施。大量的PSCAD/EMTDC仿真结果验证了结论的正确性。模块化多电平柔性直流换流器阀组本体保护的设计
摘要：换流器阀组是柔性直流输电系统的关键设备。文中介绍了模块化多电平换流器阀组的基本原理和组成结构,基于舟山五端柔性直流输电工程对阀组过电流和过电压故障进行了仿真、分析研究,提出了阀组保护的关键需求,以此为基础构建了由子模块控制电路、阀控系统及柔性直流控制保护系统组成的多层次的完整的阀组本体保护系统及保护策略,提出了系统性的过流保护策略和系统性过电压判据,有效提高了阀组的过电流、过电压穿越能力。阀组保护系统及保护策略经过了±6kV两端柔性直流输电系统的试验验证和舟山、南澳工程现场试验的验证。特高压直流输电系统并联融冰运行方式的控制保护策略
摘要：介绍了并联融冰运行方式的拓扑结构,分析了现有并联融冰运行方式的控制策略,基于成熟的单阀组控制理论和策略,提出了一种将两个并联的换流器进行统一控制的新型控制策略,详细阐述了该控制策略的实现方法。全面梳理了并联融冰运行方式对直流保护功能的影响,分析了相关保护功能的应对策略,然后对关键保护功能提出了新的保护判断逻辑。新的控制保护策略通过了实时数字仿真器(RTDS)仿真试验和现场调试试验,验证了其可行性和可靠性。适用于多端柔性直流输电系统的直流潮流控制器
摘要：重点关注适用于多端柔性直流输电系统的直流潮流控制技术,在分析已有直流潮流控制技术基础上,文中提出了一种适用于多端柔性直流输电系统的线间直流潮流控制器,其具有结构简单、所需元器件少以及无需外部电源等优点。对一个包含该线间直流潮流控制器的三端环网式直流输电系统进行研究,分析了该控制器的工作原理及运行特性。在PSCAD/EMTDC中搭建了该系统的仿真模型,对其进行稳态、动态以及故障情况下的仿真验证。仿真结果表明,该线间直流潮流控制器在多种工况下都可以有效地实现直流潮流控制,并保持良好的稳定性。基于电弧电压的混合型直流断路器
摘要：混合型直流断路器同时具有传统机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速关断的动态特性,多端直流输电网络很大程度上依赖于直流断路器技术的发展。文中提出了一种基于电弧电压的混合型直流断路器,推导了电流换流物理过程的数学关系。通过有限元分析软件,进行了关键部件——电磁斥力机构高速开关的仿真计算。在以上基础上进行了1kA/15kV直流断路器样机的设计研制,试验结果表明,该样机的电弧最大换流能力为3kA,电流从高速开关向固态开关转移的过程呈指数关系,与理论推导相符。该样机能够在5ms内分断10kA短路电流,分断时间主要取决于高速开关开断速度以及电弧电压大小。基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器参数设计
摘要：研究了基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器。采用电力电子复合开关,以降低高压混合式直流断路器的电力电子功率器件串联数量;采用特殊设计的限流电路,在故障发生时抑制短路电流的上升速率,并可在线路断开后自行释放能量,避免感应过电压的产生。同时,对限流式混合直流断路器的参数设计原则及复合开关的配置方法进行了详细的推导,并对其正确性进行仿真验证。仿真结果证明,采用文中所述方法进行限流式混合直流断路器的设计,不仅可以在直流电路发生短路故障时有效限制短路电流上升率,降低短路电流开断难度,还可以显著减少器件串联数量,从而达到降低装置体积与成本的目的。混合直流输电系统的参数优化方法
摘要：混合直流输电系统结合了传统电网换相换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)的优点,具有广泛的应用前景。文中针对整流侧为LCC换流站、逆变侧为VSC换流站的混合直流输电系统,介绍了单极型、伪双极型、双极型3种不同混合直流结构的特点及应用场合。考虑到混合直流输电系统的主电路参数和控制系统参数对系统的运行特性都有直接的影响,提出了一种可以同步优化主电路和控制系统参数的方法。首先,重点阐述了系统参数中直流平波电抗器L和直流电容器C的参数设计原则,然后基于Simplex算法对LC参数以及两侧控制器比例-积分的参数进行了优化。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下搭建了混合直流输电系统的模型,仿真结果表明,使用Simplex算法对系统参数进行优化后,其运行特性将得到改善,从而验证了所提出的参数设计优化方法的有效性。含多分布式电源独立微电网的混合控制策略
摘要：针对独立微电网系统中众多的风力发电机组、柴油发电机组和蓄电池储能系统之间的复杂协调控制问题,提出了一种基于对等控制和集中控制相结合的独立微电网混合控制策略。在对等控制方法中,设计了"经济输出功率限制"模块及其算法,改进了柴油发电机组的有功频率特性,提高了多台柴油发电机组并列运行时的经济性和灵活性。基于集中控制的微电网中央控制中心从系统全局的角度对系统中各台风力发电机组和柴油发电机组的解并列、蓄电池储能系统的充放电等离散控制活动进行权衡优化,保证独立微电网系统的经济稳定、灵活高效运行控制。仿真分析了独立微电网系统在不同情况下的运行控制结果,验证了所提方法的有效性。基于反推算法的双馈感应风力发电机直接功率控制
摘要：为提高双馈感应风力发电机的控制性能,提出了一种基于反推算法的直接功率控制(BSDPC)策略。讨论了在平衡电网条件下BS-DPC的基本原理,以及不平衡电网条件对BS-DPC的影响,并提出了针对不平衡电网条件的BS-DPC新的控制目标和改进控制策略。在平衡电网条件下,对双馈感应风力发电机基于传统查询开关表的直接功率控制(LUT-DPC)、矢量控制(VC)和BSDPC进行了仿真和实验研究,结果证明,BS-DPC在继承了LUT-DPC优异动态性能的同时,可获得恒定开关频率,并减小电流谐波和功率波动,具有良好的稳态性能;不平衡电网条件的仿真和实验研究同样证明了改进BS-DPC策略的正确性和有效性。基于Crowbar保护的双馈感应发电机暂态特性与参数设计
摘要：双馈风力发电系统中,Crowbar(撬棒)仍是实现低电压穿越的常用方案之一,传统的分析方法忽略了定、转子磁链间的耦合,会带来较大的分析误差并遗漏一些暂态特性。从双馈感应发电机的数学模型出发,通过分析端口电压发生对称跌落、投入Crowbar后双馈感应发电机的暂态过程,推导出了定子磁链、定子电流、转子电流的解析表达式,并在表达式的基础上分析了各暂态量的幅值和变化规律等特性。在MATLAB/Simulink中建立了双馈感应发电机的仿真模型,结果证明了表达式的准确性。从复杂的数学表达式中抽离出Crowbar阻值与暂态特性的关系,分析了不同的Crowbar阻值对于故障期间系统的功率、电磁转矩的影响,并结合转子电流峰值计算及直流母线电压钳位效应的限制,给出了一种Crowbar电阻取值方案,该方案将有助于实际工程中选取合适的Crowbar参数。基于双馈风电机组的变下垂系数控制策略
摘要：对双馈风电机组采用传统的固定下垂系数控制策略时,不能根据风速的变化自适应调整风电机组的实时可用容量。若下垂系数设定偏小,将导致风电机组过度响应,造成系统频率二次跌落,同时发电机转速不能恢复;若下垂系数设定偏大,将无法充分发挥风电机组的频率响应能力。针对此问题,提出了变下垂系数控制策略,即在低、中风速区,将纯机械减载容量和可利用转子动能的总和作为机组可用容量整定下垂系数;而在高风速区内,则以纯机械减载容量整定下垂系数的策略。仿真结果表明,所提策略可有效提升双馈风电机组的频率响应能力,防止双馈风电机组发生过度响应,有利于双馈风电机组的稳定运行。
