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直流电压稳定与功率协调控制是保障基于电压源换流器的多端直流输电(VSC-MTDC)系统安全运行的关键因素.传统下垂控制虽凭借无需通信、可靠性高等优势在 VSC-MTDC 系统中获得广泛应用,但其固有的功率分配精度不足和直流电压偏移问题亟待解决.首先研究传统下垂控制对功率分配特性的影响机理,并构建 VSC-MTDC 系统的等效电路模型,重点探讨输电线路阻抗在功率分配中的作用.在此基础上,提出一种基于实时功率裕度评估的自适应下垂系数调整策略,通过动态修正控制参数实现不平衡功率的合理分配,同时有效抑制直流电压偏差.利用 PSCAD/EMTDC 仿真平台构建五端VSC-MTDC 系统进行仿真分析,验证了所提控制方法的有效性.
传统下垂控制直流电压无差调节
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高新能源渗透率电网存在惯性下降、频率响应能力薄弱的问题,亟须挖掘新能源参与电网频率支撑的潜力.提出一种双馈风机-储能系统多时间尺度下的联合频率支撑控制策略.首先基于多时间尺度上的频率响应特性,并对双馈风机(doubly fed induction generator,DFIG)和储能接口电压源换流器(voltage source converter,VSC)分别设计改进控制策略,使两者能够充分发挥自身惯性响应和频率调节能力,在多时间尺度上提供频率支撑,同时解决惯性响应在频率恢复过程中造成频率二次跌落的问题.计及DFIG和储能装置参与频率支撑时的设备特性,提出双馈风机-储能系统多时间尺度下的联合频率支撑控制实现逻辑,避免了频繁跟踪频率调节导致的设备损伤.基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证所提控制策略在提升风机-储能系统频率支撑能力方面的有效性.
频率支撑风机-储能系统多时间尺度改进控制策略联合控制
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针对高比例新能源接入背景下交流电网传输效率与稳定性不足的问题,提出一种基于成本-稳定均衡控制的柔性直流构网系统优化运行方法.首先,结合经济性、稳定性需求,构建计及运行成本和系统稳定性的多目标优化指标体系;其次,提出基于成本-稳定均衡控制的电压源换流站控制方法,建立含电压源换流器的柔性直流构网系统多目标潮流优化模型;再次,提出基于知识驱动的多目标水母搜索算法,并在下垂控制中根据换流站功率裕度和能效损耗进行改进,实现分区成本、网络损耗、电能质量及系统稳定性的协同优化;最后,搭建仿真模型并对所提方法进行验证.实验结果表明:所提方法可显著提升系统效率和稳定性,且具备较强的抗噪声能力.
多端柔性直流输电多目标潮流优化下垂控制多目标水母搜索算法
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随着新能源大规模接入电网,潮流分布不均问题日益凸显,严重影响电网可靠性与灵活性,故急需能够提升电网潮流动态控制能力的手段.首先,文中针对线路潮流分布不均,需要频繁调控潮流的应用场景,提出一种基于三电平中点箝位(neutral point clamped,NPC)型逆变器的新型混合潮流控制器(hybrid power flow controller,HPFC),结合移相变压器(phase-shifting transformer,PST)大幅离散调节与三电平 NPC 小范围柔性调节的特点,实现对潮流大范围的精确控制.然后,理论分析 PST与三电平 NPC 的工作原理,提出一种二者相协同的控制策略,并确定HPFC 的整体运行方式与工作范围.最后,以 220 kV双回线路为应用场景,在 PSCAD/EMTDC 平台仿真验证所提新型 HPFC 控制策略的有效性及其对潮流的控制能力.结果表明,所提新型 HPFC 能有效优化传统两电平电压源换流器(voltage source converter,VSC)输出谐波含量较高的缺陷,实现对潮流的大范围柔性控制,且针对目标潮流频繁变化的动态场景,HPFC 也能快速精确地作出响应.
混合潮流控制器(HPFC)移相变压器(PST)三电平中点箝位(NPC)型逆变器潮流控制比例积分(PI)控制查表法
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柔性直流系统的架空线路部分时常发生接地故障等一系列故障,为保障电压源换流器型直流输电(Voltage Source Converter HVDC,VSC-HVDC)系统的可靠运行,对故障进行准确定位尤为重要.提出一种附加自振回路的柔性直流输电线路故障测距新方法,该方案从无功功率与线路电感电容的相关性出发,在直流大电容上附加一个能够在跳闸后重新并入系统的自振回路,并利用回路提供的无功功率、电流以及自振频率作为判据.通过测量所得的线路无功以及电流得到感抗的数值.并通过求平均值处理得到电感数值来进行故障测距.最后利用PSCAD\EMTDC软件搭建了仿真模型,仿真验证了所提方案不受过渡电阻的影响,能够有效地进行故障测距,且该方案仅需使用单端量进行测距,可以满足柔性直流输电线路的故障测距要求.
接地故障VSC-HVDC自振回路故障定位自振频率直流输电线路
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针对实时仿真中电压源型换流器(voltage-source converter,VSC)采用传统伴随离散电路(associated discrete circuit,ADC)模型因虚拟功率损耗导致的仿真精度下降问题,提出了一种双模恒导纳方法.首先,通过分析开关状态切换过程中等效储能突变机理,揭示了高频PWM调制下虚拟损耗累积规律.其次,根据解锁和闭锁时开关动作的特点,依据提出的半隐式解耦方法构建了解锁状态下的换流器恒导纳模型,在维持恒定导纳矩阵的同时消除了虚拟损耗;闭锁状态下因为开关切换次数较少,则保留传统ADC模型.仿真验证表明:所提换流器模型在解/闭锁工况下虚拟功耗小,仿真精度高,且状态切换过程无数值振荡.
电压源换流器实时仿真ADC恒导纳虚拟功率损耗半隐式解耦
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柔性直流系统电压源换流器(VSC)具有快速功率调节能力,可为受端电网提供频率支撑.该文在构网型虚拟同步机控制框架的基础上,针对系统模型未知的场景,提出了一种基于积分强化学习和主动负荷扰动补偿的 VSC 综合频率控制方法.首先,推导虚拟同步机控制的 VSC与目标电网的等效模型,并对系统的振荡模态进行分析,为了抑制反相频率振荡,引入基于二次型性能指标的最优频率控制方法;其次,设计了基于脉冲摄动激励的策略迭代型积分强化学习算法,用于实现无模型最优频率控制问题的在线高精度求解;然后,为了提高 VSC 对负荷扰动的主动响应能力,实现快速二次调频,设计了降阶的负荷扰动观测器和相应的补偿控制;最后,搭建了两个仿真测试系统,对综合频率控制方法的性能进行验证.仿真结果表明,所提方法能有效抑制负荷扰动引起的频率与功率振荡,提高系统的动、稳态性能.
柔性直流输电构网型控制虚拟同步机积分强化学习负荷扰动补偿
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随着国内外大容量远距离海上风电的开发,采用基于电压源换流器(VSC-HVDC)的柔性直流送出方式具有更大的经济优势.本文在介绍海上风电柔性直流送出拓扑的基础上,优化了海上站电压频率的控制策略,提出了海上站交流系统自动控制、联结变在线投退和最后断路器保护功能核心控制策略.通过搭建的海上风电柔性直流送出仿真试验平台,充分验证了海上风电柔性直流送出系统核心控制策略的正确性.
换流器海上风电柔性直流断路器在线投退
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针对现有主动式谐波阻抗测量孤岛检测方法存在检测盲区、难以区分系统扰动与孤岛状态、缺乏探测信号频率选择依据的问题,提出一种探测信号频率的选取方法,旨在放大孤岛特征,提高孤岛检测灵敏度.首先,建立分布式光伏并网系统相关元件的阻抗模型;其次,分析系统并、离网状态下,并网点处0～1 000 Hz频带内的阻抗-频率特性,进而得出在0～1000 Hz频带内的低频区段,并网阻抗与离网阻抗之间存在明显差异,以此作为探测信号频率选取依据;最后,通过间歇性注入特征频率信号来识别并网点在特征频率下的阻抗参数,实现孤岛检测.所提方法通过电压源换流器型并网逆变器注入扰动,无需额外注入设备.仿真结果表明:所选频率下的谐波阻抗在孤岛前后有明显差异,基于所提选频方法的谐波阻抗测量法能有效检测出孤岛.
孤岛检测特征频率选取阻抗-频率特性主动探测
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提出一种基于容量灵敏度的构网型换流器配置方法,在宽频范围内考虑换流器落点差异的影响.首先,基于回比矩阵的关键特征值衡量系统的稳定裕度.其次,计算关键特征值对不同落点构网型换流器的容量灵敏度,基于灵敏度筛选系统的薄弱节点,所述薄弱节点在构网型换流器的选址规划中具备更高的优先级;最后,通过仿真算例验证所提方法的有效性.
新能源电力系统稳定性电压源换流器容量灵敏度选址规划
