多端柔性直流输电

摘要： 多端柔性直流输电系统有功优化分配对交直流系统运行的经济性有很大的影响。建立了一种多端柔性直流输电系统日前优化调度模型,以一天交直流系统总网损最小为优化目标,考虑电压源换流站功率调节范围、调节次数、功率状态的最小持续时间限制和静态安全约束,最后应用遗传算法求解模型。通过IEEE 39节点系统进行验证,优化所得多端柔性直流输电系统有功功率计划曲线,可以有效降低交直流系统总网损,提升系统运行的经济性,同时保证系统运行的安全性。

摘要： 下垂控制因其对通信的要求不高、可靠性高而在多端柔性直流输电中广泛应用。但是传统的下垂控制中下垂系数固定,尤其在系统功率波动较大时,容易导致换流站过载,并且直流线路上的电阻还会影响下垂控制换流站的有功功率分配。针对此类问题,提出了一种考虑线路电阻影响的自适应下垂控制。首先,分析在下垂控制下的多端柔性直流输电系统等效电路,推导出考虑线路电阻影响的下垂系数整定方法。然后在整定方法中用换流站的功率裕度比取代固定的功率分配比例系数,实现下垂系数的自适应调节。最后在PLECS上搭建仿真模型,对不同工况进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。

摘要： 针对新疆环塔里木盆地的风能、光伏新能源送出现状,提出采用多端柔性直流输电方式进行新能源外送。从电压等级的选择、柔性直流与高压交流、传统直流输电方式对比,分析环塔地区新能源外送采用柔性直流输电方式的可行性。针对环塔新能源柔性直流送出,设计送端、受端各换流站的控制方式和对环塔交流电网等值建模。最后通过PSCAD/EMTDC搭建送端风电场、光伏电站和受端环塔750 kV交流电网仿真模型,并将其组成三端柔性直流系统实现环塔盆地新能源的消纳,通过仿真分析动态特性,验证可行性。

摘要： 为了解决多端柔性直流输电系统中传统下垂控制无法兼顾功率分配与直流电压稳定的问题,提出考虑双影响因子的自适应下垂控制策略,即引入基于功率裕度和基于直流电压偏差的两个自适应系数,当电压偏差较小时,控制目的以合理分配功率为主;当电压偏差较大时,控制目的以减小电压波动为主。利用PSCAD/EMTDC平台搭建了四端柔性直流输电仿真系统,验证了所提策略的正确性和可行性。

摘要： 直流电压稳定是多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统控制的关键问题之一。针对传统下垂控制策略参数不易整定、控制精度低、难以应对多种工况等缺点,本文提出一种自适应下垂控制策略,首先结合系统潮流分析结果和换流站功率分配设计下垂系数稳态值,并依据换流站本地电气量引入自适应改变下垂参数的控制律,使下垂系数可根据不同工况进行调节优化,并有效降低暂态过程中的功率振荡。在PSCAD/EMTDC中搭建四端VSC-MTDC模型进行算例验证,仿真结果证明,本文所提改进自适应下垂控制策略能有效提升换流站在不同工况下的性能,提升系统的灵活性和可靠性。

摘要： 在传统附加频率控制策略下,多端柔性直流(VSC-MTDC)系统调节交流侧频率易引起较大的直流电压波动。文章提出一种基于虚拟惯性频率调节的VSC-MTDC系统自适应下垂控制策略。首先,通过虚拟惯性频率调节控制,建立直流侧电压与交流侧频率的联系,使VSC-MTDC系统为交流电网频率提供惯性响应,提高系统频率稳定性。其次,考虑换流器的调节裕度,并引入直流电压影响因子,使下垂系数随着直流电压偏差实时变化,由此建立有功功率、直流电压和交流侧频率三者之间的耦合关系,实现VSC-MTDC系统对频率提供惯性支撑,同时保障直流电压稳定。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台建立四端VSC-MTDC输电系统,并选取交流电网负荷减少、负荷增加和发生瞬时短路故障3种工况,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

摘要： 规模化海上风电经多端柔性直流输电(VSC-MTDC)接入的低惯量系统存在同步发电机(SG)占比小、惯量水平低、功率互济能力弱等问题,为此提出一种VSC-MTDC与海上风电协调配合的低惯量系统频率稳定综合控制策略。首先将含原动机-调速环节的SG聚合为单机系统频率响应模型,构建换流站的虚拟系统频率响应(VSFR)控制器,并借助劳斯稳定判据分析经典参数下VSFR闭环控制的稳定性。然后针对海上风电并网系统功率支援能力不足导致的VSC-MTDC电压越限问题,设计适用于多风速场景的双馈风机附加桨距角与转速控制,通过调整海上风电出力对低惯量系统进行支援,提高海上风电并网系统功率互济能力,保障VSC-MTDC安全运行。最后在海上风电经三端柔性直流输电接入的低惯量系统中对所提控制策略进行分析验证。结果表明:所提控制策略的频率响应和功率支援能力强,可提高低惯量系统的频率稳定性。

摘要： 在含海上风电场的基于电压源换流器的多端直流(VSC-MTDC)输电系统中,为提高陆上电网的频率响应能力,传统附加频率控制策略会同时启动系统中的电压源换流器(VSC)来参与频率调节,这导致频繁的小扰动下,海上风电场中的风机总是偏离其最大功率点跟踪状态.为此,文中提出了一种无需通信的场网联合顺序控制方法.该方法可通过直流电压和频率阈值的判断,按照陆上电网电源到网侧VSC再到场侧VSC的顺序逐次启动系统中的调频设备,仅当扰动较大使直流电压超过阈值时,风机才参与陆上电网频率调节.与"同时"控制相比,该控制方法可显著降低频率调节对风机运行状态的影响.最后,通过一个含海上风电场的四端VSC-MTDC系统验证了所提控制方法的有效性.

摘要： 以某地区多端柔性直流输电系统的短路故障为例,详细分析了该短路故障的发生原因,并根据短路判据和相应的隔离逻辑与重启动逻辑,运用直流侧极对极短路故障的穿越控制方法,实现了故障隔离和系统恢复运行,有效解决了短路故障问题,可为今后类似工作的开展提供参考和借鉴.

摘要： 多端柔性直流输电(MTDC)大多采用模块化多电平换流器(MMC)作为其电压源换流器.此处在多电平换流器控制系统中采用母线电压-有功功率(Udc-P)下垂控制策略,针对传统下垂控制中因为固定下垂系数无法实现系统灵活调节、有功功率分配不合理、直流电压偏差等问题,此处采用自适应下垂控制方案,根据电压偏差自动调节下垂系数.为了维持母线电压稳定,此处分析功率波动对电压动态响应性能的影响,提出一种电压扰动观测器,来提高控制系统鲁棒性.将上述策略通过实时数字仿真(RTDS)实验平台来验证所提方案可以有效提高MTDC系统MMC控制性能.

摘要： 直流电压稳定是多端柔性直流输电安全可靠运行的关键因素.本文在基于模块化多电平多端柔性直流输电基础上,分析了基于直流电压偏差的带功率分配的直流电压控制策略工作原理及作用,设计了带功率分配定直流电压控制策略,实现了多站共同控制直流电压,解决了控制直流电压站之间的功率分配问题,同时任一换流站退出运行,其余健全站在工况允许范围内继续稳定运行.最后搭建了一个基于MMC的四端VSC-MTDC模型,仿真结果表明所设计的多端柔性直流输电协调控制策略具有良好的稳态和动态性能.

摘要： 介绍了南澳跨海多端柔性直流输电示范工程的建设背景、系统接入方案、换流站电气主接线、总平面布置方案和控制保护方案等.该工程是世界上第一个多端柔性直流输电工程,其建成将提高岛上风电的外送能力,为今后多端柔性直流输电工程的开展打下良好的基础.

摘要： 风电、光伏等可再生能源大规模接入消纳是我国电网发展过程中亟待解决的问题.可再生能源出力的不确定性和波动性是影响高比例可再生能源区域电力送出和稳定运行的主要因素.尤其对于电网比较复杂的区域,可再生能源占比高会给电网规划和运行带来很大问题.为抑制高比例可再生能源波动性及出力不确定性对电网稳定性和送出能力的影响,可通过柔性输电技术灵活控制潮流和动态无功控制支撑电压稳定.以云南电网为背景,设计了楚雄大理地区的柔性多端直流联网方案,并给出了控制策略.仿真结果表明,柔性多端输电技术可增强地区电网的稳定性,并大大提高地区电网的送出能力.

摘要： 多端柔性直流输电(multiterminal direct current power transmission based on voltage source converter,VSC-MTDC)因其灵活的控制能力,在输配电领域具有广阔的应用前景.但是,当系统潮流运行点发生大范围变化时,传统线性化控制器的控制性能可能会发生恶化.针对这一问题,本文提出了一种基于微分几何状态反馈精确线性化理论的控制策略.借助能量函数的形式选择恰当的输出函数,通过基于李导数的坐标变换将VSC的非线性数学模型转换为线性系统,采用极点配置的方法求取该线性化系统的控制律,并针对主换流站和从换流站分别设定了其控制参考值.最后,本文在PSCAD/EMTDC平台上进行了仿真验证,其结果表明,利用状态反馈精确线性化的VSC-MTDC潮流控制策略可以获得比传统线性化控制器更好的控制效果.

摘要： 提出了基于多点电压控制的四端MMC柔性直流系统下垂控制策略,使各换流站之间无需快速通信就能自动协调.同时,设计实现了包含该控制策略的四端MMC柔性直流控制装置,并与RTDS实时仿真器闭环联接,构成四端MMC柔性直流实时仿真试验研究平台.仿真试验结果验证了所提出的基于多点电压控制的柔性直流系统下垂控制策略的有效性和正确性.

摘要： 提出了基于多点电压控制的四端MMC柔性直流系统下垂控制策略,使各换流站之间无需快速通信就能自动协调.同时,设计实现了包含该控制策略的四端MMC柔性直流控制装置,并与RTDS实时仿真器闭环联接,构成四端MMC柔性直流实时仿真试验研究平台.仿真试验结果验证了所提出的基于多点电压控制的柔性直流系统下垂控制策略的有效性和正确性.

摘要： 提出了基于多点电压控制的四端MMC柔性直流系统下垂控制策略,使各换流站之间无需快速通信就能自动协调.同时,设计实现了包含该控制策略的四端MMC柔性直流控制装置,并与RTDS实时仿真器闭环联接,构成四端MMC柔性直流实时仿真试验研究平台.仿真试验结果验证了所提出的基于多点电压控制的柔性直流系统下垂控制策略的有效性和正确性.

摘要： 提出了基于多点电压控制的四端MMC柔性直流系统下垂控制策略,使各换流站之间无需快速通信就能自动协调.同时,设计实现了包含该控制策略的四端MMC柔性直流控制装置,并与RTDS实时仿真器闭环联接,构成四端MMC柔性直流实时仿真试验研究平台.仿真试验结果验证了所提出的基于多点电压控制的柔性直流系统下垂控制策略的有效性和正确性.

摘要： 本申请涉及一种柔性多端直流输电系统及其直流故障穿越方法、控制装置和存储介质。柔性多端直流输电系统包括多个换流站，换流站之间连接有直流输电线路，直流输电线路两端设置有直流转换开关，柔性多端直流输电系统的直流故障穿越方法包括：响应于直流故障指令，控制各换流站进入降压限流状态，以降低故障电流；若第一目标直流输电线路的电流小于直流转换开关的最大可开断电流，则控制第一目标直流输电线路两端的直流转换开关断开，以将第一目标直流输电线路的电流降低为零；第一目标直流输电线路为与直流故障指令对应的直流输电线路；将各换流站的工作状态恢复为进入降压限流状态前的工作状态。该方法可低成本、快速、可靠地实现直流故障穿越。

摘要： 本发明提供了一种用于多端柔性直流输电应用的多端口模块化多电平变换器，由(2n+1)个级联变换器组成，每个级联变换器由三个桥臂组成，每个桥臂由N个子模块和相应的桥臂阻抗串联而成；所述多端口结构MMC中(2n+1)个级联变换器共形成(2n+1)个中性点，从级联变换器0的中性点引出直流输电线路正极母线，从其余2n个级联变换器的中性点分别引出2n条负极直流输电线路，可以产生2n条直流输电线路。本发明的桥臂能够复用，从而实现了整体功率器件数量的减小、损耗和电容总量的减小，并能够在不采用高压直流断路器的情况下，通过变换器自身的直流故障阻断能力实现对任意故障线路的阻断而不影响其它输电线路的正常运行。

摘要： 本发明公开了属于电力系统继电保护领域中一种多端柔性直流输电系统直流侧故障定位系统及方法。所述系统包括数据采集模块，故障定位模块，直流侧故障保护模块，结果输出模块。所述保护方法包括以下步骤：当直流侧线路故障发生后，换流站的低电压过电流保护启动，发出换流站闭锁信号；然后利用双曲正切函数相位突变特性进行故障定位；根各桥臂子模块闭锁，据故障电流是否衰减完毕的判据清除直流故障电流；故障线路被切除后，非故障线路上的开关重合。本发明利用故障点与参考点相匹配时函数相位突变的特征进行故障定位，解决了传统方法无法通过判断相应直流线路是否带电以启动重合闸的问题，且能够快速切除故障线路，保障非故障线路正常运行。

摘要： 本发明公开了一种多端柔性直流输电系统中线路投入直流网络的方法，包括：确定与待投入直流线路相连的非运行状态的换流站；闭合所述待投入直流线路与所述换流站之间的开关装置，以使所述换流站带着所述待投入直流线路空载电压启动并解锁；判断所述换流站的直流电压是否稳定；当所述换流站的直流电压稳定时，闭锁所述换流站，并闭合所述待投入直流线路对侧的开关装置；重新解锁所述换流站，完成所述待投入直流线路的投入。本发明所提供的多端柔性直流输电系统中线路投入直流网络的方法，能够实现直流线路的带电投入。

摘要： 本发明公开了一种直流电流反馈的多端柔性直流输电系统解耦控制方法，解耦控制方法是在多端柔性直流输电系统所涉及电压源换流站控制器中引入流进电压源换流站的直流侧电流Id负反馈，将流入系统中任意一个电压源换流站i的直流电流Idi通过反馈增益Kdi和Kqi分别叠加到任意一个电压源换流站i的换流阀PWM调制信号的d轴分量和q轴分量中，对多端柔性直流输电系统进行解耦控制。本发明结构简单易行，仅需增加各电压源换流站直流电流的测量和反馈，以及反馈增益的整定，即可有效抑制各电压源换流站及所连交流电网之间的相互干扰，大大提高各电压源换流站所连交流电网的电压稳定性，起到电网防火墙的作用。

摘要： 本发明提供了一种多端柔性高压直流输电系统直流单极接地的故障穿越方法，通过基于低阻抗接地且具备负电平输出能力的MMC与机械直流隔离开关的协调配合来实现。故障期间，通过调整各MMC换流器桥臂参考电压的共模分量，能够在不牺牲换流器可控性的前提下消除故障暂态过电压。同时，通过在故障极桥臂参考电压上叠加第一附加参考电压信号，控制故障极桥臂电流为零，使得机械直流隔离开关可以在零电流的条件下隔离直流故障，为机械直流隔离开关在多端柔性直流输电系统中的应用奠定基础。故障期间，MMC换流器通过健全直流母线‑交流侧低阻抗接地极‑大地形成回路，可维持一半额定有功功率的传输。

摘要： 本发明公开了一种本地直流电压反馈的多端柔性直流输电系统解耦控制方法，所述解耦控制方法是在多端柔性直流输电系统所涉及电压源换流站控制器中引入其自身直流侧电压Ud负反馈，通过将所述系统中任意一个电压源换流站i的直流电压Udi的负反馈增益Kdi和Kqi分别叠加到所述电压源换流站i的换流阀PWM调制信号的d轴分量和q轴分量中，对所述多端柔性直流输电系统进行解耦控制。本发明仅需增加各电压源换流站直流侧电压测量及反馈，即可大幅削弱各换流站之间的交互作用，抑制换流站之间的相互干扰，保证各换流站交流侧及所连交流系统的独立稳定运行。

摘要： 本发明涉及一种多端柔性直流输电系统的直流电压混合控制策略，对于一个多端柔性直流输电系统，至少有一个换流站采用混合控制：即采用三种控制模式的组合，这三种控制模式为：恒功率控制、恒直流电压控制和直流电压下垂控制；通过混合采用直流电压恒定控制、直流电压斜率控制和直流电压偏差控制以实现上述三种控制模式的组合。本发明能够更好的抑制电压偏差法控制模式切换时直流电压波动程度，并克服了直流电压斜率控制有功潮流不能精确控制的问题，同时还可以通过多换流站的站间和站内混合控制方案配置达到直流电压平滑接管的目的。

摘要： 本发明提供了一种用于多端柔性直流输电应用的多端口模块化多电平变换器，由(2n+1)个级联变换器组成，每个级联变换器由三个桥臂组成，每个桥臂由N个子模块和相应的桥臂阻抗串联而成；所述多端口结构MMC中(2n+1)个级联变换器共形成(2n+1)个中性点，从级联变换器0的中性点引出直流输电线路正极母线，从其余2n个级联变换器的中性点分别引出2n条负极直流输电线路，可以产生2n条直流输电线路。本发明的桥臂能够复用，从而实现了整体功率器件数量的减小、损耗和电容总量的减小，并能够在不采用高压直流断路器的情况下，通过变换器自身的直流故障阻断能力实现对任意故障线路的阻断而不影响其它输电线路的正常运行。

摘要： 本发明公开了一种多端柔性直流输电系统的直流侧短路故障电流计算方法及系统，为了保证系统计算的高效与简洁，以MMC‑MTDC系统在直流侧短路为研究对象，考虑非故障区域与故障区域、各换流站在故障支路的相互影响，本发明针对高阶非线性系统的解耦降维计算，将MMC‑MTDC的非故障区域解耦为多个单端柔性直流输电系统；故障区域解耦为一个两端柔性直流输电系统，以解决当换流站数量增多，微分方程阶数高、时域仿真求解曲线时间陡增，无法求解故障电流解析式的问题。