适用于多端柔性直流输电系统的分布式直流电压控制策略.pdf

在电力系统的发展中，多端柔性直流输电系统（VSC-MTDC）以其在可再生能源并网、提高电力传输效率及灵活性方面的显著优势，逐渐成为研究和应用的热点。分布式直流电压控制策略，作为一种新型的控制系统，为VSC-MTDC系统的稳定运行和性能优化提供了有效的解决方案。本文将详细探讨这种控制策略的原理、结构、稳定性和故障控制策略，并通过仿真实验验证其性能，进而展望其应用前景。 ### 系统级直流电压控制策略综述 在深入研究分布式直流电压控制策略之前，有必要先了解现有的几种系统级直流电压控制策略。主从控制策略、电压裕度控制策略和电压下垂控制策略是目前较为常见的控制方法。主从控制策略操作简单，但由于其对主站的依赖性，在主站出现功率越限或退出运行时，系统稳定性难以保障。电压裕度控制策略虽然无需复杂的站间通信，但其系统动态响应较慢，且调节偏差裕度较为困难，导致其在实际应用中受到限制。电压下垂控制策略及其改进控制策略在理论上能够较好地兼顾系统稳定性和响应速度，但在实际应用中仍存在一定的问题。 ### 分布式直流电压控制策略 针对现有控制策略存在的问题，分布式直流电压控制策略应运而生。该策略的创新之处在于其分布式控制思想，能够有效克服主从控制策略对主站的依赖问题，并通过优化设计的控制算法，提升系统的动态响应速度和稳定性。分布式控制策略通过对换流站直流电流分配系数的精确控制，间接实现了对换流站有功功率的控制，从而达到稳定直流电压的目的。这种策略的另一大优点是，它能够在某一部分系统发生故障时，保持其余部分的正常运行，极大地提高了整个系统的鲁棒性。 ### 稳态控制策略与故障控制策略 分布式直流电压控制策略的稳态控制策略设计，旨在确保系统在正常运行状态下的电压稳定性。而在系统发生故障时，故障控制策略则能够迅速响应，尽量减少故障对系统的影响，保障系统的快速恢复。在本文中，作者详细介绍了该策略的结构特点、稳态控制策略和故障控制策略的设计原则及具体实现方式，这些策略共同构成了分布式直流电压控制策略的核心框架。 ### 仿真验证 在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建的五端柔性直流输电系统模型中，作者模拟了多种典型故障类型，对分布式直流电压控制策略进行了测试，并与主从控制策略、电压裕度控制策略进行了对比分析。仿真结果表明，在各种故障情况下，分布式直流电压控制策略展现出更低的直流过电压水平、较小的直流电流波动，以及更短的过渡过程持续时间。这些性能指标的提升，充分说明了分布式直流电压控制策略在动态响应特性上的优势。 ### 应用前景展望 分布式直流电压控制策略不仅在理论上有其独特的优势，在实际应用中也显示出巨大的潜力。其能够广泛应用于风能、太阳能等可再生能源的并网送电，为电网的大规模建设和电力系统的稳定运行提供技术支持。此外，随着电力电子技术的不断进步，该策略有望在提高系统可靠性和灵活性、降低故障率和维护成本、提高电力系统整体运行效率等方面发挥更加重要的作用。 ### 结语 分布式直流电压控制策略以其高效、可靠、灵活的特点，为多端柔性直流输电系统的稳定运行提供了有力保障。仿真结果也证明了其在故障处理和动态响应方面的显著优势。随着相关技术的不断发展和完善，分布式直流电压控制策略必将在未来电力系统的发展和应用中发挥更加关键的作用，有力推动电力系统向更加智能、高效和环保的方向发展。