没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
由于柔性直流与常规直流控制特性的差异以及并联后的相互影响,其调制策略不同于常规直流。分析了柔性直流与常规直流并联系统的协调控制策略,阐述了功率限制功能的功率分配、速率分配和无功功率控制的实现方法。结合南方电网鲁西背靠背直流调制功能的RTDS仿真研究,针对试验中暴露的缺陷深入分析了并联系统在受端交流故障情况下限制直流功率的控制特性,提出了功率限制功能与高电压穿越控制功能的协调方法以及速率分配优化方法。仿真结果表明,优化后的并联系统可按照正确的时序和速率执行功率限制功能。
资源推荐
资源详情
资源评论
第 39 卷 第 9 期
2019 年 9 月
电 力 自 动 化 设 备
Electric Power Automation Equipment
Vol.39 No.9
Sept. 2019
柔性直流和常规直流并联系统功率调制策略
朱益华
1,2
,郭 琦
1,2
,李成翔
1,2
,常东旭
1,2
,张建新
3
,陈德扬
1,2
,朱煜昆
1,2
(1. 南方电网科学研究院 直流输电技术国家重点实验室,广东 广州 510663;
2. 中国南方电网公司仿真重点实验室,广东 广州 510663;
3. 中国南方电网电力调度控制中心,广东 广州 510663)
摘要:由于柔性直流与常规直流控制特性的差异以及并联后的相互影响,其调制策略不同于常规直流。分析
了柔性直流与常规直流并联系统的协调控制策略,阐述了功率限制功能的功率分配、速率分配和无功功率控
制的实现方法。结合南方电网鲁西背靠背直流调制功能的 RTDS仿真研究,针对试验中暴露的缺陷深入分析
了并联系统在受端交流故障情况下限制直流功率的控制特性,提出了功率限制功能与高电压穿越控制功能
的协调方法以及速率分配优化方法。仿真结果表明,优化后的并联系统可按照正确的时序和速率执行功率
限制功能。
关键词:柔性直流输电;常规直流输电;功率调制;安全稳定控制;RTDS;高压直流输电
中图分类号:TM 721.1 文献标志码:A DOI:10.16081/j.epae.201909023
0 引言
随着直流输电系统在远距离大容量输电以及区
域电网互联等领域的广泛应用,出现了柔性直流和
常规直流并联运行的情况
[1⁃4]
。常规直流输电 LCC-
HVDC(Line Commutated Converter High Voltage
Direct Current)采用半控型换流器件,具有输送容量
大、成本较低等优点,但其无法向无源网络或者弱交
流系统供电,且易受到受端交流系统的影响而发生
换相失败
[5]
。模块化多电平柔性直流输电 MMC-
HVDC(Modular Multilevel Converter High Voltage
Direct Current)采用全控型换流器件,不会发生换相
失败,且能为无源网络供电,但其相较于 LCC-HVDC
而言,成本较高,单位建设成本的输电容量较低
[6]
。
MMC-HVDC 和 LCC-HVDC 并联运行可以实现这 2种
直流输电技术的互补,既可以向无源网络或者弱交
流系统供电,又可以充分利用 LCC-HVDC 的大容量
输电能力,节省成本。
混合型背靠背直流输电系统是一种不含直流输
电线路,将整流侧和逆变侧的换流设备、滤波装置等
装设在一个地方的 MMC-HVDC 和 LCC-HVDC 并联
系统的特例。南方电网用观音岩直流和鲁西背靠背
直流工程断开云南电网与南方电网主网之间的交流
联络线路,实现了网架结构的优化,降低了复杂故障
引起电网大面积停电的风险
[7⁃8]
。由于鲁西背靠背
直流输电系统没有直流输电线路,功率损耗相对较
小,可以在保持较低直流电压的同时,通过提高输送
的直流电流,实现输送功率的提升,而且整流站和逆
变站间没有通信延时,背靠背直流输电控制系统的
响应速度要快于普通的直流输电系统。在逆变侧交
流线路发生故障的情况下,如何保持 MMC-HVDC 和
LCC-HVDC 并联系统的协调控制是需要进一步研究
的问题
[9⁃12]
。
本文分析了 MMC-HVDC 和 LCC-HVDC 并联系
统的协调控制策略,并基于鲁西背靠背直流安全稳
定控 制 试 验 研究 平 台开 展 直流 功 率 调 制功 能 的
RTDS 仿真研究。针对试验中暴露的稳控装置向直
流控制系统发送直流功率限制命令后直流功率回降
存在执行时序和速率异常的问题,深入分析了并联
系统中 MMC-HVDC 和 LCC-HVDC 的相互影响及其
实现调制功能的协调问题,提出了优化的并联系统
调制策略,及时消除了鲁西背靠背直流系统存在的
缺陷,保证了电网的安全稳定运行。
1 MMC-HVDC 和 LCC-HVDC 并联系统调制
策略
1.1 鲁西背靠背直流输电系统
图 1 为鲁西背靠背直流输电系统拓扑结构,该
工程采用 2 回 LCC-HVDC 和 1 回 MMC-HVDC并联运
收稿日期:2019-04-10;修回日期:2019-08-03
基金项目:南方电网公司科技项目(ZBKJXM20180034)
Project supported by the Science and Technology Project
of China Southern Power Grid(ZBKJXM20180034)
图 1 鲁西背靠背直流输电系统拓扑结构
Fig.1 Structur e of Luxi back to back HVDC system
第 9 期
朱益华,等:柔性直流和常规直流并联系统功率调制策略
行的模式。其中,每回 LCC-HVDC 的额定传输功率
为 1 000 MW,额定电压为 ±160 kV;整流侧和逆变侧
均采用 12脉波换流阀组;MMC-HVDC 的额定传输功
率为 1 000 MW,额定电压为 ±350 kV
[13]
。
1.2 有功功率协调控制策略
定直流功率控制是 MMC-HVDC 和 LCC-HVDC
并联系统有功功率控制的一种重要模式。如图 2 所
示,在协调控制模式下,直流站控将直流总功率指令
P
SET
按照预设的分配系数 K(LCC-HVDC 功率占总功
率的比值)计算得到 LCC-HVDC 的功率指令 P
LCC_ref
和 MMC-HVDC 的功率指令 P
MMC_ref
,LCC-HVDC 的功
率 指 令 再 均 分 给 2 回 LCC-HVDC 得 到 P
LCC1_ref
和
P
LCC2_ref
。当某一直流单元因输送能力下降造成本单
元传输的实际功率小于本单元的功率指令时,为了
尽可能保证传输功率达到总功率指令 P
SET
,直流站
控会将本单元功率缺额叠加至另一直流单元的功率
指令上,实现协调控制模式下各直流单元的功率互
补。为了防止功率转移过程中各直流单元功率频繁
波动,需要给功率转移设置一个死区 30 MW,当某一
直流单元的功率指令与实际功率的差值大于 30 MW
时,才会向另一直流单元转移功率。
图 2 中,P
LCC1
、P
LCC2
、P
MMC
分别为回 1、回 2、回 3 的
实际功率值;P
LCC
为回 1 与回 2 的实际功率值之和;
ΔP
LCC1
、ΔP
LCC2
、ΔP
MMC
分别为回 1、回 2、回 3 的功率转
移值;ΔP
LCC
为回 1与回 2 的功率转移值之和;P
PL_LCC1
、
P
PL_LCC2
、P
PL_MMC
分别为回 1、回 2、回 3 的功率限制功能
限制值。
图 3 为 3 个单元参与调制时回 1 的功率限制值
P
PL_LCC1
和回降速率 V
LCC1_ref
的计算逻辑。图中,P
Powerlimit
为功率限制功能总限制值;V
ref
为人机界面 HMI(Hu⁃
man Machine Interface)设置的 Powerlimit 速率。另
外 2 回 直 流 的 功 率 限 制 值 及 回 降 速 率 计 算 逻 辑
同理。
1.3 滤波器投切控制策略
从经济性和设备容量利用率的角度考虑,直流
站控系统的滤波器投切控制是 MMC-HVDC 与 LCC-
HVDC 并联系统无功功率控制的一种重要模式。滤
波器投切控制首先要满足如下一系列的限制条件。
(1)绝对最小滤波器控制:防止部分交流滤波器
组因故被切除后造成运行中的其他交流滤波器谐波
过负荷所需投入的最少滤波器组。
(2)极限电压控制:保证在直流系统的运行过程
中与换流站相连的交流系统电压不超过其最大和最
小限制值。
(3)最大功率限制控制:以换流站送入交流系统
的最大容性无功为判据,当其超过预先设定的最大
值时直接发出切除滤波器组的指令。
(4)最小滤波器组控制:以系统是否满足换流站
滤除谐波的要求为判据,对最小滤波器组的投切进
行控制。
在满足这些限制功能的基础上,滤波器投切控
制可运行于电压 U
Control
模式或无功功率 Q
Control
模式。
U
Control
模式用于控制换流站的交流电压在设定的范
围内((0.075,1.025)p.u.),Q
Control
模式用于控制换流
站与交流网的无功交换量在设定的范围内((-55,
55)Mvar)。按照优先级 1 最高、优先级 5 最低的顺
序,滤波器投切控制功能的优先级如图 4 所示。图
图 2 MMC-HVDC 和 LCC-HVDC 功率控制逻辑
Fig.2 Logic of power control between MMC -HVDC
and LCC-HVDC
图 3 回 1 功率限制值和回降速率计算逻辑示意图
Fig.3 Logic of powerlimit valu e and limitation rate
of LCC-HVDC
1
图 4 滤波器投切控制逻辑
Fig.4 Logic of filter switching control
剩余7页未读,继续阅读
资源评论
weixin_38741950
- 粉丝: 2
- 资源: 962
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功