多馈入直流输电系统的恢复控制策略及仿真研究

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多馈入直流输电系统具有输送容量大、运行方式灵活的特点,但系统结构较为复杂。由于多馈入直流输电系统中各子系统之间存在着相互作用,使得在故障被切除后的恢复情况也变得复杂,不利于系统的安全稳定运行。因此研究多馈入直流输电系统的控制策略以减少故障下的换相失败及加快系统恢复具有重要意义。   针对多馈入直流输电系统逆变侧交流母线发生大扰动的情况,本文参考先进控制策略的设计思路,设计了两种不同的控制策略:(1)附加前馈回路的P1闭环控制:在P1控制器上附加一个前馈控制模块,构成闭环回路。该控制策略能够协调直流系统两端的控制量,加快系统在故障下的恢复速率;(2) VDCOL的改进控制:主要改进系统在故障下的VDCOL特性曲线,与常规VDCOL不同的是,该控制采用了依赖于交流母线电压的AC-VDCOL,当逆变侧交流母线发生故障时,可快速反映于交流电压的变化,从而快速对直流电流做出相应的限制;而故障被切除后的恢复期间,为有利于系统的恢复,先使交流电压的恢复超前于直流电流的恢复,从而降低直流输送功率的恢复速率和换流站对无功功率的消耗。   为验证所设计控制策略的控制效果,本文采用了电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,在CIGRE HVDC标准测试模型的基础上搭建了一个双馈入直流输电系统,该系统逆变侧连接着一个强交流系统和一个弱交流系统。在逆变侧交流母线发生三相接地短路故障的情况下,针对在两逆变站间设置不同电气距离的运行工况,将上述两种控制策略分别与常规控制进行仿真比较。结果发现,当电气距离较远时,两控制策略各自的控制效果都优于常规控制;而当电气距离较近时,附加前馈回路的P1闭环控制则由于过快的恢复速率,造成联于弱交流系统的逆变侧在恢复期间发生了后继换相失败的问题,而VDCOL的改进控制则因两子系统同时减小直流输送功率的恢复速率而影响到整个系统的恢复。   为解决上述出现的问题,本文采取了将附加前馈回路的P1闭环控制与VDCOL的改进控制相结合的方法,以充分利用它们的优势互补。通过与这两种控制策略单独作用时的仿真进行比较,结果表明,在近电气距离、弱交流系统的情况下,两种控制策略结合后能够改善故障下系统的恢复,解决后继换相失败的问题,并使系统平稳快速恢复,从而验证了两者相结合的良好控制效果。
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