柔性直流輸電網(wǎng)的電壓控制原理研究

徐 政， 張哲任， 劉高任

(1. 浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江 杭州 310027；2. 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，浙江 杭州 310000)

柔性直流輸電網(wǎng)的電壓控制原理研究

徐 政1， 張哲任2， 劉高任1

(1. 浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江 杭州 310027；2. 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，浙江 杭州 310000)

本文研究柔性直流輸電網(wǎng)的電壓控制原理。描述了柔性直流電網(wǎng)電壓控制的3種基本策略及其特點(diǎn)，提出了一種一次調(diào)壓與二次調(diào)壓相協(xié)調(diào)的直流電網(wǎng)電壓控制策略，其中一次調(diào)壓采用帶死區(qū)的直流電壓下斜控制律，二次調(diào)壓采用基于電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)電壓恒定的控制準(zhǔn)則。論文給出了帶死區(qū)的直流電壓下斜控制的實(shí)現(xiàn)方法和邏輯框圖；描述了電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的選擇原則，并給出了基于電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)電壓恒定控制的二次調(diào)壓實(shí)現(xiàn)方法。構(gòu)建了一個(gè)四端直流輸電網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)，基于該測(cè)試系統(tǒng)，介紹了帶死區(qū)的直流電壓下斜控制的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，測(cè)試了直流電網(wǎng)負(fù)荷改變以及電壓基準(zhǔn)換流站退出運(yùn)行2種工況下整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)特性。測(cè)試結(jié)果表明，所提出的一次調(diào)壓與二次調(diào)壓相協(xié)調(diào)的直流電網(wǎng)電壓控制策略具有良好的控制性能，適用于普遍意義的直流電網(wǎng)。

柔性直流輸電網(wǎng)；電壓控制；電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)；一次調(diào)壓；二次調(diào)壓；電壓死區(qū)；下斜控制

基于電壓源換流器(VSC)的柔性直流輸電技術(shù)出現(xiàn)以后[1-3]，由于直流電流可以反向，直流電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)可以充分發(fā)揮，因而發(fā)展柔性直流電網(wǎng)技術(shù)已成為電力工業(yè)界的一個(gè)新的期望[4]。但發(fā)展柔性直流電網(wǎng)除了在設(shè)備制造方面還存在瓶頸之外，在控制策略方面同樣存在挑戰(zhàn)。

目前已提出的柔性直流輸電網(wǎng)的控制策略可以分為3種基本類型[4]：即主從控制策略[5，6]，直流電壓裕額控制策略[7，8]和直流電壓下斜控制策略[4]。而得到實(shí)際工程應(yīng)用并已有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的只有主從控制策略。

主從控制策略的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單清晰，缺點(diǎn)主要是2個(gè)：(1) 整個(gè)系統(tǒng)的直流電壓控制落在主控站上，即主控站擔(dān)負(fù)了整個(gè)系統(tǒng)的功率平衡任務(wù)，因此，對(duì)主控站的容量提出了很高的要求。(2) 如果主控站功率調(diào)節(jié)能力達(dá)到極限或者故障退出，需要有一個(gè)從控站立刻轉(zhuǎn)變?yōu)橹骺卣荆钥刂普麄€(gè)系統(tǒng)的電壓并實(shí)現(xiàn)功率平衡；否則，整個(gè)系統(tǒng)的直流電壓就會(huì)失控，導(dǎo)致嚴(yán)重的過(guò)電壓或系統(tǒng)崩潰；如何實(shí)現(xiàn)主控站的平穩(wěn)交接，是主從控制策略需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，因而主從控制策略對(duì)通信系統(tǒng)有很強(qiáng)的依賴性。根據(jù)主從控制策略的上述特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍局限在端數(shù)很少的小型直流電網(wǎng)上。

為了解決主從控制對(duì)通信系統(tǒng)的強(qiáng)依賴性，提出了直流電壓裕額控制策略。其優(yōu)勢(shì)是在系統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)時(shí)電壓控制能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)換到新的主控站，且這個(gè)過(guò)程不需要換流站間的通信。相比于主從控制策略，其可靠性更強(qiáng)；但其控制器設(shè)計(jì)與主從控制器相比復(fù)雜很多，特別是端數(shù)多時(shí)，需要校核的運(yùn)行方式成倍增加。另外，直流電壓裕額控制與主從控制一樣，任何時(shí)刻只有一個(gè)站承擔(dān)電壓控制的任務(wù)，同時(shí)平衡整個(gè)直流系統(tǒng)的功率；因而對(duì)電壓控制站的容量有很高的要求，特別是當(dāng)運(yùn)行方式有大幅度變化時(shí)，一個(gè)單站的容量很難滿足平衡整個(gè)系統(tǒng)功率的要求，同時(shí)對(duì)與電壓控制站相連的交流系統(tǒng)的功率沖擊也較大。因而直流電壓裕額控制與主從控制一樣，通常應(yīng)用于端數(shù)較少且換流站容量差別懸殊的小型直流系統(tǒng)中。

為了克服主從控制策略和電壓裕額控制策略的不足，根據(jù)直流電網(wǎng)電壓與交流電網(wǎng)頻率在表征電網(wǎng)功率平衡特性上的相似性，很自然地借用交流電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制的思路，提出了直流電壓下斜控制策略[4]。盡管直流電壓下斜控制策略的實(shí)現(xiàn)方法已有非常多的文獻(xiàn)進(jìn)行過(guò)討論，但到目前為止并沒(méi)有一種實(shí)現(xiàn)方法得到廣泛的接受，且沒(méi)有一種實(shí)現(xiàn)方法得到實(shí)際工程的檢驗(yàn)。本文提出一種一次調(diào)壓與二次調(diào)壓相協(xié)調(diào)的直流電網(wǎng)電壓控制策略[9]，其中一次調(diào)壓采用帶死區(qū)的直流電壓下斜控制律，二次調(diào)壓采用基于電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)電壓恒定的控制準(zhǔn)則。

1 直流電網(wǎng)電壓控制的基本原理

直流電網(wǎng)功率平衡的指標(biāo)是直流電網(wǎng)的電壓。當(dāng)注入直流電網(wǎng)的功率大于流出直流電網(wǎng)的功率時(shí)，直流電網(wǎng)電壓就會(huì)上升；當(dāng)注入直流電網(wǎng)的功率小于流出直流電網(wǎng)的功率時(shí)，直流電網(wǎng)電壓就會(huì)下降。因此，直流電網(wǎng)的電壓與交流電網(wǎng)中的頻率具有相似的特性，都是指示功率是否平衡的指標(biāo)。但直流電網(wǎng)電壓與交流電網(wǎng)頻率在時(shí)間和空間特性上具有顯著的差別。在時(shí)間響應(yīng)特性上，直流電網(wǎng)電壓比交流電網(wǎng)頻率快3個(gè)數(shù)量級(jí)，即直流電網(wǎng)電壓的響應(yīng)時(shí)間一般在毫秒級(jí)。而交流電網(wǎng)中的能量?jī)?chǔ)存在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上，交流電網(wǎng)的頻率直接與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速即動(dòng)能相關(guān)，頻率響應(yīng)的時(shí)間與發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)相當(dāng)，在秒級(jí)。在空間響應(yīng)特性上，交流電網(wǎng)頻率穩(wěn)態(tài)下是全網(wǎng)一致的；而直流電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓是不一致的，隨運(yùn)行方式的改變而改變。因此，為了定義直流電網(wǎng)的電壓偏差，首先得設(shè)定一個(gè)直流電網(wǎng)電壓的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，直流電網(wǎng)的電壓偏差就定義為基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)上的電壓偏差。一般將某個(gè)容量較大且對(duì)全網(wǎng)電壓有決定性作用的換流站節(jié)點(diǎn)設(shè)為電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)。

采用直流電壓下斜控制策略時(shí)，需要對(duì)直流電網(wǎng)中的換流站節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類。按照輸出功率是否能夠根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的需要進(jìn)行調(diào)整，可以將直流電網(wǎng)中的換流站節(jié)點(diǎn)分為可調(diào)功率節(jié)點(diǎn)與不可調(diào)節(jié)功率節(jié)點(diǎn)。一般接入大電網(wǎng)的換流站節(jié)點(diǎn)為可調(diào)功率節(jié)點(diǎn)；而直接聯(lián)接負(fù)荷的換流站節(jié)點(diǎn)以及直接聯(lián)接風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的換流站節(jié)點(diǎn)為不可調(diào)功率節(jié)點(diǎn)。直流電網(wǎng)若采用電壓下斜控制作為一次調(diào)壓的控制方式，那么除電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)外，功率可調(diào)的換流站節(jié)點(diǎn)都應(yīng)設(shè)置為電壓下斜控制節(jié)點(diǎn)，而功率不可調(diào)的換流站節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置為定功率控制節(jié)點(diǎn)。

由于直流電網(wǎng)電壓與交流電網(wǎng)頻率在表征能量平衡方面的相似性，直流電網(wǎng)中負(fù)荷的分?jǐn)偡椒ㄍ耆梢越梃b交流電網(wǎng)中的負(fù)荷分?jǐn)偡椒?。交流電網(wǎng)采用一次調(diào)頻和二次調(diào)頻來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分?jǐn)偤皖l率控制，直流電網(wǎng)也可以采用一次調(diào)壓和二次調(diào)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分?jǐn)偤碗妷嚎刂?。因此，直流電網(wǎng)的電壓控制也可以分兩層來(lái)實(shí)現(xiàn)，底層的是電壓下斜控制，上層的是與交流電網(wǎng)二次調(diào)頻(目前稱為自動(dòng)發(fā)電控制AGC，也稱負(fù)荷頻率控制)類似的二次調(diào)壓系統(tǒng)(本文也稱其為負(fù)荷電壓控制)。

直流電網(wǎng)一次調(diào)壓是直流電網(wǎng)遭受擾動(dòng)后換流器所配置的電壓下斜控制器的固有響應(yīng)。通常，擾動(dòng)結(jié)束后0.5 s左右的時(shí)間段，屬于一次調(diào)壓起作用的時(shí)間段。擾動(dòng)結(jié)束后 0.5 s之后的時(shí)間段，二次調(diào)壓或稱負(fù)荷電壓控制系統(tǒng)會(huì)起作用。本文假定二次調(diào)壓系統(tǒng)會(huì)根據(jù)直流電網(wǎng)電壓控制的要求，每隔0.5 s刷新一次各功率可調(diào)換流站的功率指令值，就如同交流電網(wǎng)中的二次調(diào)頻每隔若干秒刷新一次AGC電廠的功率指令值一樣。

2 帶電壓死區(qū)的電壓下斜控制特性及其實(shí)現(xiàn)方法

圖1 帶電壓死區(qū)的電壓下斜控制特性

圖2 帶電壓死區(qū)的電壓下斜控制器實(shí)現(xiàn)框圖

3 二次調(diào)壓原理

直流電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，全網(wǎng)設(shè)置一個(gè)電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，該基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的換流器采用定電壓控制。因此，基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)注入直流電網(wǎng)的功率不是恒定的，會(huì)隨負(fù)荷的變化而變化。為了使基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)注入直流電網(wǎng)的功率基本保持恒定值，需采用二次調(diào)壓，也稱負(fù)荷電壓控制。其控制原理與交流電網(wǎng)的負(fù)荷頻率控制類似。

圖3 負(fù)荷電壓控制器的原理

4 一次調(diào)壓與二次調(diào)壓相互協(xié)調(diào)的仿真驗(yàn)證

采用圖4所示的四端柔性直流測(cè)試系統(tǒng)來(lái)展示本文所述電壓控制原理的特性。圖4所示的測(cè)試系統(tǒng)是一個(gè)具有大地回線的±500 kV雙極直流電網(wǎng)(圖中只畫(huà)出了其中的一個(gè)極)，每個(gè)換流站由正極換流器和負(fù)極換流器構(gòu)成，接地極引線從正極換流器與負(fù)極換流器在直流側(cè)的聯(lián)接點(diǎn)引出。

換流站1的容量為1500 MW，所聯(lián)接的是一個(gè)新能源基地，且該新能源基地沒(méi)有與交流同步電網(wǎng)相聯(lián)接，其功率送出完全依靠換流站1，即換流站1所聯(lián)接的交流系統(tǒng)是一個(gè)沒(méi)有同步電源的孤立電網(wǎng)。因此，換流站1采用定換流站交流母線電壓幅值和頻率控制策略，換流站1注入直流系統(tǒng)的功率等于新能源基地輸出的功率(不計(jì)換流站損耗)。

換流站2的容量為 3000 MW，所聯(lián)接的也是一個(gè)新能源基地，但該新能源基地與交流同步電網(wǎng)相聯(lián)接，其功率送出存在2條路徑，其一是通過(guò)換流站2送入直流系統(tǒng)，其二是直接送入交流同步電網(wǎng)。因此，換流站2的控制方式比較靈活，可以采用直流側(cè)定有功功率類(包括定有功功率和定直流電壓2種情況)、交流側(cè)定無(wú)功功率類(包括定無(wú)功功率和定交流電壓2種情況)的控制策略。

換流站3的容量為 1500 MW，接入交流同步電網(wǎng)，其功率可以雙向流動(dòng)，即換流站3既可以作為整流站運(yùn)行，也可以作為逆變站運(yùn)行。正常運(yùn)行方式下?lián)Q流站3的功率流向是確定的，因此換流站3也可以采用直流側(cè)定有功功率類(包括定有功功率和定直流電壓2種情況)、交流側(cè)定無(wú)功功率類(包括定無(wú)功功率和定交流電壓2種情況)的控制策略。

換流站4的容量為 3000 MW，接入交流受端電網(wǎng)。由于交流受端電網(wǎng)容量足夠大，因此正常運(yùn)行方式下?lián)Q流站4作為功率平衡站。

測(cè)試系統(tǒng)中的所有直流線路采用4×LGJ-720線路，基本電氣參數(shù)為電阻0.009 735 Ω/km，電感0.848 9 mH/km，電容0.013 67 mF/km。測(cè)試系統(tǒng)各換流站的主回路參數(shù)如表1所示。

4.1 帶電壓死區(qū)的電壓下斜控制器的設(shè)計(jì)

首先需要對(duì)圖4所示測(cè)試系統(tǒng)的直流節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類。顯然，換流站1聯(lián)接新能源基地，且新能源基地不與交流電網(wǎng)相聯(lián)，因此，換流站1為功率不可調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)，且必須采用定交流母線電壓幅值和頻率控制策略。換流站2、換流站3和換流站4都與交流同步電網(wǎng)相聯(lián)，其輸出功率都是可調(diào)節(jié)的，因此可以采用直流電壓下斜控制策略。由于換流站4是本測(cè)試系統(tǒng)的最大受端換流站，其電壓大小對(duì)全網(wǎng)電壓有決定性影響，因此本測(cè)試系統(tǒng)的電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)選為換流站4，其基準(zhǔn)電壓就定為±500 kV。下面討論換流站2、換流站3兩個(gè)換流站電壓下斜控制器的具體參數(shù)確定方法。

圖4 四端柔性直流測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

換流站1換流站2換流站3換流站4換流器額定容量/(MV·A)75015007501500網(wǎng)側(cè)交流母線電壓/kV220220500500交流電網(wǎng)短路容量/(MV·A)不適用8000600015000直流電壓/kV500500500500聯(lián)接變壓器額定容量/(MV·A)90018009001800變比220/255220/255500/255500/255短路阻抗/%15151515子模塊額定電壓/kV1．62．21．62．2單橋臂子模塊數(shù)/個(gè)313228313228子模塊電容值/mF12181218橋臂電抗/mH66326632換流站出口平波電抗器/mH300300300300

顯然，對(duì)于每個(gè)換流站，需要確定的參數(shù)有Udcmax,Udcmin,輸出直流功率上下限值Pdcmax和Pdcmin以及斜率K。而斜率K的意義是換流站輸出功率從零變化到額定值時(shí)，換流站節(jié)點(diǎn)電壓的變化范圍，一般工程中K取4%～5%，本章設(shè)定所有換流站電壓下K為4%。對(duì)于圖4所示的四端測(cè)試系統(tǒng)，根據(jù)其實(shí)際運(yùn)行的可能性，認(rèn)為表3所示的4種極端運(yùn)行方式已能夠覆蓋該測(cè)試系統(tǒng)的所有需考慮的運(yùn)行方式。而Pdcmax和Pdcmin是由換流站的容量以及所聯(lián)接的交流系統(tǒng)的特性決定的。對(duì)于本測(cè)試系統(tǒng)，換流站2是送端系統(tǒng)，其輸出直流功率的上下限值為零到換流站額定容量；換流站3既可作為送端系統(tǒng)，也可作為受端系統(tǒng)，其輸出直流功率的上下限值為負(fù)的換流站額定容量到正的換流站額定容量；換流站4是受端系統(tǒng)，其輸出直流功率的上下限值為零到換流站額定容量。表2給出了測(cè)試系統(tǒng)4個(gè)換流站的直流功率上下限值，表3給出了4種極端運(yùn)行方式下各換流站的電壓。根據(jù)表3，可以確定出Udc2max=506.423，Udc2min=501.05，Udc3max=504.606，Udc3min=501.225。

4.2 控制指令值改變時(shí)的響應(yīng)特性仿真

表2 測(cè)試系統(tǒng)中換流站的功率上下限值 MW

表3 4種極端運(yùn)行方式下對(duì)應(yīng)換流站的電壓

表4 四端柔性直流測(cè)試系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)

表5 負(fù)荷電壓控制器的參數(shù)設(shè)置

圖5 換流站1功率改變時(shí)的響應(yīng)特性

4.3 換流站4故障退出時(shí)的響應(yīng)特性仿真

設(shè)測(cè)試系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)如表4所示，仿真開(kāi)始時(shí)(t=0 s)測(cè)試系統(tǒng)已進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，t=0.1 s時(shí)換流站4因故障而退出。設(shè)換流站2為備用電壓基準(zhǔn)站，其作用是在主電壓基準(zhǔn)站退出時(shí)承擔(dān)電壓基準(zhǔn)站的功能。對(duì)于確定的直流電網(wǎng)，主電壓基準(zhǔn)站與備用電壓基準(zhǔn)站在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就已確定。當(dāng)主電壓基準(zhǔn)站故障退出時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)通信通道通知備用電壓基準(zhǔn)站轉(zhuǎn)入電壓基準(zhǔn)站控制模式，此過(guò)程有一定的時(shí)間延遲，在本算例中，取這個(gè)時(shí)間延遲為50 ms，即換流站2在換流站4故障退出50 ms后轉(zhuǎn)為定電壓控制模式。表6給出了本算例中負(fù)荷電壓控制器的參數(shù)設(shè)置。

圖6給出了這種情況下測(cè)試系統(tǒng)的響應(yīng)特性。結(jié)合圖6，對(duì)此大擾動(dòng)下整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)過(guò)程描述如下：換流站4退出后，整個(gè)直流電網(wǎng)功率盈余，電壓快速上升，換流站2和3進(jìn)入電壓下斜控制區(qū)域，一次調(diào)壓起作用，換流站2減少注入直流電網(wǎng)的功率指令值，換流站3增大從直流電網(wǎng)吸收功率的指令值；50 ms后換流站2轉(zhuǎn)入定電壓控制模式，同時(shí)換流站3對(duì)應(yīng)于電壓死區(qū)的功率指令值也變?yōu)?1200 MW；系統(tǒng)在故障后0.4 s后進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

表5 負(fù)荷電壓控制器的參數(shù)設(shè)置

表6 具有備用電壓基準(zhǔn)站的負(fù)荷電壓控制器參數(shù)設(shè)置

圖6 換流站4故障退出時(shí)的響應(yīng)特性

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種一次調(diào)壓與二次調(diào)壓相協(xié)調(diào)的直流電網(wǎng)電壓控制策略，其中一次調(diào)壓采用帶死區(qū)的直流電壓下斜控制律，二次調(diào)壓采用基于電壓基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)電壓恒定的控制準(zhǔn)則。仿真測(cè)試表明所提出的直流電網(wǎng)電壓控制策略具有如下優(yōu)勢(shì)：(1) 電壓控制精度高，由于引入了電壓基準(zhǔn)換流站和負(fù)荷電壓控制器，穩(wěn)態(tài)下全網(wǎng)所有功率可調(diào)換流站的直流電壓都會(huì)落在電壓死區(qū)范圍內(nèi)，使整個(gè)直流電網(wǎng)的電壓在極小的范圍內(nèi)變化。(2) 由所有功率可調(diào)換流站共同承擔(dān)因負(fù)荷變化引起的不平衡功率，克服了采用主從控制策略和電壓裕額控制策略時(shí)不平衡功率全部由單個(gè)換流站承擔(dān)的缺點(diǎn)。(3) 所提出的一次調(diào)壓與二次調(diào)壓相協(xié)調(diào)的直流電網(wǎng)電壓控制策略對(duì)直流電網(wǎng)的端數(shù)和容量沒(méi)有限制，適用于普遍意義的直流電網(wǎng)。

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徐 政

徐 政(1962 —)，男，浙江海寧人，博士，教授，主要研究方向?yàn)榇笠?guī)模交直流電力系統(tǒng)分析、直流輸電與柔性交流輸電、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)技術(shù);

張哲任(1988 —)，男，浙江建德人，博士，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行工作;

劉高任(1990 —)，男，河北武強(qiáng)人，博士研究生，研究方向?yàn)橹绷鬏旊娕c柔性交流輸電。

Research on Voltage Control Principle of Flexible DC Transmission Power Grid

XU Zheng1, ZHANG Zheren2, LIU Gaoren1

(1. College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;2. State Grid Zhejiang Electric Power Company Economic Research Institute, Hangzhou 310000, China)

This paper studies the voltage control principle of flexible DC transmission power grid. Firstly, the main 3 voltage control strategies and their characteristics are reviewed. Then the voltage control strategy for DC grids in which primary voltage regulation and secondary voltage regulation coordinate with each other is proposed. The proposed primary voltage regulation is based on the law of voltage droop control with voltage dead band whose realization method and logic diagram have been described in the paper, while the proposed secondary voltage regulation is based on the control criterion of keeping the voltage of the benchmark voltage node constant. After introducing the concept of the benchmark voltage node, the paper describes the benchmark voltage node selection method and the implementation of the secondary voltage control. A 4 terminal DC grid is constructed as the test system. Based on the test system, the design procedure for the voltage droop control with voltage dead band is described in detail. Two operation situations are tested on the test system. One is when the load of the DC grid changes and the other is when the benchmark voltage converter drops out. The results show that the proposed DC voltage control strategy has good control performance and can be used in general DC grids.

flexible DC transmission power grid; voltage control; benchmark voltage node; primary voltage regulation; secondary voltage regulation; voltage dead band; voltage droop control.

2016-10-12；

2016-11-16

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(柔性直流換流器容量提升及其架空線應(yīng)用的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究)

TM73

A

2096-3203(2017)01-0054-06