基于真雙極接線的VSC-MTDC系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)代策略

何 炎, 李 周, 李亞州, 顧 偉, 趙 兵, 王姍姍

(1. 東南大學(xué)電氣工程學(xué)院, 江蘇省南京市 210096; 2. 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 北京市 100192)

基于真雙極接線的VSC-MTDC系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)代策略

何 炎1, 李 周1, 李亞州1, 顧 偉1, 趙 兵2, 王姍姍2

(1. 東南大學(xué)電氣工程學(xué)院, 江蘇省南京市 210096; 2. 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 北京市 100192)

隨著國(guó)內(nèi)柔性直流輸電技術(shù)的快速發(fā)展,基于真雙極接線的多端柔性輸電技術(shù)將被越來(lái)越多地應(yīng)用到實(shí)際工程中。不同于單極線路或換流器退出運(yùn)行時(shí),偽雙極系統(tǒng)下會(huì)出現(xiàn)的線路過(guò)載和切機(jī)切負(fù)荷現(xiàn)象,對(duì)于運(yùn)行方式更為靈活的真雙極系統(tǒng),由于非故障極可轉(zhuǎn)代故障極的部分功率,使得電網(wǎng)可靠性和整體輸電能力的提升成為可能。提出了一種適用于真雙極多端柔性直流輸電(VSC-MTDC)系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)代策略:基于真雙極系統(tǒng)正負(fù)極電網(wǎng)可獨(dú)立控制功率的特點(diǎn),當(dāng)直流系統(tǒng)在非正常運(yùn)行狀況下出現(xiàn)非對(duì)稱拓?fù)鋾r(shí),在確保各元件不越限的前提下使非故障極電網(wǎng)轉(zhuǎn)代故障極電網(wǎng)部分功率,以提高VSC-MTDC系統(tǒng)的總傳輸容量。同時(shí),基于張北±500 kV柔性直流輸電示范工程,搭建了真雙極四端柔性直流輸電PSCAD/EMTDC仿真系統(tǒng),對(duì)所提策略進(jìn)行了有效性驗(yàn)證。

柔性直流輸電; 多端直流; 真雙極運(yùn)行; 功率轉(zhuǎn)代策略

0 引言

基于電壓源換流器(VSC)的柔性直流輸電技術(shù)是當(dāng)前電力工業(yè)界的一個(gè)新高點(diǎn)[1-4]。與基于電流源換流器的傳統(tǒng)直流輸電相比,采用柔性直流輸電技術(shù)更易于控制潮流,更為重要的,可以構(gòu)造多端柔性直流輸電(VSC-MTDC)系統(tǒng),但要考慮多個(gè)換流站間控制目標(biāo)的協(xié)調(diào)配合問(wèn)題,因此在控制策略方面存在著更多挑戰(zhàn)[5-8]。

近年來(lái),國(guó)內(nèi)外有許多學(xué)者針對(duì)多端柔性直流輸電控制系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛的研究。多端直流輸電(MTDC)系統(tǒng)的多端協(xié)調(diào)控制一般包括上層控制和站級(jí)控制兩個(gè)控制層次。上層控制系統(tǒng)能根據(jù)電網(wǎng)構(gòu)架,在各站和各直流線路運(yùn)行約束條件下對(duì)整個(gè)直流系統(tǒng)的潮流分析和監(jiān)控,為站級(jí)控制提供信號(hào)參考值。目前,適用于MTDC的協(xié)調(diào)控制策略主要有兩種基本類型:主從控制[5,9]和電壓下垂控制[10-12]。文獻(xiàn)[13-15]中研究的改進(jìn)控制方法,均是在這兩種方法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而得。

現(xiàn)有文獻(xiàn)提出的控制策略,都是基于采用偽雙極接線[16-17]的MTDC系統(tǒng)。采用偽雙極接線的MTDC系統(tǒng),正負(fù)極共用同一套換流器設(shè)備,正負(fù)極受控于相同的控制指令,正負(fù)極直流線路上傳輸功率的大小和方向一致。如國(guó)內(nèi)已建成投運(yùn)的兩項(xiàng)多端柔性直流輸電工程——汕頭南澳風(fēng)電場(chǎng)多端柔性直流工程和舟山五端柔性直流工程,均采用這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[18-20]。

而隨著柔性直流輸電系統(tǒng)向更高電壓等級(jí)、更大輸電容量、多端化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展[21-22],靈活可靠的真雙極系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將擁有更廣闊的應(yīng)用前景。正在規(guī)劃建設(shè)的張北±500 kV柔性直流輸電示范工程即采用真雙極運(yùn)行結(jié)構(gòu)。真雙極結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是,正負(fù)極各擁有一套獨(dú)立的換流設(shè)備,雙極可獨(dú)立運(yùn)行,直流正負(fù)極可作為兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。這樣的電網(wǎng)構(gòu)架,使得一極發(fā)生故障后,另一極在設(shè)備通流能力允許情況下,轉(zhuǎn)代故障極的功率成為可能。采用功率轉(zhuǎn)代策略的雙極系統(tǒng)將具有兩大顯著優(yōu)勢(shì):①有效降低故障極的輸送功率,控制線路傳輸功率和換流器功率不越限;②利用兩極間配合和功率消納,提升MTDC系統(tǒng)在非正常工況下的功率傳輸能力。

因此研究功率轉(zhuǎn)代策略,可以保證MTDC系統(tǒng)在非正常工況下的傳輸能力,以提升系統(tǒng)運(yùn)行可靠性,這具有重要的工程參考價(jià)值和理論分析意義。

基于此,本文研究并提出了一種基于真雙極接線的MTDC系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)代控制策略。首先,分析了真雙極接線的系統(tǒng)特點(diǎn),重點(diǎn)關(guān)注換流器和正負(fù)極網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立控制方式,以提升非正常狀態(tài)下的線路傳輸容量;然后結(jié)合上層控制系統(tǒng)和站控系統(tǒng),給出具體功率轉(zhuǎn)代策略的控制流程;最后,在PSCAD/EMTDC中,基于張北±500 kV柔性直流輸電示范工程,搭建了四端MTDC仿真系統(tǒng),在典型應(yīng)用工況下對(duì)所提出的控制策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

1 真雙極MTDC系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)代控制原理

1.1 真雙極MTDC系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)

與偽雙極接線方式在換流變閥側(cè)采用電抗構(gòu)成一個(gè)人為中性點(diǎn),使直流線路對(duì)地呈現(xiàn)出對(duì)稱的正、負(fù)極性所不同,真雙極接線與傳統(tǒng)直流輸電雙極系統(tǒng)接線形式基本一致,每個(gè)換流站由正極換流器和負(fù)極換流器構(gòu)成,正負(fù)換流器之間接地,接地引線從正極換流器和負(fù)極換流器在直流側(cè)的連接點(diǎn)引出[17,23]。以圖1所示的并聯(lián)型四端張北±500 kV柔性直流輸電工程為例進(jìn)行分析,該工程采用對(duì)稱雙極金屬回線運(yùn)行方案,擁有正極運(yùn)行層、負(fù)極運(yùn)行層和金屬回線層。金屬回線層提供電流通路,正負(fù)極均可通過(guò)金屬回線獨(dú)立運(yùn)行,相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立環(huán)網(wǎng)。

圖1 并聯(lián)型四端柔性直流輸電拓?fù)涫疽鈭DFig.1 Topology diagram of parallel-type four-terminal VSC based high voltage direct current transmission

與偽雙極接線方式相比,真雙極接線方式具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)[16]。

1)運(yùn)行方式多樣。系統(tǒng)可在雙極和單極金屬回線兩種基本方式下運(yùn)行。兩極所有換流器同時(shí)投入運(yùn)行且控制策略一致,稱為雙極對(duì)稱運(yùn)行方式;除此以外,在單極換流器或線路退出運(yùn)行,直流電網(wǎng)出現(xiàn)非對(duì)稱拓?fù)鋾r(shí),系統(tǒng)也可運(yùn)行在雙極不對(duì)稱方式下。

2)系統(tǒng)可靠性高。雙極系統(tǒng)接線方式下直流側(cè)故障或檢修時(shí)只影響故障極,另一極仍能正常運(yùn)行,且非故障極能在設(shè)備通流容量以內(nèi)轉(zhuǎn)代故障極功率。

1.2 功率轉(zhuǎn)代策略的控制目標(biāo)

利用雙極系統(tǒng)靈活多變的運(yùn)行優(yōu)勢(shì),在一極換流器或線路停運(yùn)的工況下,可對(duì)故障極和非故障極進(jìn)行獨(dú)立控制,以提升系統(tǒng)不平衡運(yùn)行狀態(tài)下的傳輸能力。為進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性,提出兩點(diǎn)基本控制目標(biāo)。

1)降低故障極的輸送功率,控制故障極直流線路輸送功率不超過(guò)線路輸送容量,直流電流控制在直流斷路器容量以內(nèi)。

當(dāng)某回直流線路因故障而退出運(yùn)行時(shí),與故障線路相連的換流器功率只能從另一回出線送出,故障極直流網(wǎng)絡(luò)必有多條直流線路傳輸功率增大,甚至造成某些直流線路電流越限。如圖1所示的四端環(huán)網(wǎng)中,若換流站3和換流站4之間的正極直流線路發(fā)生斷線故障,與之相連的兩條直流線的電流均有所升高,而換流站1和2之間的直流電流值最高,超過(guò)線路電流上限,嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全。具體換流站傳輸功率和直流電流見(jiàn)附錄A圖A1。

此時(shí)功率轉(zhuǎn)代策略需根據(jù)故障發(fā)生位置,有序調(diào)節(jié)換流器控制系統(tǒng)功率參考值,使非故障極(負(fù)極)轉(zhuǎn)代故障極(正極)的部分功率,確保各極直流線路電流不越限。

2)利用兩極之間的功率分配和轉(zhuǎn)代,最大程度上送出發(fā)電端的功率,提升MTDC系統(tǒng)在非正常工況下的功率傳輸能力。

當(dāng)送端換流器因故障退出運(yùn)行時(shí),故障換流器將失去傳輸功率的能力,若不對(duì)同端換流器進(jìn)行控制策略調(diào)整,則使得本應(yīng)由故障換流器送出的電能無(wú)法送出,只能切除部分的發(fā)電機(jī)以保證系統(tǒng)穩(wěn)定。同理,受端換流器退出運(yùn)行時(shí),若直流電網(wǎng)功率無(wú)法外送,受端功率不足,為應(yīng)對(duì)交流系統(tǒng)頻率下降會(huì)采取緊急切負(fù)荷措施。因此控制系統(tǒng)要在接到故障換流器停運(yùn)信號(hào)后就開(kāi)始執(zhí)行轉(zhuǎn)代策略,增加非故障換流器傳輸功率,以直流電網(wǎng)消納過(guò)剩功率,從而最大程度上減少切機(jī)、切負(fù)荷量。

基于上述兩點(diǎn)控制目標(biāo),本文提出了適用于雙極并聯(lián)型MTDC的功率轉(zhuǎn)代策略。

2 功率轉(zhuǎn)代策略控制流程

2.1 基本控制流程

本文所提的功率轉(zhuǎn)代策略實(shí)質(zhì)上是一種在真雙極MTDC系統(tǒng)的直流網(wǎng)絡(luò)處于非對(duì)稱拓?fù)溥\(yùn)行下,對(duì)正負(fù)極網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行獨(dú)立控制,以提升直流系統(tǒng)傳輸能力的控制策略。當(dāng)發(fā)生單極直流電網(wǎng)故障或檢修時(shí),相同送電方向的另一極直流電網(wǎng)采取提升輸送功率的措施,承擔(dān)部分故障極電網(wǎng)的傳輸功率,以保證MTDC系統(tǒng)在非正常工況下的傳輸能力。

該控制策略利用極間配合和正常運(yùn)行中換流站的功率裕度,來(lái)增加電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。在實(shí)際運(yùn)行中,從站控系統(tǒng)取得換流器停運(yùn)狀態(tài)和斷線狀態(tài)作為判據(jù),執(zhí)行相應(yīng)的功率轉(zhuǎn)代策略。本文提出具體的適用于真雙極MTDC系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)代策略控制流程如下。

步驟1:由上層控制系統(tǒng)得到MTDC系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)下各端初始功率和電壓水平。

步驟2:故障發(fā)生后,判斷故障類型,辨識(shí)故障后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?對(duì)故障側(cè)換流站標(biāo)記。

步驟3:由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、各端電壓和功率參考值?jì)算出各條直流線路調(diào)整后的傳輸功率和直流電流,以及各換流器的傳輸功率和電流。

步驟4:校驗(yàn)系統(tǒng)約束條件,包括換流器傳輸功率和電流約束、線路傳輸功率和電流的約束條件。 若滿足條件,則完成功率轉(zhuǎn)代;若不滿足約束條件,則進(jìn)入步驟5修改站控系統(tǒng)功率參考值。

步驟5:調(diào)整與停運(yùn)線路或越限直流線路相連的換流站的功率參考值。具體調(diào)整策略將在2.2節(jié)詳述。

步驟6:返回步驟4校驗(yàn)約束條件。

基本流程圖見(jiàn)附錄A圖A2。

2.2 功率參考值調(diào)整策略

對(duì)某端換流器的調(diào)節(jié)是故障極和非故障極同步調(diào)節(jié),盡可能使該端上下網(wǎng)功率總和不變。為說(shuō)明功率調(diào)整策略,設(shè)Pref0為正常工況對(duì)稱運(yùn)行方式下單極換流器的原功率參考值。故障工況下,Pref_n為非故障極調(diào)整后功率參考值,Pref_f為故障極調(diào)整后功率參考值,ΔPref為功率參考值的調(diào)整量。

1)針對(duì)以下兩種情況:①某端單極換流器因故障退出運(yùn)行;②某直流線路停運(yùn)且與該停運(yùn)線路相連的換流器僅存在這一條直流出線,該端換流器的功率調(diào)節(jié)策略應(yīng)遵循式(1)。

(1)

式中:PVSC_max為待調(diào)整換流器功率上限。

在該工況下,非故障極換流器應(yīng)在最大程度上保證所在直流端的傳輸功率,故必須立即提高同端非故障極的功率參考值,降低送受端電網(wǎng)功率缺額和頻率的變化,才能減少切機(jī)、切負(fù)荷。若原雙極的功率之和大于單極換流器的容量上限,則非故障極的功率參考值取換流器容量;否則取原雙極的功率之和。故障極換流器無(wú)法傳輸功率,功率參考值設(shè)為0。

2)針對(duì)某直流線路停運(yùn)且與該停運(yùn)線路相連的換流器有多條直流出線的情況,該端換流器的功率調(diào)節(jié)策略應(yīng)遵循:

(2)

如果停運(yùn)線路的功率小于所有相連線路的可提升容量之和,功率在相連線路間按各線路傳輸功率裕度分配,即功率裕度越大,所分配的功率越多;對(duì)于無(wú)法通過(guò)同極其他線路送出的部分功率ΔPref,則需轉(zhuǎn)代到非故障極。

3)針對(duì)某端換流器同過(guò)載線路相連的情況,該端換流器的功率調(diào)節(jié)策略應(yīng)遵循:

(3)

式中:Pdc_overload為過(guò)載線路的當(dāng)前功率;Pdc_max為過(guò)載直流線路的最大可傳輸功率。

對(duì)與超限元件相連的整流換流站的功率調(diào)整,能直接將過(guò)載部分功率轉(zhuǎn)代到非故障極,有效解決線路過(guò)載問(wèn)題。

3 仿真分析

為了驗(yàn)證上述控制策略的可行性和有效性,基于張北±500 kV多端柔性直流輸電示范工程,在PSCAD/EMTDC環(huán)境中搭建了如圖1所示的并聯(lián)型四端柔性直流輸電仿真系統(tǒng)。換流站1和換流站3的額定容量分別為1 500 MW和3 000 MW,分別與兩風(fēng)電場(chǎng)相連,均采用定有功功率控制;換流站2的額定容量為1 500 MW,與抽水蓄能電站相連,采用定直流電壓控制穩(wěn)定全網(wǎng)電壓;換流站4的額定容量為3 000 MW,與交流電網(wǎng)相連,工作在定有功功率控制方式下。直流側(cè)的額定電壓為±500 kV。每端換流站有兩套換流器,分別與正負(fù)極運(yùn)行層連接。

3.1 算例1:單極線路退出運(yùn)行

考慮各換流站均有一定功率裕度的場(chǎng)景:換流站1正負(fù)極上網(wǎng)有功功率參考值均為600 MW;換流站3正負(fù)極上網(wǎng)有功功率參考值均為1 200 MW;換流站4正負(fù)極下網(wǎng)功率參考值均為1 000 MW;換流站2為定直流電壓控制,穩(wěn)定全網(wǎng)電壓。

系統(tǒng)在5 s時(shí)已達(dá)到穩(wěn)定,此時(shí)輸送功率最大的一段線路是換流站3到換流站4之間的一段,故考慮該段線路在7 s時(shí)發(fā)生正極斷線?？疾旃β兽D(zhuǎn)代前后系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行能力，得到仿真結(jié)果如圖2和圖3所示。其中,圖2為未進(jìn)行功率轉(zhuǎn)代的仿真結(jié)果,圖3為進(jìn)行功率轉(zhuǎn)代后的仿真結(jié)果。圖中:P12pos,P24pos,P31pos,P34pos為四條直流線路正極傳輸功率,傳輸方向分別為換流站1至換流站2、換流站2至換流站4、換流站3至換流站1和換流站3至換流站4;P12neg,P24neg,P31neg,P34neg為四條直流線路負(fù)極傳輸功率,傳輸方向同正極;Udc_pos和Udc_neg分別為正、負(fù)極直流電壓。

圖2 單極線路停運(yùn)時(shí)兩極有功功率和電壓仿真波形(功率轉(zhuǎn)代前)Fig.2 Simulation waveforms of polar active power and voltage under unipolar line outage (before power conversion)

根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備制造水平,±500 kV直流斷路器通流能力最高為3 kA,具備長(zhǎng)期承受1.05倍(3.15 kA)過(guò)電流能力。

由圖2可知,若不采用功率轉(zhuǎn)代策略,換流站1和換流站2之間正極線路會(huì)發(fā)生過(guò)載,系統(tǒng)中的輸送功率超過(guò)線路最大輸送容量,直流電流高達(dá)3.6 kA也超過(guò)直流斷路器負(fù)載過(guò)電流能力,嚴(yán)重影響MTDC系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。此時(shí)正極斷線故障不影響負(fù)極正常運(yùn)行,但系統(tǒng)總傳輸能力有所下降。

若上層控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到故障的同時(shí)立刻進(jìn)行功率轉(zhuǎn)代,按本文所提策略,需依次減小換流站1和換流站3正極換流器定功率控制的功率參考值,增大負(fù)極換流器功率參考值。正極發(fā)出有功低于吸收功率,直流電壓下降;負(fù)極發(fā)出有功大于吸收有功,直流電壓上升。

由于控制目標(biāo)的迅速變化,從圖3可以觀察到系統(tǒng)有一定的波動(dòng),這是故障后1 s內(nèi)發(fā)生的一個(gè)短暫電壓偏離。轉(zhuǎn)代策略實(shí)施后直流電壓趨于穩(wěn)定,線路輸送功率都嚴(yán)格控制在直流斷路器通流容量以內(nèi)。

圖3 單極線路停運(yùn)時(shí)兩極有功功率和電壓仿真波形(功率轉(zhuǎn)代后)Fig.3 Simulation waveforms of polar active power and voltage under unipolar line outage (after power conversion)

圖4為斷線故障前后直流系統(tǒng)潮流示意圖。換流站中數(shù)值代表各換流站控制系統(tǒng)有功功率參考值。圖4(b)和(c)對(duì)比能更加清晰直觀地反映功率轉(zhuǎn)代前后各站功率參考值的改變和線路潮流走向?？梢?jiàn),在線路停運(yùn)情況下,按照本文所提控制策略進(jìn)行功率轉(zhuǎn)代能夠有效解決線路過(guò)載問(wèn)題。

3.2 算例2:單極換流器(換流站3正極)退出運(yùn)行

同樣考慮各換流站均有一定功率裕度的場(chǎng)景:換流站1正負(fù)極上網(wǎng)功率參考值均為400 MW;換流站3正負(fù)極上網(wǎng)功率參考值均為700 MW;換流站4正負(fù)極下網(wǎng)功率參考值均為1 000 MW;換流站2為定直流電壓控制。

系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后,在7 s時(shí)發(fā)生換流站3正極換流器閉鎖故障。正極換流器退出運(yùn)行不影響直流側(cè)母線的正常運(yùn)行,正極直流電網(wǎng)可視為由四端環(huán)網(wǎng)變成三端環(huán)網(wǎng)。

圖4 單極線路停運(yùn)前后直流線路潮流示意圖Fig.4 Power flow diagrams of direct current lines before and after unipolar line outage

故障后風(fēng)電場(chǎng)暫時(shí)不發(fā)生切機(jī)動(dòng)作,即換流站3所連風(fēng)電場(chǎng)保持1 400 MW出力。換流站3負(fù)極換流器有功參考值由700 MW變?yōu)? 400 MW,考察功率轉(zhuǎn)代前后系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行能力，圖5所示仿真波形即為經(jīng)歷功率轉(zhuǎn)代后兩極有功功率和電壓。

在此仿真過(guò)程中,若7 s時(shí)不采取功率轉(zhuǎn)代策略,即各換流器控制系統(tǒng)的功率參考值保持不變,換流站3正負(fù)極功率參考值總和降低一半,功率過(guò)剩時(shí)考慮切除風(fēng)電機(jī)組,可能會(huì)使孤島電網(wǎng)失穩(wěn)。而在理想情況下,換流站有一定裕度,故障極的部分甚至全部功率可轉(zhuǎn)代到正常極。如圖6所示,由仿真結(jié)果可得單極換流器退出運(yùn)行前后直流網(wǎng)絡(luò)潮流示意圖。不難看出,在單極換流器退出運(yùn)行情況下,采用本文所提的功率轉(zhuǎn)代策略可以有效防止風(fēng)電場(chǎng)大規(guī)模切機(jī)事件的發(fā)生。

圖5 單極換流器退出運(yùn)行時(shí)兩極有功功率和電壓仿真波形(功率轉(zhuǎn)代后)Fig.5 Simulation waveforms of polar active power and voltage under unipolar converter outage (after power conversion)

圖6 單極換流器停運(yùn)前后直流系統(tǒng)潮流示意圖Fig.6 Power flow diagram of direct current system before and after unipolar converter outage

4 結(jié)論

本文針對(duì)具有廣闊工程應(yīng)用前景的真雙極VSC-MTDC系統(tǒng),從電網(wǎng)故障后的穩(wěn)定控制出發(fā),提出了一種能增加電網(wǎng)健壯性的功率轉(zhuǎn)代策略。該策略的基本思想是在考慮各換流站裕度的情況下,讓非故障極直流電網(wǎng)承擔(dān)部分故障極直流電網(wǎng)功率,以提高輸電能力和電網(wǎng)可靠性。由算例結(jié)果可得結(jié)論如下。

1)所提策略利用兩極之間的配合,有效降低故障極的輸送功率,使故障極線路上的輸送功率不超過(guò)直流線路的最大輸送容量,直流電流控制在直流線路最大可傳輸電流值以內(nèi)。

2)該策略可以有效減少發(fā)電站的切機(jī)量和受端切負(fù)荷量,最大程度上送出發(fā)電端的功率,減少交流電網(wǎng)的頻率波動(dòng)。且功率轉(zhuǎn)代策略執(zhí)行的速度越短,需要的切機(jī)、切負(fù)荷量就越小。

3)由于真雙極系統(tǒng)正負(fù)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以在非對(duì)稱拓?fù)湎陋?dú)立控制,對(duì)應(yīng)線路上功率的大小和方向均可不同,本文所提功率轉(zhuǎn)代控制策略在真雙極系統(tǒng)中有良好的適用性和控制效果。

考慮到多端柔性直流輸電控制的復(fù)雜性,如何在保留傳輸功率裕度的前提下進(jìn)一步提高功率在極間平穩(wěn)轉(zhuǎn)代的能力,還需進(jìn)行更深入的探索和研究。

附錄見(jiàn)本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

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Power Conversion Strategy of VSC-MTDC System Based on Real Bipolar Wiring Mode

HEYan1,LIZhou1,LIYazhou1,GUWei1,ZHAOBing2,WANGShanshan2

(1. School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China; 2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China)

In China, with the rapid development of voltage source converter based multi-terminal direct current (VSC-MTDC) transmission technology, the real bipolar wiring mode has become increasingly popular in actual multi-terminal direct current (MTDC) projects. In the pseudo bipolar mode, line overload, generator tripping or load shedding may occur if a direct current line or a converter quits operation, while in the more flexible real bipolar mode, power conversion from fault grid to the non-fault one is permissible under similar conditions. A power conversion strategy for bipolar operation VSC-MTDC system is proposed. Since the positive and negative grid can be independently controlled in the bipolar mode, power surplus of the fault grid can be transferred to the non-fault one by using the proposed strategy under abnormal operating conditions. This strategy has improved the reliability and transmission capability of power grid within the limits of each element capacity. The simulation model based on Zhangbei ±500 kV MTDC demonstration project is established in PSCAD/EMTDC. The validity of the proposed strategy has been proved by the simulation results.

This work is supported by State Grid Corporation of China (No. XT71-16-012).

voltage source converter based high voltage direct current (VSC-HVDC) transmission; multi-terminal direct current (MTDC); real bipolar operation; power conversion strategy

2017-03-27;

2017-07-20。

上網(wǎng)日期: 2017-08-25。

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(XT71-16-012)。

何 炎(1994—),女,碩士研究生,主要研究方向:柔性直流輸電技術(shù)、電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制。E-mail： heyan2603630@126.com

李 周(1985—),男,通信作者,博士,講師,主要研究方向:電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制、交直流混合輸電技術(shù)。E-mail: lizhou@seu.edu.cn

李亞州(1993—),男,碩士研究生,主要研究方向:柔性直流輸電技術(shù)、電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制。E-mail: liyazhou93@126.com

(編輯 萬(wàn)志超)