提升电网受电能力的多直流低压限流控制器参数优化方法

多直流受端电网普遍面临电压支撑能力不足、交直流相互影响加剧、运行方式复杂多变的挑战,严重交流故障极易引发多回直流连续换相失败,甚至导致全网电压崩溃。提出一种提升地区电网受电能力的多直流低压限流控制器(Voltage Dependent Current Order Limiter,VDCOL)参数协调优化方法。首先,通过临界运行方式确定当前系统的主导失稳模式,并分别针对功角失稳、电压失稳两种不同模式提出差异化的VDCOL参数调整原则。基于多馈入短路比大小排序结果,对多回直流进行参数调整,最终达到抑制换相失败的发生,提升地区电网接纳外网受电能力的效果。通过实际电网仿真分析验证,按照所提方法优化直流参数后,可显著增加地区电网外网受电能力。

基于定等效直流输入电阻的低压限流控制器优化控制策略

低压限流控制器(VDCOL)是抑制基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)系统后续换相失败的重要控制环节,通过分析LCC-HVDC系统换流器换相过程,提出一种基于等效直流输入电阻的VDCOL优化方案评价指标以及一种基于定等效直流输入电阻的VDCOL优化控制策略。基于CIGRE HVDC标准测试模型对故障期间不同类型的VDCOL优化方案进行仿真测试以验证所提评价指标的合理性和所提控制策略的有效性,仿真结果表明:故障期间等效直流输入电阻与关断角呈正相关;采用所提控制策略后等效直流输入电阻能够尽快恢复并保持在1.0 p.u.附近;同时所提控制策略可以有效抑制LCC-HVDC系统后续换相失败。

基于直流电流瞬时微分的特高压直流分层接入系统非故障层换相失败预防控制策略

在特高压直流分层接入系统中,由于层间耦合作用,某一层交流系统发生故障可能导致非故障层换流器发生换相失败。为此,考虑到故障过程直流电流的变化,提出一种基于直流电流瞬时微分的换相失败预防控制策略。该策略基于故障后直流电流的变化特性,得到换相电流时间面积控制中触发角修正量,代替原有换相失败预防控制,提高非故障层换相失败预防控制的启动精度;同时基于电流预测量和等效直流输入电阻动态调整低压限流控制器的指令值,提高其响应速度。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型对不同工况下所提控制策略进行验证。结果表明,该策略可降低高低端换流器同时发生换相失败的风险,改善故障后系统的运行性能。

抑制换相失败的变斜率VDCOL控制策略

在高压直流输电系统控制环节中,低压限流控制器的静态恢复特性和获取补偿电压的方法会导致连续换相失败。为减小连续换相失败发生的概率,本文在引入直流电流变化率改变低压限流控制器获取补偿电压的基础上,通过改变低压限流控制器的数学模型,提出了基于直流电流变化率控制的变斜率低压限流控制器控制策略。最后使用电磁暂态仿真软件中的国际大电网会议高压直流标准模型进行仿真,仿真结果表明,本文提出的控制策略在发生接地故障时能有效地抑制连续换相失败,从而优化了故障恢复特性。

抑制连续换相失败的电流指令值补偿策略

高压直流输电系统在常规低压限流控制下,故障恢复期间直流电流和换相电压的恢复速度不匹配导致连续换相失败。为了减小连续换相失败的概率,本文首先引入直流电流变化率补偿低压限流控制器输出的电流指令值。然后,引入换流母线交流电压变化率对补偿后的指令值进行二次补偿,通过整定控制参数,提出二阶直流电流指令值动态补偿策略。最后,在PSCAD中搭建基于国际大电网会议的标准模型对策略进行测试,结果表明,在发生接地故障时本文策略能够协调直流电流和换相电压的恢复速度,抑制直流系统发生连续换相失败。

基于改进VDCOL的直流系统后续换相失败抑制策略

针对高压直流系统首次换相失败后在故障恢复期间的后续换相失败问题,以直流系统控制环节的动作逻辑为依据,将恢复过程划分为首次换相失败阶段(阶段1)、系统开始恢复阶段(阶段2)和电流偏差控制阶段(阶段3)。分析发现,阶段3期间直流电流恢复量过大会引发后续换相失败,为此提出了一种低压限流控制(VDCOL)改进策略,利用瞬时电压实时检测换流母线线电压幅值,根据故障后换流母线线电压大小动态调整VDCOL的最小电流指令值,减小电流偏差控制期间的直流电流恢复量,达到抑制后续换相失败的目的。最后,基于CIGRE标准模型的仿真测试结果验证了该策略在不同故障条件下抑制后续换相失败的有效性。