基于LCC-HVDC和VSC-HVDC的混合双极直流输电系统的建模及仿真分析

近年来,我国传统换相型高压直流输电(LCC-HVDC)技术在电力系统中已经发展成熟;由于电力电子器件在实际工程应用中越来越成熟甚至达到完美状态,电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)也应用到了现代电网中。由于LCC-HVDC和VSC-HVDC有各自的优点与不足,为了发挥两者的优势,对由LCC-HVDC和VSC-HVDC两个子系统分别位于上下两极所组成的混合双极直流输电系统(Hybrid Bipolar-HVDC)进行了进一步的分析。文章介绍了Hybrid Bipolar-HVDC系统内部包含的一些基本结构,对LCC和VSC的主电路和其控制电路、在PSCAD环境下正极LCC-HVDC和负极VSC-HVDC的主电路和控制电路分别进行了具体分析,最后用PSCAD对Hybrid Bipolar-HVDC进行了仿真,并分析了其稳定运行的状态。

直驱风电场与LCC-HVDC次同步交互作用的扰动传递路径及阻尼特性分析

当直驱风电场距离电网换相型高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的整流站较近时,两者间的次同步交互作用机理及特性尚不明确,现有分析方法难以揭示扰动传递过程及子系统间的耦合关系。针对上述问题,该文首先建立直驱风电场经LCC-HVDC送出系统的线性化模型,并基于系统闭环互联传递函数框图揭示次同步频率扰动在直驱风电场与LCC-HVDC之间的传递路径。然后,通过阻尼重构分离出次同步交互作用对次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)模式阻尼的影响,并分析控制器参数对SSO模式阻尼的影响。结果表明,直驱风电机组直流电容主导的SSO模式存在不稳定风险;直驱风电场与LCC-HVDC之间的扰动传递路径呈现"8"字型耦合关系,导致两者间存在次同步交互作用;直驱风电机组外环、LCC-HVDC定电流控制器的比例系数增大或积分系数减小时,SSO模式阻尼增大。

光伏经LCC-HVDC外送系统的次同步振荡特性分析

随着我国西北地区光伏发电的持续增长,大规模光伏经电网换相型高压直流输电(LCC-HVDC)外送成为重要的外送方式。当光伏电站位于LCC-HVDC送端近区时,系统的次同步振荡(SSO)特性尚不明确,目前相关研究处于空白。针对上述问题,首先采用模块化建模方法,建立光伏经LCC-HVDC外送系统的状态空间模型;然后基于特征值分析法分析系统振荡模式,研究LCC-HVDC对系统SSO阻尼的影响;最后根据特征值根轨迹,分析系统参数对SSO特性的影响。研究结果表明,存在光伏电站和LCC-HVDC状态变量共同参与的SSO模式,且LCC-HVDC的接入会削弱光伏并网系统阻尼,增大发生SSO的风险;在光伏经LCC-HVDC外送系统中,光伏并网逆变器外环、LCC-HVDC整流器的比例系数减小或LCC-HVDC整流器的积分系数增大时,SSO对系统的威胁增加。研究结果可为实际工程提供理论参考。

光伏与LCC-HVDC系统的次同步振荡耦合路径及阻尼特性分析

随着电网换相型高压直流(LCC-HVDC)系统送端近区光伏容量的增加,光伏经LCC-HVDC外送系统的振荡稳定性问题日益凸显。然而,光伏与LCC-HVDC系统的次同步交互作用尚不明确,相关研究较少。为此,首先建立光伏经LCC-HVDC外送系统的闭环传递函数框图,探明次同步分量在光伏与LCC-HVDC系统间传递时的耦合路径;然后,提出一种阻尼分离方法,评估交互作用对系统次同步振荡(SSO)阻尼的影响;最后,结合时域仿真进行影响因素分析。研究结果表明:光伏自身的闭合回路及光伏与LCC-HVDC系统、交流系统的耦合路径均经过与直流电容振荡模态相关的传递函数,导致各类交互作用阻尼特性共同决定系统SSO特性;对于所提算例,光伏与交流系统、光伏与LCC-HVDC系统的交互作用为SSO提供负阻尼;LCC-HVDC系统定电流控制器和光伏逆变器外环的比例系数减小、积分系数增大,或光照强度增大时,系统SSO风险增大。