风电场经柔性直流输电系统故障穿越协调控制研究

当大型风电场经柔性直流输电系统长距离输送时,需解决交流电网故障时导致直流功率过剩及电压上升等问题。传统方法中仅用卸荷电路或改变控制策略都各自存在缺陷,不能够快速、经济、可靠地完成故障穿越。针对以上问题,提出一种投入自调控耗能电阻与通过风场最大功率跟踪减少输送功率相结合的故障穿越协调控制策略。在故障初期投入耗能电阻来弥补控制策略通信延时的问题。其次在引入最大功率跟踪减载后,可适当退出部分耗能电阻,从而避开单一方案的缺点,取得更好的故障穿越效果。最后基于PSCAD/EMTDC建立模型,仿真验证了该协调控制策略的有效性。

交直流混联系统协调控制下的故障特征分析

交直流混联电网场景下交直流线路发生短路会产生新的故障特征.为此,构建了永磁直驱风电经柔性直流并网的交直流混联系统模型,系统的协调控制有助于提升其故障穿越能力,保障其安全稳定运行.故而,在借助于直流断路器(DCCB)、卸荷电阻以及改进的模块化多电平换流器(MMC)控制策略基础上,提出一种无需换流站间通信的交直流故障穿越协调控制方案,进而探讨了不同因素对故障特征的影响.研究结果表明:交流并网联络线故障时,MMC具有非线性、幅值受限和输出电流受控于电压等特征的电源输出特性;当发生不对称短路故障时,故障线路柔直侧的负序电流可被完全抑制;当并网点电压三相有效值跌落到0.9 p.u.以下时,MMC优先发出无功功率;当直流系统不平衡功率积累出现直流过电压现象时,在主从电压裕度控制策略起主要作用下仅三相短路故障导致直流电压超过1.05 p.u.,此时风场侧MMC凭借降压法及卸荷电阻的投切可使直流电压控制在1.05~1.10 p.u.范围内.针对直流故障时的低电压问题,采用就地检测就地保护的故障隔离方案实现了5~6 ms切除直流故障.最后,通过RTDS仿真实验验证了该交直流故障穿越方案的有效性,证实了此控制方案下故障特征与理论分析结论的一致性.