直流輸電控制及其與交流電網相互影響的研究與應用.pdf

1、以電網換相為基礎的傳統(tǒng)高壓直流（LCC-HVDC）輸電技術已經發(fā)展的相當成熟，廣泛應用于大容量、長距離傳輸。但是LCC換流站正常運行時受兩端交流系統(tǒng)影響，具有依附性。而且換流站工作時產生的諧波容量大，必需配置許多濾波設備。目前基于全控型元件的電壓源換流器高壓直流輸電（VSC-HVDC）技術飛速發(fā)展，克服了LCC-HVDC的一系列缺陷，能夠獨立控制有功與無功功率。本文主要研究了交直流電力系統(tǒng)中直流輸電的控制策略及其與交流電網的相互影響，具

2、體的研究內容如下:
　　分析了LCC-HVDC的基本運行原理，推導了等值電路與數(shù)學模型。采用傳統(tǒng)LCC-HVDC系統(tǒng)的控制策略，整流端采用恒定直流電流并配有低壓限流控制，逆變端選用定熄弧角并配有定電流控制，并在RTDS仿真系統(tǒng)搭建了仿真模型。仿真結果表明：穩(wěn)態(tài)運行時，直流電流按給定指令輸出；逆變側交流母線故障時，整流側交流電壓跌落后發(fā)生振蕩，直流電壓與電流劇烈波動，發(fā)生換相失敗。故障消失后，系統(tǒng)依然振蕩并且恢復較慢。
　　研

3、究了VSC-HVDC系統(tǒng)的工作機理，得出其在dq0坐標系中的數(shù)學模型。采用雙閉環(huán)控制：外環(huán)整流端為恒定直流電壓與交流電壓控制，逆變端為恒定有功功率與交流電壓控制；內環(huán)為電流dq軸解耦控制。在RTDS中搭建了仿真模型，結果表明：穩(wěn)態(tài)運行時，傳輸功率為給定參考值；逆變側交流母線故障時，整流側母線依然穩(wěn)定，直流電壓與電流小幅波動，VSC-HVDC起到了隔離故障的作用。相比于傳統(tǒng)的高壓直流輸電系統(tǒng)，VSC-HVDC系統(tǒng)的穩(wěn)定性更高，控制更靈活。

4、
　　針對部分地區(qū)由于地理位置以及季節(jié)性差異引起的能源不平衡現(xiàn)象，提出VSC-HVDC系統(tǒng)雙向傳輸?shù)臍w一化控制策略，實現(xiàn)分區(qū)聯(lián)絡電網能源的優(yōu)勢互補。將VSC兩側的下垂特性歸一化，獲得交直流電網的傳輸功率參考值；比較直流線路兩端傳輸功率參考值的大小與方向，確定直流線路的傳輸功率；控制直流輸電線路兩側直流電壓，實現(xiàn)功率雙向傳輸，達到兩端交流電網的功率平衡，實現(xiàn)了低碳電力調度。設計了三種不同的工作場景，使用RTDS仿真，驗證了控制策略的

5、有效性。
　　隨著VSC-HVDC的應用發(fā)展，與LCC-HVDC混合接入交流系統(tǒng)，成為發(fā)展趨勢?？紤]到兩種換流站落點的不同以及交流系統(tǒng)的實際情況，本文建立了一種改進的混合雙饋入直流輸電系統(tǒng)結構，提出了在VSC-HVDC中加入電壓調整和電流調整的控制方式，減小LCC-HVDC換相失敗的概率，加快故障后輸電系統(tǒng)的恢復，進而增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過在 RTDS中搭建仿真模型，驗證了控制策略的有效性，同時發(fā)現(xiàn)故障后VSC-HVDC對系統(tǒng)的電