CN109842126B - 一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法 - Google Patents
一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109842126B CN109842126B CN201910131048.9A CN201910131048A CN109842126B CN 109842126 B CN109842126 B CN 109842126B CN 201910131048 A CN201910131048 A CN 201910131048A CN 109842126 B CN109842126 B CN 109842126B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- flexible
- direct current
- flexible direct
- converter station
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 57
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明涉及一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,包括以下内容:在柔性直流输电***中柔直换流站控制***外环的d轴控制通道和/或q轴控制通道配置交流电压稳定器;确定交流电压稳定器的增益系数和输出限幅值;获取确定增益系数和输出限幅值后交流电压稳定器的输出电流补偿值,将其叠加至柔直换流站控制***外环的原始参考电流中,得到柔直换流站控制***外环的参考电流;将该参考电流输出至柔直换流站控制***的内环,完成柔性直流输电***的电压振荡抑制,本发明可广泛用于柔性直流输电领域中。
Description
技术领域
本发明是关于一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,属于柔性直流输电领域。
背景技术
基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电技术(high voltage direct current,HVDC)以其优越的性能在近来年得到快速发展,采用具有自关断能力的绝缘栅双极型晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor,IGBT)的换流站具有扩容增压方便、无器件动态和静态均压问题、交流电压谐波特性好以及高频电磁干扰小等优点,可以为弱交流电网提供电压和无功支撑,具有电网跨区异步互联功能。柔性直流工程已经从最初的两端工程逐渐发展至多端工程以及具有网孔结构的柔性直流电网工程。伴随着工程端数的增多以及网络架构的复杂,柔性直流工程的电压和功率等级得到大幅度提高,从最初单个站的20MW/35kV,已经发展至1500MW/500kV。
交流大电网是由大量发电机、线路、变电站以及用户负荷构成,发电机控制***在原始网络结构和负荷下具有抑制***电压振荡的功能。但是,随着网络结构的变化、负荷的变化以及电力电子装置的接入,原始发电机控制***的参数可能对全网的电压不能起到较好地控制,从而导致发电机组在运行过程中存在低频振荡现象。电网的低频振荡会引起发电机组之间的低频振荡,导致发电机输出的有功功率低频振荡,此时发电机组转速来回调整,严重情况下可能导致发电机组轴系扭断,电网之间的联络线解列,降低电网的运行稳定性。交流电压和无功功率是表征交流电网有效运行的重要指标,两者之间相互关联、相互影响、相互耦合。当交流电网出现振荡之后,其表征现象是交流电压、交流电流、无功功率、有功功率和频率均可能存在振荡现象。考虑到交流电压和无功功率之间的相互影响和强耦合关系,一般只要能够抑制无功功率振荡,就能够抑制交流电压振荡。
为了抑制交流电压的振荡以及提高***的运行稳定性,需要为柔性直流工程接入点提供一定的阻尼支撑,使柔直换流站输出的无功功率能够快速衰减交流电压的振荡分量。连接交流大电网的柔直换流站即可采用交流电压控制方法,也可以采用无功功率控制方法。交流电压控制方法是在柔直换流站控制***的外环中反馈交流电压实际值,将其与交流电压参考值进行做差运算之后,产生无功电流的参考值,改变输出的无功功率,从而改变电压。无功功率控制方法是将接入点的实际无功功率反馈至柔直换流站的控制***,与无功功率参考值做差运算之后,产生无功电流参考,进而改变输出的无功功率,通过调整无功功率参考值的大小,就能够做到交流电压连续平滑可调。上述两种控制方法在交流电网强度较大的时候均能够有效对交流电压进行控制,然而,当柔直换流站所接入的交流电网***较弱时,单一的控制方法可能不能实现交流电压的稳定控制,存在振荡现象。例如交流大电网发电机组出现低频振荡后,全网功率可能也会发生低频振荡现象,柔直换流站若不能提供有效的正阻尼特性,则可能跟随大电网低频振荡,在某些场合下可能还会恶化低频振荡,增大振荡的幅值。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种能够实现交流电压稳定控制的柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,包括以下内容:在柔性直流输电***中柔直换流站控制***外环的d轴控制通道和/或q轴控制通道配置交流电压稳定器;确定交流电压稳定器的增益系数和输出限幅值;获取确定增益系数和输出限幅值后交流电压稳定器的输出电流补偿值,将其叠加至柔直换流站控制***外环的原始参考电流中,得到柔直换流站控制***外环的参考电流;将该参考电流输出至柔直换流站控制***的内环,完成柔性直流输电***的电压振荡抑制。
进一步,确定交流电压稳定器的增益系数和输出限幅值,具体过程为:确定交流电压稳定器的输入量;在柔性直流输电***中柔直换流站控制***外环的d轴控制通道和/或q轴控制通道配置超前补偿器和滞后补偿器;提取经过超前补偿器和滞后补偿器后交流电压稳定器输入量的振荡分量;对提取的振荡分量进行放大或缩小操作,确定交流电压稳定器的增益系数;根据柔直换流站控制***外环的原始参考电流,确定交流电压稳定器的输出限幅值。
进一步,所述交流电压稳定器的输入量为柔直换流站接入点的交流电压、电流、有功功率、无功功率或频率。
进一步,所述超前补偿器和滞后补偿器的配置参数均根据柔直换流站所接入的交流电网***低频振荡的频率范围确定。
进一步,所述超前补偿器和滞后补偿器的配置参数均包括带宽、阻尼比系数和增益。
进一步,所述超前补偿器和滞后补偿器的配置参数均为1。
进一步,所述超前补偿器为带有隔离直流分量的超前补偿器。
进一步,所述超前补偿器采用高通滤波器、带通滤波器或陷波器。
进一步,所述滞后补偿器采用低通滤波器、带阻滤波器或陷波器。
进一步,所述交流电压稳定器的输出限幅值为额定值的5%。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本发明中在柔直换流站控制***外环的d轴控制通道和/或q轴控制通道中配置交流电压稳定器,能够实现交流电压的稳定控制,交流电压稳定器具有灵活投入与切除的功能,交流电压稳定器在投入后具有快速电压振荡抑制性能,投入后不仅不会改变交流电压的稳态特性,也基本不会影响柔直换流站的动态和暂态响应特性。2、本发明中的交流电压稳定器无需额外硬件设,简单实用且易于实现,能够提高柔直换流站接入点的电压阻尼特性,抑制交流电网电压振荡,使得柔直换流站控制***更加稳定运行,能够提高柔直换流站接入弱交流电网时的运行稳定性,具有降低交流电压低频振荡向柔直换流站传播的风险,同时抑制柔直换流站接入点的电压振荡,可以广泛应用于柔性直流输电领域中。
附图说明
图1是本发明方法的流程图;
图2是本发明方法中交流电压稳定器的配置示意图;
图3是本发明方法中超前补偿器的配置示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解,附图的提供仅为了更好地理解本发明,它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1所示,本发明提供的柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,包括以下步骤:
1)在柔性直流输电***中柔直换流站控制***外环的d轴控制通道和/或q轴控制通道配置交流电压稳定器,具体为:
柔性直流换流站的控制***包括外环、内环和阀控三个控制环节,三者中阀控控制环节的响应速度最快,其次是内环控制环节,最后是控制环节。交流电网低频与柔性直流换流站控制***的外环响应速度相当,如图2所示,将交流电压稳定器配置在柔直换流站控制***的外环,交流电压稳定器产生补偿电流,并将其叠加至原始参考电流中形成新的参考电流,送至柔性直流换流站控制***的内环中。
柔性直流换流站控制***的外环存在两个控制通道,即d轴控制通道和q轴控制通道。交流电压稳定器可以配置在d轴控制通道,也可以配置在q轴控制通道,还可以d轴和q轴控制通道均配置。柔直换流站控制***外环的d轴控制通道主要与有功功率有关,而q轴控制通道主要与无功功率有关。虽然交流电压既与有功功率和无功功率有关,也与频率有关,但是从影响大小来看,交流电压与无功功率的主导相关。因此,在交流电压稳定器的输入量、控制器架构、滞后补偿器的配置参数、增益系数和限幅值等因素一样时,配置在q轴控制通道的效果强于配置在d轴控制通道的效果,d轴控制通道和q轴控制通道均配置的效果强于单独配置在q轴控制通道的效果,配置控制通道如图2所示。
2)确定交流电压稳定器的输入量,其中,交流电压稳定器的输入量为柔直换流站接入点的交流电压、电流、有功功率、无功功率和频率中的任意一个。考虑无功功率振荡与交流电压振荡呈现比较强的耦合关系,交流电压稳定器的输入量优先选择柔直换流站接入点的无功功率或交流电压。在弱交流电网情况下,交流电压稳定器的输入量可进一步优先选择柔直换流站接入点的交流电压。如果要抑制振荡,必须知道是否有振荡,交流电压稳定器的输入量是实际采集的物理量,可能包含振荡,该输入量的作用是为了提供振荡分量,可以根据具体情况进行设定。
3)考虑交流电压稳定器在稳态情况下不能引入直流分量,在柔性直流输电***中柔直换流站控制***外环的d轴控制通道和/或q轴控制通道配置带有隔离直流分量的超前补偿器,并根据柔直换流站所接入的交流电网***低频振荡的频率范围,确定超前补偿器的配置参数,其中,超前补偿器可以采用高通滤波器、带通滤波器或陷波器等,超前补偿器的配置参数包括带宽、阻尼比系数和增益,一般默认为1。
交流电压稳定器不能在稳态时引入直流分量而改变了外环积分器的输出值,通过交流电压稳定器后的输入信号须经过带有隔离直流分量的超前补偿器,包括不限于高通滤波器、带通滤波器、陷波器;交流电压稳定器不能对动态和暂态特性有较大的影响,因此必须要取合适的增益以及进行限幅处理,交流电压稳定器的实现方式如图3所示,考虑到d轴通道和q轴通道对低频振荡抑制能力不同,稳定器参数的配置、增益大小、限幅值大小也可能不同。
4)考虑实际柔直换流站控制***的延时,超前补偿器可能引入高频分量,为了不将高频分量引入交流电压稳定器,在柔性直流输电***中柔直换流站控制***外环的d轴控制通道和/或q轴控制通道配置滞后补偿器,并根据柔直换流站所接入的交流电网***低频振荡的频率范围,确定滞后补偿器的配置参数,其中,滞后补偿器可以采用低通滤波器、带阻滤波器或陷波器等,滞后补偿器的配置参数包括带宽、阻尼比系数和增益,一般默认为1。
5)提取经过超前补偿器和滞后补偿器后交流电压稳定器输入量的振荡分量,交流电压稳定器的输入量经过超前补偿器和滞后补偿器后,输出的物理量即为提取的振荡分量。
6)根据提取的振荡分量,确定交流电压稳定器的增益系数,具体为:
需要对提取的振荡分量进行放大或缩小操作,以确定交流电压稳定器的增益系数,增益系数的确定既要考虑能够将振荡进行抑制,也要考虑不引入其它频率的振荡,是交流电压稳定器参数配置的重难点。
7)根据柔直换流站控制***外环的原始参考电流,确定交流电压稳定器的输出限幅值,具体为:
在柔直换流站控制***中配置交流电压稳定器是一种附加补偿和控制方法,为了不引入其它问题,经过上述步骤后,还需要对交流电压稳定器的输出值进行限幅,确保柔直换流站控制***在动态和暂态过程中不会因为交流电压稳定器的输出太大而对原始动态和暂态响应特性有较大得影响,限幅值的大小既要保证能够在稳态情况下交流电压稳定器的输出不被限制,又要保证柔直换流站控制***在动态和暂态过程中不改变原始参考电流的某一比值,优选地,交流电压稳定器的输出限幅值可以为额定值的5%,若柔直换流站控制***振荡较大,可以适当放开输出限幅值,但是不推荐超过额定值的10%。
7)获取确定增益系数和输出限幅值后交流电压稳定器的输出电流补偿值,将其叠加至柔直换流站控制***外环的原始参考电流中,得到加入交流电压稳定器后柔直换流站控制***外环的参考电流。
8)将该参考电流输出至柔直换流站控制***的内环,参考电流存在振荡,经过内环后柔直换流站控制***会输出反向的振荡分量,能够抵消电网的实际振荡,进而完成柔性直流输电***的电压振荡抑制。
上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (9)
1.一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,包括以下内容:
在柔性直流输电***中柔直换流站控制***外环的d轴控制通道和/或q轴控制通道配置交流电压稳定器;
确定交流电压稳定器的增益系数和输出限幅值,具体过程为:
确定交流电压稳定器的输入量;
在柔性直流输电***中柔直换流站控制***外环的d轴控制通道和/或q轴控制通道配置超前补偿器和滞后补偿器;
提取经过超前补偿器和滞后补偿器后交流电压稳定器输入量的振荡分量;
对提取的振荡分量进行放大或缩小操作,确定交流电压稳定器的增益系数;
根据柔直换流站控制***外环的原始参考电流,确定交流电压稳定器的输出限幅值;
获取确定增益系数和输出限幅值后交流电压稳定器的输出电流补偿值,将其叠加至柔直换流站控制***外环的原始参考电流中,得到柔直换流站控制***外环的参考电流;
将该参考电流输出至柔直换流站控制***的内环,完成柔性直流输电***的电压振荡抑制。
2.如权利要求1所述的一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,所述交流电压稳定器的输入量为柔直换流站接入点的交流电压、电流、有功功率、无功功率或频率。
3.如权利要求1所述的一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,所述超前补偿器和滞后补偿器的配置参数均根据柔直换流站所接入的交流电网***低频振荡的频率范围确定。
4.如权利要求1所述的一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,所述超前补偿器和滞后补偿器的配置参数均包括带宽、阻尼比系数和增益。
5.如权利要求4所述的一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,所述超前补偿器和滞后补偿器的配置参数均为1。
6.如权利要求1所述的一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,所述超前补偿器为带有隔离直流分量的超前补偿器。
7.如权利要求6所述的一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,所述超前补偿器采用高通滤波器、带通滤波器或陷波器。
8.如权利要求1所述的一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,所述滞后补偿器采用低通滤波器、带阻滤波器或陷波器。
9.如权利要求1至8任一项所述的一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法,其特征在于,所述交流电压稳定器的输出限幅值为额定值的5%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910131048.9A CN109842126B (zh) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | 一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910131048.9A CN109842126B (zh) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | 一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109842126A CN109842126A (zh) | 2019-06-04 |
CN109842126B true CN109842126B (zh) | 2020-11-24 |
Family
ID=66884808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910131048.9A Active CN109842126B (zh) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | 一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109842126B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111668856B (zh) * | 2020-03-31 | 2023-03-14 | 中国南方电网有限责任公司 | 基于电流控制的柔性直流输电***高频振荡抑制方法及*** |
CN111769582B (zh) * | 2020-06-24 | 2021-11-23 | 南京航空航天大学 | 一种基于多端直流配电***的交流电流反馈附加阻尼控制方法 |
CN113036783A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-06-25 | 国网经济技术研究院有限公司 | 一种柔直高频振荡控制方法及*** |
CN114094627B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-08-04 | 国网湖南省电力有限公司 | 集中式电池储能稳定风电场接入点交流电压的控制方法 |
CN115021277B (zh) * | 2022-08-09 | 2022-10-28 | 中国电力科学研究院有限公司 | 提升新能源经柔性直流送出阻尼特性的控制方法及*** |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8379416B1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-02-19 | General Electric Company | Power conversion system and method |
CN106300405B (zh) * | 2015-06-09 | 2019-02-22 | 全球能源互联网研究院 | 一种直流线路电流超调和震荡主动抑制的方法 |
CN106505592A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-15 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种抑制次同步振荡的柔性直流附加控制方法 |
CN108134398B (zh) * | 2018-01-04 | 2020-10-27 | 全球能源互联网研究院 | 基于电流信号反馈的抑制火电机组次同步振荡方法 |
-
2019
- 2019-02-21 CN CN201910131048.9A patent/CN109842126B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109842126A (zh) | 2019-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109842126B (zh) | 一种柔性直流输电***抑制电压振荡的稳定控制方法 | |
CN106786664B (zh) | 一种风电机组侧有源次同步振荡抑制装置及其方法 | |
CN105958548B (zh) | 一种适用于弱电网工况的逆变器功率-电压控制方法 | |
CN107579529B (zh) | 一种基于并网变换器锁相环优化的同步机次同步抑制方法 | |
Das et al. | Improvement in power quality using hybrid power filters based on RLS algorithm | |
CN112600234B (zh) | 一种改善柔性直流换流器等效阻抗的控制方法和装置 | |
CN112600235B (zh) | 一种柔性直流换流器等效阻抗的优化控制方法和装置 | |
CN115189361B (zh) | 一种阻尼性能提升的柔性直流输电***交流电压前馈方法 | |
CN107437818B (zh) | 抑制弱电网下三相lcl型并网变换器锁相环小信号扰动的控制方法 | |
Huang et al. | A simple impedance reshaping method for stability enhancement of grid-following inverter under weak grid | |
CN108110760A (zh) | 一种计及电网谐波和负载谐波的微电网***谐波协调控制方法 | |
Khazraj et al. | An improved current controller to ensure the robust performance of grid-connected converters under weak grid conditions | |
CN112003324A (zh) | 一种基于复合滤波算法的改进微电网控制方法 | |
Xiao et al. | Sliding mode SVM-DPC for grid-side converter of D-PMSG under asymmetrical faults | |
CN113612263B (zh) | 一种多端***直流混合配电网的低频振荡抑制方法及*** | |
Arya et al. | Classical control algorithms for permanent magnet synchronous generator driven by diesel engine for power quality | |
CN109802390B (zh) | 一种抑制svg谐波谐振的控制方法 | |
CN114865680A (zh) | 一种模块化多电平换流器的特定谐振频率抑制方法 | |
CN114629112A (zh) | 基于二阶广义积分器的锁频环及其控制方法 | |
CN106849084B (zh) | 网侧基波有功正序电流前馈apf直流电压波动抑制方法 | |
CN111969635A (zh) | 一种针对柔性直流换流站直流电容电压波动的功率控制方法 | |
CN113224775A (zh) | 柔性直流输电***的中高频振荡自适应抑制方法 | |
Magueed et al. | Transient performance of voltage source converter connected to grid through LCL-filter under unbalanced voltage conditions | |
CN110649636A (zh) | 抑制多电飞机直流电力***电压振荡的方法及虚拟同步发电机控制装置 | |
CN112018773B (zh) | 一种直流站低次谐波振荡的控制方法、装置及存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |