CN111082449B - 风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置 - Google Patents

风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111082449B
CN111082449B CN202010019084.9A CN202010019084A CN111082449B CN 111082449 B CN111082449 B CN 111082449B CN 202010019084 A CN202010019084 A CN 202010019084A CN 111082449 B CN111082449 B CN 111082449B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind power
power plant
access system
direct current
flexible direct
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
Application number
CN202010019084.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111082449A (zh
Inventor
刘启建
李道洋
刘欣和
杨美娟
王先为
行登江
胡少花
钱芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
Xian XJ Power Electronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
Xian XJ Power Electronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xuji Group Co Ltd, XJ Electric Co Ltd, Xian XJ Power Electronics Technology Co Ltd filed Critical Xuji Group Co Ltd
Priority to CN202010019084.9A priority Critical patent/CN111082449B/zh
Publication of CN111082449A publication Critical patent/CN111082449A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111082449B publication Critical patent/CN111082449B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明涉及一种风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置。启动控制方法包括：海上换流站启动时，采用电压外环控制模式，其中的PI调节器采用第一控制参数；若风电场内风机解锁数量达到临界运行规模时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第一控制参数；若系统达到额定运行工况时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第二控制参数。本方法针对较大规模的风电场，可实现大规模风电场从停运到额定运行的平稳过渡，不仅能抑制启动过程中的振荡，还不影响额定工况时的暂、稳态特性。

Description

风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置
技术领域
本发明涉及一种风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置，属于柔性直流输电与大规模新能源并网技术领域。
背景技术
随着能源紧缺和环境保护问题的日益突出，以及国家对新能源产业的规划和扶持，海上风电因具有不占用陆上土地、风能资源丰富等特点而受到世界沿海各国的重视，海上风电将迎来大规模发展，且越来越向远距离深海方向拓展。
随着离岸距离的增加，交流送出方式已无法满足需求，采用柔性直流接入方式成为大规模海上风电送出的首选方法。但是，当风电场采用海缆连接到海上柔性直流换流站时，在启动充电过程中，海缆与换流器之间的阻抗匹配可能引起谐振，使交流电压振荡，进而导致风电场启动失败。而且，当接入的海缆数量或风电场解锁规模发生变化，振荡频率也将在较宽的频率范围内变化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置，用以解决现有风电场启动时宽频域振荡的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种风电场柔性直流接入系统启动控制方法，包括以下步骤：
换流站启动时，采用电压外环控制模式，其中的PI调节器采用第一控制参数；
若风电场内风机解锁数量达到临界运行规模时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第一控制参数；
若风电场柔性直流接入系统达到额定运行工况时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第二控制参数；
所述第一控制参数为使交流电压谐波含量小于设定阈值时对应的控制参数；所述第二控制参数大于所述第一控制参数，以使得在第二控制参数的控制下满足稳态和暂态响应需求。
另外，本发明还提出一种风电场柔性直流接入系统启动控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法。
另外，本发明还提出一种风电场柔性直流接入系统，包括换流站、送出海缆、升压变压器高压侧母线、升压变压器、升压变压器低压侧母线、各分区的风机以及并网逆变器，还包括风电场柔性直流接入系统启动控制装置，所述风电场柔性直流接入系统启动控制装置包括存储器，处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法。
有益效果是：本发明将系统在启动充电和升功率过程中分为三种不同的控制方式，在停运-启动充电-系统达到临界运行规模前，如果投入电流内环将引起交流电压振荡，因此采用电压外环单独控制的控制模式，避免交流电压的中高频振荡，并且其中PI调节器采用第一控制参数，降低交流电压的低频振荡风险，抑制启动过程可能产生的谐振，保障风电场启动过程的稳定；在达到临界运行规模-达到额定运行工况之前，采用电压外环加电流内环的控制模式，并且其中PI调节器仍采用弱控制参数，以利于系统在非额定工作点的小扰动稳定，避免在启动过程中电压外环参数变化对换流站输出交流电压的稳定性产生影响，保证该过程的平稳过渡；在达到额定运行状态后，采用电压外环加电流内环的控制模式，并且其中PI调节器均采用第二控制参数，以满足额定工况的稳态和暂态响应需求。本方法是针对较大规模的风电场，达到临界运行规模但是未达到额定工况时已经可以投运运行，因此该控制过程可实现大规模风电场从停运到额定运行的平稳过渡，不仅能抑制启动过程中的宽频振荡，还不影响额定工况时的暂、稳态特性。
进一步的，上述风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置中，为了提高电压外环控制的准确性，电压外环为正负序分离的电压外环。
进一步的，上述风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置中，为了提高电压外环和电流内环的准确性，电压外环和电流内环为正负序分离的电压外环和电流内环。
进一步的，上述风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置中，为了更好的抑制振荡，采用时域或频域方法，建立风电场柔性直流接入系统在额定工作点的数学模型，确定控制参数的选取范围；建立风电场柔性直流接入系统的时域仿真模型，结合工程需求，对风电场柔性直流接入系统在大扰动条件下的动态特性进行仿真，进而得到第一控制参数和第二控制参数。
进一步的，上述风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置中，为了更加准确的确定临界运行规模，以保证控制的准确性，临界运行规模根据风电场和换流站的等效阻抗特性，采用理论计算或阻抗扫描的方式确定。
另外，本发明还提出一种风电场柔性直流接入系统启动控制方法，包括以下步骤：
换流站启动时，采用电压外环控制模式，其中的PI调节器采用第一控制参数；
若风电场柔性直流接入系统达到额定运行工况时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第二控制参数；
所述第一控制参数为使交流电压谐波含量小于设定阈值时对应的控制参数；所述第二控制参数大于所述第一控制参数，以使得在第二控制参数的控制下满足稳态和暂态响应需求。
另外，本发明还提出一种风电场柔性直流接入系统启动控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法。
另外，本发明还提出一种风电场柔性直流接入系统，包括换流站、送出海缆、升压变压器高压侧母线、升压变压器、升压变压器低压侧母线、各分区的风机以及并网逆变器，还包括风电场柔性直流接入系统启动控制装置，所述风电场柔性直流接入系统启动控制装置包括存储器，处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法。
有益效果：本发明将系统在启动充电和升功率过程中分为两种不同的控制方式，在停运-启动充电-系统达到额定运行工况前，如果投入电流内环将引起交流电压振荡，因此采用电压外环单独控制的控制模式，避免交流电压的中高频振荡，并且其中PI调节器采用第一控制参数，降低交流电压的低频振荡风险，抑制启动过程可能产生的谐振，保障风电场启动过程的稳定；在达到额定运行工况后，采用电压外环加电流内环的控制模式，并且其中PI调节器均采用第二控制参数，以满足在额定工况的稳态和暂态响应需求。本方法是针对较小规模的风电场，无需对临界运行规模进行划分，因此该控制过程可实现小规模风电场从停运到额定运行的平稳过渡，不仅能抑制启动过程中的宽频振荡，还不影响额定工况时的暂、稳态特性。
进一步的，上述风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置中，为了提高电压外环控制的准确性，电压外环为正负序分离的电压外环。
进一步的，上述风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置中，为了提高电压外环和电流内环的准确性，电压外环和电流内环为正负序分离的电压外环和电流内环。
附图说明
图1为本发明风电场柔性直流接入系统的主接线示意图；
图2为本发明风电场柔性直流接入系统启动控制方法实施例1的示意图；
图3为本发明海上换流站采用弱控制参数的单电压外环控制框图；
图4为本发明海上换流站采用强控制参数的双环控制框图。
具体实施方式
风电场柔性直流接入系统实施例1：
本实施例提出的风电场柔性直流接入系统(以下简称系统)，如图1所示，以220KV送出电压等级为例，包括海上风电场和海上换流站(即柔性直流海上换流站)，海上风电场含若干个风机(包括风机的并网变流器和35kV/0.69kV风机升压变压器)，这些风机通过35kV汇集线路(即汇集海缆)连接至风电场升压变压器(简称升压变)的低压侧，风电场升压变的高压侧通过送出海缆连接至海上换流站的连接变压器(简称连接变)，连接变与海上换流站通常位于同一海上平台，二者通过交流母线连接。
该系统还包括风电场柔性直流接入系统启动控制装置(简称启动控制装置)，该控制装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现风电场柔性直流接入系统启动控制方法(简称启动控制方法)。
当大规模海上风电采用柔性直流接入时，风电场根据规模、距离、风况等因素分成单个或多个区，采用单条或多条送出海缆接入柔性直流海上换流站；海上换流站采用包括但不限于单极、双极等各类型拓扑，通过单个或多个连接变压器与送出海缆连接。
在风电场柔性直流接入系统启动过程中，由于存在宽频域振荡问题，因此需要对风电场的启动进行控制，采用本发明提出的启动控制方法。
启动控制方法的主要构思及理论基础如下：
根据美国伦斯勒理工学院孙建教授(Dr.Jian Sun)提出的小信号序阻抗理论以及奈奎斯特稳定性判据可知，当风电场和柔性直流换流站二者的阻抗幅值相同，相角差大于等于180度时，系统将失稳。海缆在中低频范围内呈容性，而柔性直流换流站在此频段呈感性，在启动过程中易因阻抗匹配问题产生谐振，导致交流电压振荡、系统失稳。而一般情况下，陆上风电场的送出架空线路要远长于汇集线路，因此主要呈现为送出线路的感性，其与换流站的阻抗相角差远小于180度，不易出现振荡。
在启动过程中，闭合风电场内各设备及线路两侧开关均会引起风电场阻抗特性的变化，因此风电场可在较宽的频率范围内与换流站产生谐振。解决此问题的思路之一为压低换流站的阻抗相角，使换流站和风电场的阻抗相角差不超过180度。根据小信号序阻抗理论的相关研究成果，当海上风电场连接柔性直流换流站时，换流站在中高频段的阻抗特性主要受电流内环的结构和控制参数影响，换流站在较低频段的阻抗特性主要受外环参数的影响。因此，本专利在启动阶段屏蔽电流内环、采用弱控制参数(即第一控制参数)可分别降低换流站在中高频段、低频段的阻抗相角，实现启动阶段的宽频域振荡抑制。
若在前期风电场启动和换流站在额定运行工况时的PI参数选取范围设计合理，风电场与换流站在稳态时不会产生振荡。当风机未解锁时，风电场等效阻抗主要体现为海缆的容性阻抗特性，易与换流站在换流器的感性阻抗区域产生谐振。随着风机解锁数量逐步增大，风电场等效阻抗越来越体现为风电机组的阻抗特性，当风机解锁数量达到临界运行规模时，投入换流站电流内环已不会引起中高频次的振荡。但此时换流站仍需保持弱控制参数，以利于系统在非额定工作点的小扰动稳定，避免在启动过程中电压外环参数变化对换流站输出交流电压的稳定性产生影响。当风电场达到额定运行状态(即额定运行工况)时，换流站采用强控制参数(即第二控制参数)，提高换流站对电压或功率阶跃、故障穿越等暂态过程的响应速度。
风电场临界运行规模的确定可采用理论计算或阻抗扫描的方法。当采用理论计算方法时，可分别建立风电场和换流站的频域小信号模型，计算各自的阻抗传递函数，利用奈奎斯特稳定性判据分析风电场不同解锁规模时的振荡风险；当采用阻抗扫描方法时，可在matlab或PSCAD等仿真平台搭建风电场和换流站的实时仿真模型，采用谐波注入方法获得换流站、不同解锁规模风电场的阻抗幅值和相角曲线，再利用奈奎斯特稳定性判据分析二者的振荡风险，得到风电场和换流站不会发生谐振的风机解锁数量，作为风电场的临界运行规模。
因此，风电场所处不同阶段时，对换流站采用不同的控制模式。在风电场停运到临界运行规模前，采用单电压外环的控制模式，且其中的PI调节器采用第一控制参数(即弱控制参数)；在风电场达到临界运行规模后到稳定运行前，采用电压外环和电流内环(即双环)的控制模式，且电压外环和电流内环中的PI调节器均采用弱控制参数；在风电场稳定运行(即额定运行状态,这里的额定运行状态一般是指达到额定运行功率，但是风机输出功率受风况的影响，输出功率可能达不到额定运行功率，因此称为额定运行状态)之后，采用双环控制模式，且电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第二控制参数(即强控制参数)；实现风电场从停运到稳定运行的平稳过渡。
电压外环和电流内环中的PI调节器的控制参数的选取受风电场柔性直流接入系统的交直流侧静态稳定性约束、额定运行工况的小信号稳定性约束和大扰动稳定性约束的影响，需根据系统的暂稳态特性需求整定取值范围。
具体的，强控制参数和弱控制参数的确定过程如下：
首先，采用时域或频域方法，建立风电场柔性直流接入系统在额定工作点附近的数学模型，采用合适的稳定判据，分析系统的小信号稳定性，确定在满足稳定裕度条件下PI参数(即控制参数)的选取范围；
然后，建立风电场柔性直流接入系统的时域仿真模型，结合工程需求，仿真分析系统在电压或功率阶跃、交直流故障等大扰动条件下的动态特性，进一步缩小控制参数范围；在仿真时，升电压或升功率过程中，风电场柔性直流接入系统扫过各个非额定工作点，大的比例控制参数对扰动信号的放大效应可能激发电压和电流振荡，因此可以使交流电压的波动范围谐波含量小于设定阈值时对应的控制参数即为弱控制参数(设定阈值可以参考各标准中规定的范围去确定)；在额定运行工况时，在整定的控制参数范围内，满足系统的稳态和暂态响应需求的控制参数为强控制参数，强控制参数大于弱控制参数。
具体的，该启动控制方法如图2所示，包括以下步骤：
1)换流站启动，交流电压稳定后，且在风电场停运到临界运行前，采用单电压外环控制模式，且其中的PI调节器采用弱控制参数。
风电场停运状态到临界运行状态(即临界运行规模)前，包括换流站启动的过程、换流站启动完成后风电场内线路和变压器充电的过程、充电完成后解锁风电场内风机直至达到临界运行状态的过程，充电完成也即风电场进入热备状态，并且在换流站启动到风电场临界运行规模前整个过程中，均采用单电压外环控制模式，其中的PI调节器采用弱控制参数。
停运状态时，风电场内所有风机、海缆和变压器开关均处于断开状态；
从停运状态到热备状态的过程遵循由高电压等级到低电压等级逐级启动的原则：①换流站启动，待交流电压稳定后，依次逐条合风电场送出海缆开关，单条充电完成后，再合下一条送出海缆开关；②依次逐个合风电场升压变开关，单个升压变充电完成后，再合下一个升压变开关；③根据风电场实际情况，依次逐条或同时多条合风电场内汇集海缆开关、风机升压变高压侧开关，完成汇集海缆和风机内部升压变充电过程，当风电场内线路和变压器全部充电完成后进入热备状态；
热备状态到临界运行状态的过程为：闭合风机升压变低压侧开关，对风机和并网逆变器进行解锁，使得系统的功率逐渐上升，当风机和并网逆变器解锁的数量使得系统的功率达到风电场临界运行规模时，即达到临界运行状态。
临界运行规模根据风电场和换流站的等效阻抗特性，采用理论计算或阻抗扫描的方式确定。例如：风电场含100台风机，经过计算得到解锁33台时到临界运行规模；或者风电场分4个片区，经过计算得到解锁2个片区时到临界运行规模；或者风电场分4个片区且同时启动时，各片区内风机解锁数量占总数量的50％时达到临界运行规模。较大规模的风电场，由于达到临界运行规模但是未达到额定运行状态时，换流站已经可以切换到正常运行模式，因此提出临界运行规模的概念，并对该模式到稳定运行模式的过程提出单独的控制模式。
本实施例中，单电压外环、弱控制参数的控制方式如图2、3所示，采用正负序分离的电压外环控制方式，作为其他实施方式，也可以采用正负序不分离的电压外环控制方式。
图3中电压外环控制中各字符的解释为：Vdpref为正序电压外环d轴参考值；Vdp、Vqp分别为网侧电压的正序d轴、q轴分量；Vdn、Vqn为网侧电压的负序d轴、q轴分量；PI1为弱控制参数；
Figure GDA0002839624460000081
为参考波正序d、q轴分量，
Figure GDA0002839624460000082
为参考波负序d、q轴分量；ω0为额定角速度；Vref为三相参考波输出，关于正负序分离的电压外环控制的具体控制过程为现有技术，在此不做过多赘述。
2)在风电场临界运行规模到额定运行状态之间，采用双环控制模式，且电压外环和电流内环中的PI调节器均采用弱控制参数。
从临界运行规模到额定运行状态，需要继续解锁风机的数量，直至系统达到额定运行状态。
同时，电压外环的控制方式与步骤1)中的相同，本步骤中，加入电流内环的控制方式，为电流外环+电流内环的双环控制方式，本实施例中，电流内环采用正负序分离的控制方式，作为其他实施方式，也可以采用其它正负序不分离、带或不带电压前馈、含或不含附加控制等各类型电流内环控制方式。
关于正负序分离的电压外环加电流内环的双环控制方式的具体控制过程为现有技术，在此不做过多赘述。
3)在系统达到额定运行状态后，采用双环控制模式，且电压外环和电流内环中的PI调节器均采用强控制参数，且弱控制参数向强控制参数改变时，是按一定斜率逐步修改的(斜率的严格整定较复杂，需建立风电场和柔直系统稳态工况的小信号数学模型，以PI参数为扰动变量进行稳定性分析，并根据工程需求留一定的安全裕度，最终得出斜率变化范围。理论上PI参数变化越慢越好，而稳态小扰动的典型响应时间为毫秒到秒级，因此，工程上一般取较慢的斜率，如0.1pu/s。)，至此完成系统的启动，进入额定运行状态。
本步骤中的双环控制与步骤2)中的基本一致，不同之处在于，控制参数的选取，如图4所示，电压外环和电流内环中的PI调节器均选用强控制参数PI2，图4中其他字符的解释为：
Figure GDA0002839624460000091
为内环正序d、q轴输入参考值；idp、iqp为网侧电流正序d、q轴分量；idn、iqn为网侧电流负序d、q轴分量，ω0为额定角速度，L为换流站与交流系统的等效连接电感。
以下以如图1所示的风电场柔性直流接入系统对本发明的控制方法进行详细描述：
建立海上换流站并网的交流电压后，闭合Q11、Q12，此时海上换流站采用单电压外环、弱控制参数模式；
闭合Q21，给单条送出海缆充电；待充电完成后，闭合Q23给另一条海缆充电；
待送出海缆充电完成，依次逐个闭合Q22、Q24，给升压站高压侧交流母线及升压变压器充电；
待升压站高压侧的交流母线及升压变压器充电完成，依次闭合Q31、Q32和Q41，给升压变低压侧母线和35kV汇集海缆充电；
待汇集海缆充电完成后，依次闭合风机升压变两侧断路器Q51、Q52，充电完成后，系统进入热备状态，此时送出线路上开关均处于合位，风机具备解锁并网的条件；
当风电机组接收到解锁指令时，闭合Q61和Q62，并网逆变器解锁，与风机变桨距控制配合逐步提升系统功率；
在并网风机数量达到临界运行规模后，海上换流站投入电流内环，同时采用双环、弱控制参数控制；在系统达到额定运行状态后，采用强控制参数。
至此，系统完成启动过程，进入额定运行稳态。本发明实现风电场从停运到额定运行的平稳过渡。
风电场柔性直流接入系统启动控制装置实施例1：
本实施例提出的风电场柔性直流接入系统启动控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现风电场柔性直流接入系统启动控制方法。
风电场柔性直流接入系统启动控制方法在上述风电场柔性直流接入系统实施例1中已经介绍，这里不做赘述。
风电场柔性直流接入系统启动控制方法实施例1：
本实施例提出的风电场柔性直流接入系统启动控制方法，包括以下步骤：
换流站启动时，采用电压外环控制模式，其中的PI调节器采用第一控制参数；
若风电场内风机解锁数量达到临界运行规模时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第一控制参数；
若系统达到额定运行工况时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第二控制参数；
所述第一控制参数为使交流电压谐波含量小于设定阈值时对应的控制参数；所述第二控制参数大于所述第一控制参数，以使得在第二控制参数的控制下满足稳态和暂态响应需求。
风电场柔性直流接入系统启动控制方法的具体实施过程在风电场柔性直流接入系统实施例1中已经介绍，这里不做赘述。
风电场柔性直流接入系统实施例2：
本实施例提出的风电场柔性直流接入系统与实施例1的不同之处在于，本实施例提出的系统规模较小，系统达到额定运行工况才可以切换到正常运行模式，因此本实施例中不涉及临界运行规模这个过程，关于系统的连接关系以及热备状态的启动过于实施例1完全相同，这里不做赘述。
关于本实施例中风电场柔性直流接入系统所采用的控制方法的过程为：
换流站启动时，采用电压外环控制模式，其中的PI调节器采用第一控制参数；
若系统达到额定运行工况时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第二控制参数。
其中第一控制参数和第二控制参数的选取以及定义、以及电压外环、电压外环和电流内环的控制方式与实施例1中的相同，这里不做赘述。
风电场柔性直流接入系统启动控制装置实施例2：
本实施例提出的风电场柔性直流接入系统启动控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现风电场柔性直流接入系统启动控制方法。
风电场柔性直流接入系统启动控制方法在上述风电场柔性直流接入系统实施例2中已经介绍，这里不做赘述。
风电场柔性直流接入系统启动控制方法实施例2：
本实施例提出的风电场柔性直流接入系统启动控制方法，包括以下步骤：
换流站启动时，采用电压外环控制模式，其中的PI调节器采用第一控制参数；
若系统达到额定运行工况时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第二控制参数；
所述第一控制参数为使交流电压谐波含量小于设定阈值时对应的控制参数；第二控制参数大于所述第一控制参数，以使得在第二控制参数的控制下满足稳态和暂态响应需求。
风电场柔性直流接入系统启动控制方法的具体实施过程在风电场柔性直流接入系统实施例2中已经介绍，这里不做赘述。

Claims (10)

1.一种风电场柔性直流接入系统启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
换流站启动时，采用电压外环控制模式，其中的PI调节器采用第一控制参数；
若风电场内风机解锁数量达到临界运行规模时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第一控制参数；
若风电场柔性直流接入系统达到额定运行工况时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第二控制参数；
所述第一控制参数为使交流电压谐波含量小于设定阈值时对应的控制参数；所述第二控制参数大于所述第一控制参数，以使得在第二控制参数的控制下满足稳态和暂态响应需求。
2.根据权利要求1所述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法，其特征在于，电压外环为正负序分离的电压外环。
3.根据权利要求1或2所述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法，其特征在于，电压外环和电流内环为正负序分离的电压外环和电流内环。
4.根据权利要求1所述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法，其特征在于，采用时域或频域方法，建立风电场柔性直流接入系统在额定工作点的数学模型，确定控制参数的选取范围；建立风电场柔性直流接入系统的时域仿真模型，结合工程需求，对风电场柔性直流接入系统在大扰动条件下的动态特性进行仿真，进而得到第一控制参数和第二控制参数。
5.根据权利要求1所述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法，其特征在于，临界运行规模根据风电场和换流站的等效阻抗特性，采用理论计算或阻抗扫描的方式确定。
6.一种风电场柔性直流接入系统启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
换流站启动时，采用电压外环控制模式，其中的PI调节器采用第一控制参数；
若风电场柔性直流接入系统达到额定运行工况时，换流站采用电压外环和电流内环的控制模式，电压外环和电流内环中的PI调节器均采用第二控制参数；
所述第一控制参数为使交流电压谐波含量小于设定阈值时对应的控制参数；所述第二控制参数大于所述第一控制参数，以使得在第二控制参数的控制下满足稳态和暂态响应需求。
7.根据权利要求6所述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法，其特征在于，电压外环为正负序分离的电压外环。
8.根据权利要求6或7所述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法，其特征在于，电压外环和电流内环为正负序分离的电压外环和电流内环。
9.一种风电场柔性直流接入系统启动控制装置，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8中任意一项所述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法。
10.一种风电场柔性直流接入系统，包括换流站、送出海缆、升压变压器高压侧母线、升压变压器、升压变压器低压侧母线、各分区的风机以及并网逆变器，其特征在于，还包括风电场柔性直流接入系统启动控制装置，所述风电场柔性直流接入系统启动控制装置包括存储器，处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8中任意一项所述的风电场柔性直流接入系统启动控制方法。
CN202010019084.9A 2020-01-08 2020-01-08 风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置 Active CN111082449B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010019084.9A CN111082449B (zh) 2020-01-08 2020-01-08 风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010019084.9A CN111082449B (zh) 2020-01-08 2020-01-08 风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111082449A CN111082449A (zh) 2020-04-28
CN111082449B true CN111082449B (zh) 2021-04-20

Family

ID=70322473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010019084.9A Active CN111082449B (zh) 2020-01-08 2020-01-08 风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111082449B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113422381B (zh) * 2021-08-12 2023-02-28 南方电网科学研究院有限责任公司 一种柔性直流换流器定交流侧电压控制系统及方法
CN116722575B (zh) * 2023-08-10 2023-10-20 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 含直流旁路开关的海上风电直流输电系统启动方法及装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3070827B1 (en) * 2015-03-16 2022-09-07 General Electric Technology GmbH Start-up of hvdc networks
CN105162168A (zh) * 2015-10-15 2015-12-16 国家电网公司 风力发电系统并网控制方法
CN105429183A (zh) * 2016-01-06 2016-03-23 河海大学 永磁直驱型海上风电场并网系统拓扑结构及其控制方法
CN108462203B (zh) * 2018-03-09 2020-01-03 清华大学 一种海上风电场接入常规高压直流系统的协同控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111082449A (zh) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Qiao et al. Design of optimal PI controllers for doubly fed induction generators driven by wind turbines using particle swarm optimization
Hu et al. Reinforced control and operation of DFIG-based wind-power-generation system under unbalanced grid voltage conditions
Song et al. Analysis of middle frequency resonance in DFIG system considering phase-locked loop
CN109586269B (zh) 考虑参数自寻优的直流微电网虚拟惯性控制方法及系统
Alyami et al. Review and development of MMC employed in VSC-HVDC systems
CN103138259B (zh) 一种间歇性大规模风电接入电网安全稳定性分析方法
CN112421670A (zh) 一种适用于远海风电送出的中频柔性直流输电系统及其控制方法
CN111082449B (zh) 风电场柔性直流接入系统及启动控制方法、装置
CN114640141B (zh) 海上风电二极管整流单元送出系统的构网型风机控制方法
Mohammadpour et al. Controller design for TCSC using observed-state feedback method to damp SSR in DFIG-based wind farms
Lima et al. Hybrid control scheme for VSC presenting both grid-forming and grid-following capabilities
CN103501010B (zh) 一种双滞环控制的风电场无功支撑方法
Gu et al. Review of rotor angle stability in hybrid AC/DC power systems
Carere et al. Sardinia as a 100% renewable power system: A frequency stability study
Alalwani et al. Inter-area Oscillation Damping Controller for DFIG based Wind Power Plants
Qin et al. A review of fast frequency response techniques for asynchronous power sources
Li et al. A coordinated control strategy for hybrid black start with an LCC HVDC system and an auxiliary synchronous generator
Vural et al. Transient stability enhancement of the power system interconnected with wind farm using generalized unified power flow controller with simplex optimized self-tuning fuzzy damping scheme
Lv et al. Rapid power compensation-based VSC-hvdc control strategy for low-frequency oscillation suppression of the island power system
Li et al. Analysis of large offshore wind power convergent grid-connection mode and study of three-terminal flexible control strategy
Arshad et al. Overview and Impedance-Based Stability Analyses of Bison Wind Farm: A PRACTICAL EXAMPLE
Liu et al. Research on LVRT Control Combination Strategy of PV Station
Wang et al. Output Impedance Modeling and Parameter Disturbance Stability Analysis of Photovoltaic Virtual Synchronous Generator
Kaur et al. Simulink & Modeling of Multi-Machine Systems with STATCOM/UPFC
Wu et al. Controllability of grid forming wind power plant converters under fault ride through

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