CN112039105A - 高压直流输电线路互联的交流电网频率振荡抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高压直流输电线路互联的交流电网频率振荡抑制方法,通过控制公共功率以及差分功率,对直流电压和直流线路上的净功率传输进行独立控制,并通过控制差分功率以等效交流网络之间的机械摩擦;将直流电压控制器的输出值及频率估算器获得的电网角频率的估计值送入差分功率和虚拟摩擦控制器,通过功率平衡方程及最大直流电压偏差进行直流电压下垂系数设置;最终得到电流控制器的电流参考值,完成控制闭环。本发明的有益效果是:通过控制公共功率以及差分功率,以对直流电压和直流线路上的净功率传输进行独立控制,在无需依赖转换器终端之间的快速通信的条件下对异步交流电网中的频率振荡提供阻尼,提高电网运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统安全和控制技术领域,尤其涉及一种高压直流输电线路互联的交流电网频率振荡抑制方法。
背景技术
在现代电力系统中,具有电力电子电网接口的可再生能源正在逐步取代传统的发电厂。但是,电力电子变换器的常规控制策略无法固有地提供物理惯性,而减小的等效系统惯性可能会在严重干扰下损害电力系统的稳定性,这就使得与电力电子变换器的日益普及相关的新的振荡问题变得越来越重要。而现有控制策略无法做到在不使用高压直流端子之间的高带宽通信的前提下有效解决弱阻尼交流系统耦合和低频功率振荡阻尼等方面的问题。因此,提出一种用于高压直流互联的控制方法,在避免通信需求的同时抑制低频机电振荡尤为重要。
发明内容
针对上述问题,本发明提出一种,主要解决现有控制策略在不使用高压直流端子之间的高带宽通信的前提下,无法有效解决弱阻尼交流系统耦合和低频功率振荡阻尼等方面的问题。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种高压直流输电线路互联的交流电网频率振荡抑制方法,包括以下步骤,
步骤一:以发电机G1、G2等效两端交流电网,将与公共功率相关的直流线路电压动态的有功功率和与差分功率相关的净有功功率进行解耦,通过控制所述公共功率以及所述差分功率,对直流电压和直流线路上的净功率传输进行独立控制,并通过控制差分功率等效交流网络之间的机械摩擦;
步骤二:重新定义所述差分功率和虚拟摩擦控制器,将等效发电机端电压经频率估算器后输入所述虚拟摩擦控制器,所述虚拟摩擦控制器获得有功功率控制器输入值,用于整流侧和逆变侧的分散控制;
步骤三:设计直流电压控制器,通过直流电压用作交流电网间频率差的度量,将所述直流电压控制器的输出值送入所述差分功率和虚拟摩擦控制器,通过功率平衡方程及最大直流电压偏差进行直流电压下垂系数设置;
步骤四:有功无功功率控制器连接所述虚拟摩擦控制器及电流控制器,并生成电流控制的参考值;
步骤五:所述电流控制器作为控制环末端进行电流控制,完成控制闭环。
本发明的有益效果为:通过控制公共功率以及差分功率,以对直流电压和直流线路上的净功率传输进行独立控制,在无需依赖转换器终端之间的快速通信的条件下通过引入虚拟摩擦来耦合电网间的惯性动力学,从而对异步交流电网中的频率振荡提供阻尼,提高电网运行的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例中公开的高压直流输电线路互联的交流电网频率振荡抑制方法的系统结构及控制框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
参阅图1,图1为高压直流互联的异步交流电网的系统结构及控制框图,本实施例在图1的基础上提出了一种高压直流输电线路互联的交流电网频率振荡抑制方法,包括以下步骤,
步骤一:以发电机G1、G2等效两端交流电网,将与公共功率相关的直流线路电压动态的有功功率和与差分功率相关的净有功功率进行解耦,通过控制所述公共功率以及所述差分功率,对直流电压和直流线路上的净功率传输进行独立控制,并通过控制差分功率等效交流网络之间的机械摩擦,以提供与交流网络之间的机械摩擦相同的效果;
步骤二:重新定义所述差分功率和虚拟摩擦控制器,将等效发电机端电压经频率估算器后将电网角频率的估计值输入所述虚拟摩擦控制器,所述虚拟摩擦控制器获得有功功率控制器输入值,用于整流侧和逆变侧的分散控制;
步骤三:设计直流电压控制器,通过直流电压用作交流电网间频率差的度量,将所述直流电压控制器的输出值送入所述差分功率和虚拟摩擦控制器,通过功率平衡方程及最大直流电压偏差进行直流电压下垂系数设置;
步骤四:有功无功功率控制器连接所述虚拟摩擦控制器及电流控制器,并生成电流控制的参考值;
步骤五:所述电流控制器作为控制环末端进行电流控制,完成控制闭环。
通过控制公共功率以及差分功率,以对直流电压和直流线路上的净功率传输进行独立控制,在无需依赖转换器终端之间的快速通信的条件下通过引入虚拟摩擦来耦合电网间的惯性动力学,从而对异步交流电网中的频率振荡提供阻尼,提高电网运行的稳定性。
上述的步骤一具体为:针对采用高压直流互联的异步交流电网,在背对背换流站中定义所述公共功率及所述差分功率,
所述公共功率pcm及所述差分功率pΔ分别为:
pcm=-(po1+po2) (1)
其中,po1和po2分别为两端的换流站1和换流站2传递到交流电网的瞬时有功功率;
忽略LCL滤波器的损耗及能量存储,将模拟直流电容的能量存储的动态方程写为:
其中,C’dc为直流线路总电容,vdc为直流电压,通过PI控制器控制公共功率调节直流电压;C’dc=Cdc1+Cdc2+Ccable,Ccable是直流电缆的等效电容,Cdc1和Cdc2分别是整流和逆变侧直流输电线路对地电容大小;
通过控制差分功率pΔ等效为两个发电机G1、G2之间的机械摩擦效果,
上述的步骤三具体为:根据最大直流电压偏差,计算出直流电压降增益,
但是,功率损耗不是恒定的,而是取决于工作条件而变化。应注意的是,选择Ddc是为了建立直流电压和交流电压频率之间的稳态关系。它的值对于合理范围内的系统稳定性不是至关重要的,可以根据下垂设置的要求进行选择。是两个交流电网频率的平均值,其计算公式如下:
直流电压控制器设置采用比例控制器。
其中Kp dc’是直流控制器增益。可以使用以下表达式选择一阶闭环系统的频率:
其中ωp为闭环截止频率。
上述的步骤四具体为:所述虚拟摩擦控制器的输出值作为有功功率控制的有功注入,每个端子上的无功功率注入q* o可以独立控制。
功率基准发生器控制模块将生成定义公共功率pcm及差分功率pΔ的参考值pcm *、pΔ *。通过差分和公共功率表达式(1)和(2)可获得有功功率参考(p* o1和p* o2),得出
为了避免电流、直流电压和虚拟摩擦控制器之间的相互作用,将它们的时间常数充分分开。如果满足此条件,则可以将VSC1的有功功率控制器的输入输出传递函数写为:
对于无功功率控制器,采用类似的方法:
可以通过使用KΔ=ωp和KQ1=ωQ1来选择闭环极点的频率,其中ωp、ωQ1为闭环截止频率。上述的步骤五具体为:对于一个端子,dq轴的所述电流参考值如下,
其中,io d*为d轴电流参考值,io d*为q轴电流参考值,vd pcc为pcc点(即等效发电机机端)电压d轴分量,vq pcc为pcc点(即等效发电机机端)电压q轴分量。
如果电流控制器的瞬态响应快于直流电压和虚拟摩擦控制器的瞬态响应,则可以忽略动态电流控制器。因此,p* o1≈po1。另外,可将给出的积分作用移至功率指令po1,并将相应变化产生的衍生物添加到公共功率回路如图1所示。经过这些操作后,可以看出共模直流控制器等效于比例微分控制器,但没有明确的微分作用。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点,其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高压直流输电线路互联的交流电网频率振荡抑制方法,其特征在于,包括以下步骤,
步骤一:以发电机G1、G2等效两端交流电网,将与公共功率相关的直流线路电压动态的有功功率和与差分功率相关的净有功功率进行解耦,通过控制所述公共功率以及所述差分功率,对直流电压和直流线路上的净功率传输进行独立控制,并通过控制差分功率等效交流网络之间的机械摩擦;
步骤二:重新定义所述差分功率和虚拟摩擦控制器,将等效发电机端电压经频率估算器后所得电网角频率的估计值输入所述虚拟摩擦控制器,所述虚拟摩擦控制器获得有功功率控制器输入值,用于整流侧和逆变侧的分散控制;
步骤三:设计直流电压控制器,通过直流电压用作交流电网间频率差的度量,将所述直流电压控制器的输出值送入所述差分功率和虚拟摩擦控制器,通过功率平衡方程及最大直流电压偏差进行直流电压下垂系数设置;
步骤四:有功无功功率控制器连接所述虚拟摩擦控制器及电流控制器,并生成电流控制的参考值;
步骤五:所述电流控制器作为控制环末端进行电流控制,完成控制闭环。
2.如权利要求1所述的高压直流输电线路互联的交流电网频率振荡抑制方法,其特征在于,所述步骤一具体为:针对采用高压直流互联的异步交流电网,在背对背换流站中定义所述公共功率及所述差分功率,
所述公共功率pcm及所述差分功率pΔ分别为:
pcm=-(po1+po2) (1)
其中,po1和po2分别为两端的换流站1和换流站2传递到交流电网的瞬时有功功率;
忽略LCL滤波器的损耗及能量存储,将模拟直流电容的能量存储的动态方程写为:
其中,C’dc为直流线路总电容,vdc为直流电压,通过PI控制器控制公共功率调节直流电压;
通过控制差分功率pΔ等效为两个发电机G1、G2之间的机械摩擦效果,
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114156932A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-03-08 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 一种基于振荡频率的直流配电网下垂系数自适应设计方法 |
CN114629117A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-06-14 | 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 | 功率时间碎片低压台区拓扑识别方法和装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001263444A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Keio Gijuku | フリクションフリー・ドライブシステム |
CN109217335A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-15 | 华中科技大学 | 一种海上风电vsc-hvdc输出系统的低频振荡阻尼控制方法 |
CN110198055A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-03 | 华北电力大学(保定) | 基于虚拟同步机的微网双向换流器控制方法及稳定性分析 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001263444A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Keio Gijuku | フリクションフリー・ドライブシステム |
CN109217335A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-15 | 华中科技大学 | 一种海上风电vsc-hvdc输出系统的低频振荡阻尼控制方法 |
CN110198055A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-03 | 华北电力大学(保定) | 基于虚拟同步机的微网双向换流器控制方法及稳定性分析 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
ALBERTO RODRÍGUEZ-CABERO: "Coupling of AC Grids via VSC-HVDC Interconnections for Oscillation Damping Based on Differential and Common Power Control", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》 * |
LINYUN XIONG: "Stability Enhancement of Power Systems With High DFIG-Wind Turbine Penetration via Virtual Inertia Planning", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS》 * |
朱林: "计及特征约束的南方电网主网架动态等值方案", 《电力自动化设备》 * |
李伟: "云广特高压直流送端孤岛运行超低频振荡与措施", 《电力系统自动化》 * |
熊林云: "永磁同步电机电能质量分数阶滑模控制", 《中国电机工程学报》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114156932A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-03-08 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 一种基于振荡频率的直流配电网下垂系数自适应设计方法 |
CN114156932B (zh) * | 2021-12-03 | 2023-08-25 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | 一种基于振荡频率的直流配电网下垂系数自适应设计方法 |
CN114629117A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-06-14 | 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 | 功率时间碎片低压台区拓扑识别方法和装置 |
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