CN114204569A - 一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略 - Google Patents
一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114204569A CN114204569A CN202111468967.9A CN202111468967A CN114204569A CN 114204569 A CN114204569 A CN 114204569A CN 202111468967 A CN202111468967 A CN 202111468967A CN 114204569 A CN114204569 A CN 114204569A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mmc
- direct current
- voltage
- mmc1
- control strategy
- 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.)
- Pending
Links
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 101150013204 MPS2 gene Proteins 0.000 claims description 32
- 101100020526 Pycnoporus cinnabarinus LCC3-1 gene Proteins 0.000 claims description 4
- 101100074140 Trametes versicolor LCC4 gene Proteins 0.000 claims description 4
- 101150075807 lcc1 gene Proteins 0.000 claims description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 claims 1
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 6
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 101150014615 LCC2 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002330 electrospray ionisation mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
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
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
- H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
-
- 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
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
-
- 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
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/50—Controlling the sharing of the out-of-phase component
-
- 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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
-
- 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)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略。提出了特高压混合级联直流系统送端所配置的滤波器组与直流侧模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)参与送端交流系统电压调节的方法，考虑到MMC在过载工况下无功支撑能力较弱的问题，提出了MMC直流电压自适应控制策略，将MMC传输的部分有功功率转移至LCC，扩大MMC的无功支撑能力，实现了MMC与滤波器组之间的无功协调控制。本发明所提控制策略可以有效减少滤波器的动作次数，延长滤波器的使用寿命，有效抑制过电压与低电压，改善交流系统电压质量。
Description
技术领域
本发明属于输配电技术领域，具体涉及一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略。
背景技术
大规模新能源经远距离输电线接入电网后，交流电网的强度相对变弱，交流系统存在电压质量较差的问题。传统的电网换相换流器直流输电(Line Commutated ConverterBased High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)工程中，主要通过投切滤波器来进行电压调节，但滤波器调节的不连续性及投切过程中带来的无功突变也恶化了交流系统的电压质量。而基于电压源型换流器的柔性直流输电(Voltage Source Converter Based HighVoltage Direct Current,VSC-HVDC)由于具有有功无功解耦的特点，可以通过调节无功功率的输出来改善弱交流系统的电压质量。但与传统直流输电相比，存在损耗大、经济性差等问题。
混合直流输电充分结合了LCC与VSC的优点，在学术界已经开展了广泛的研究。其中，送、受端均采用LCC串联多个MMC的混联直流系统是混合直流输电系统中最复杂的一种类型，该系统直流侧的LCC换流站与多个MMC换流站存在直接的电气联系，LCC与MMC之间的电气耦合特性直接影响了MMC对交流系统的无功支撑能力。如何充分利用混合直流系统的运行优势来改善交流系统的电压质量成为亟待解决的问题。
针对LCC-HVDC与VSC-HVDC相互协调改善交流系统的电压质量，有许多文献进行了论述，但这些文献只考虑了在暂态情况下LCC-HVDC与VSC-HVDC的协调控制策略，并未提出稳态无功协调控制策略，且不适用于复杂的混合级联直流系统调节电压。这些控制策略均未解决在混合级联直流系统中，若MMC处于过载工况时因容量限制而几乎没有为交流系统提供无功支撑能力的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略，该控制策略包括以下几个步骤:
步骤1：在特高压混合级联直流系统送端，获取交流母线电压参考值Usref与测量值Usm之间的偏差ΔUs，经QU下垂控制计算得无功补偿值ΔQref并送至MMC1换流站外环定无功功率控制环节；
步骤2：MMC1外环定直流电压控制附加直流电压自适应控制策略。监测MMC1换流站传输的有功功率PMMC1，若MMC1处于过载工况下，电压自适应控制策略启动，可根据MMC1传输的有功功率PMMC1调整MMC1的直流电压，将MMC1传输的部分有功功率转移至LCC1，扩大MMC1的无功运行极限；
步骤3：将ΔQref补偿至MMC1外环定无功功率控制后，经过500ms延时，若此时无功补偿量ΔQref等于MMC1无功功率极限Qmax/Qmin，且此时的无功功率不平衡量ΔQ的绝对值高于单组滤波器的无功容量Qfilter，滤波器进行投切控制。
附图说明
图1是特高压混合级联直流系统结构示意图；
图2是MMC1换流站控制框图；
图3是无功协调控制策略框图；
图4为策略投入使能控制；
图5为低电压工况下，系统采用无控制策略、传统滤波器控制策略与本发明所提无功协调控制策略的交流电压仿真对比图；
图6为低电压工况下，MMC1分别采用定直流电压控制与自适应电压控制策略所传输的无功功率仿真图。
图7为过电压工况下，系统采用无控制策略、传统滤波器控制策略与本发明所提无功协调控制策略的交流电压仿真对比图。
图8为过电压工况下，MMC1分别采用定直流电压控制与自适应电压控制策略所传输的无功功率仿真图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的原理，以下结合附图对发明涉及的基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略进行详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图1为特高压混合级联直流系统单极拓扑结构示意图。额定直流电压为±800kV，送受端直流侧均由一个LCC和两个MMC换流站组成，两个MMC换流站并联，并联的MMC换流站再与LCC换流站串联。在整流侧一个极的两个MMC换流站中，一个MMC换流站(命名为MMC2)连接到孤岛风电场，另一个MMC换流站(命名为MMC1)与LCC换流站(命名为LCC1)共同连接至送端交流系统。其中，LCC1站采用定电流控制，MMC1站采用定直流电压控制，MMC2站采用定直流电压控制，LCC2站采用定直流电压控制，MMC3站采用定有功功率控制，MMC4站采用定有功功率控制。
图2为MMC1换流站控制框图，有功类外环附加MMC直流电压自适应控制策略，无功类外环附加无功补偿ΔQref。
此处举例说明本发明无功协调控制策略的具体实施步骤。
步骤1：如图4所示，UsmH’，UsmL’分别为交流母线电压变化率的最大、最小值。策略投入使能控制通过监测换流站所连接的交流电网母线电压的变化率Usm’来判断交流系统电压的波动情况，根据交流系统的实际情况，可以设置不同的电压一次导数阈值。当交流母线变化率超过其设定的阈值范围时，控制器发出信号，无功协调控制策略投入使用。
在特高压混合级联直流系统送端，获取交流母线电压参考值Usref与测量值Usm之间的偏差ΔUs，经QU下垂控制计算得无功补偿值ΔQref并送至MMC1换流站外环定无功功率控制环节，下垂系数KQU计算式如式(1)-(2)所示，
其中，XL为交流系统等效电抗，ES为交流系统戴维南等效端电压。
步骤2：MMC1外环定直流电压控制附加MMC直流电压自适应控制策略。监测MMC1换流站传输的有功功率PMMC1，若MMC1处于过载工况下，电压自适应控制策略启动，可根据MMC1传输的有功功率PMMC1调整MMC1的直流电压，扩大MMC1的无功运行极限。自适应控制策略中直流电压UdcMMC1如式(3)-(4)所示，
380kV≤UdcMMC1≤400kV (4)
其中，IdcLCC1为LCC1的直流电流。
步骤3：将ΔQref补偿至MMC1外环定无功功率控制后，经过500ms延时，若此时无功补偿量ΔQref等于MMC1无功功率极限Qmax/Qmin，且此时的无功功率不平衡量ΔQ的绝对值高于单组滤波器的无功容量Qfilter，滤波器进行投切控制。
图5与图7为低电压和过电压的工况下，系统采用无控制策略、传统滤波器控制策略和本发明所提无功协调控制策略的交流电压仿真对比图，图6与图7为低电压和过电压的工况下，MMC1分别采用定直流电压控制与自适应电压控制策略所传输的无功功率仿真图。可得结论：本发明所提无功协调控制策略可以有效减少滤波器的动作次数，延长滤波器的使用寿命，有效抑制过电压与低电压，改善交流系统电压质量；MMC自适应电压控制策略可大幅度地提升其无功支撑能力。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略，其特征在于，提出了特高压混合级联直流系统送端所配置的滤波器组与直流侧MMC参与送端交流系统电压调节的方法，考虑到MMC在过载工况下无功支撑能力较弱的问题，提出了MMC直流电压自适应控制策略，利用混合直流系统将MMC传输的部分有功功率转移至LCC，扩大MMC的无功支撑能力，实现了MMC与滤波器组之间的无功协调控制。该协调控制策略包括以下步骤：
步骤1：在拓扑结构为LCC串联两个并联的MMC的特高压混合级联直流系统送端，获取交流母线电压参考值Usref与测量值Usm之间的偏差ΔUs，经QU下垂控制计算得无功补偿值ΔQref并送至MMC1换流站外环定无功功率控制环节。
步骤2：MMC1外环定直流电压控制附加MMC直流电压自适应控制策略。监测MMC1换流站传输的有功功率PMMC1，若MMC1处于过载工况下，电压自适应控制策略启动，可根据MMC1传输功率PMMC1调整MMC1的直流电压，将MMC1传输的部分有功功率转移至LCC1，扩大MMC1的无功运行极限。
步骤3：将ΔQref补偿至MMC1外环定无功功率控制后，经过500ms延时，若此时无功补偿量ΔQref等于MMC1无功功率极限Qmax/Qmin，且此时的无功功率不平衡量ΔQ的绝对值高于单组滤波器的无功容量Qfilter，滤波器进行投切控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略，其特征在于：可以有效减少滤波器的动作次数，延长滤波器的使用寿命，有效抑制过电压与低电压，改善交流系统电压质量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111468967.9A CN114204569A (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111468967.9A CN114204569A (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114204569A true CN114204569A (zh) | 2022-03-18 |
Family
ID=80650488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111468967.9A Pending CN114204569A (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114204569A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016206547A1 (zh) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | 许继电气股份有限公司 | 一种混合直流输电系统 |
| CN110829476A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-02-21 | 华北电力大学 | 一种特高压混合级联直流输电系统中多mmc换流器间不平衡电流的均衡控制策略 |
| CN111864762A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-30 | 华中科技大学 | 减少滤波器投切的混合多馈入直流系统无功协调控制方法 |
| US20210143754A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-13 | State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd. | Control method for a parallel mmc unit of a lcc-mmc hybrid cascade converter station |
| CN113452060A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-09-28 | 华中科技大学 | Vsc-lcc级联型混合直流系统稳定运行区间的分析方法和系统 |
-
2021
- 2021-12-03 CN CN202111468967.9A patent/CN114204569A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016206547A1 (zh) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | 许继电气股份有限公司 | 一种混合直流输电系统 |
| CN110829476A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-02-21 | 华北电力大学 | 一种特高压混合级联直流输电系统中多mmc换流器间不平衡电流的均衡控制策略 |
| US20210143754A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-13 | State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd. | Control method for a parallel mmc unit of a lcc-mmc hybrid cascade converter station |
| CN111864762A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-30 | 华中科技大学 | 减少滤波器投切的混合多馈入直流系统无功协调控制方法 |
| CN113452060A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-09-28 | 华中科技大学 | Vsc-lcc级联型混合直流系统稳定运行区间的分析方法和系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李佳等: "混合多馈入直流系统VSC-HVDC 和滤波器的无功协调控制", 《电力自动化设备》, vol. 41, no. 6, pages 100 - 107 * |
| 陈欢等: "并联混合直流输电系统中传统直流和柔性直流暂态无功协调控制策略研究", 《电网技术》, vol. 41, no. 6, pages 1719 - 1725 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109120005B (zh) | 一种多端柔性直流输电系统功率协调控制方法 | |
| CN106849148B (zh) | 一种混合直流输电系统整流站交流故障穿越控制方法 | |
| CN109066759A (zh) | 兼顾电网有功平衡的混合双馈入直流输电系统连续换相失败控制方法 | |
| TW202127787A (zh) | 交流負荷供電系統和方法 | |
| CN106786737B (zh) | 一种针对集散式光伏发电系统的低电压穿越控制方法 | |
| WO2023087535A1 (zh) | 基于新能源支撑机与储能装置的调频方法、装置、系统及新能源场站 | |
| CN106655199B (zh) | 一种提高电压稳定性的vsc-hvdc功率控制方法 | |
| CN109755953B (zh) | 一种调相机参与的交直流输电系统稳态电压协同控制方法 | |
| CN110198045A (zh) | 一种vsc-mtdc附加频率自适应下垂控制方法 | |
| CN114447984B (zh) | 适用海上风电汇集线路故障的低电压穿越控制方法及应用 | |
| CN112086985B (zh) | 考虑有功传输能力的混合双馈入系统的协调控制策略 | |
| CN111555337B (zh) | 一种面向直流弱受端电网提升直流受电能力的分析方法 | |
| CN109888786A (zh) | 一种交直流混合微电网的控制方法 | |
| CN108879733B (zh) | 一种改善直流闭锁后电网频率稳定性的协调控制方法 | |
| CN106849147B (zh) | 一种减小直流输电换相失败机率的控制方法 | |
| CN112332436B (zh) | 适用于受端混联型lcc-vsc直流系统的协调控制方法 | |
| CN113991670A (zh) | 一种用于电网交流柔性合环控制装置及其控制方法 | |
| CN114204569A (zh) | 一种基于特高压混合直流输电系统的送端无功协调控制策略 | |
| CN110518617A (zh) | 考虑交流侧运行状态的mmc-mtdc下垂控制方法 | |
| CN114123288B (zh) | 一种换流站与交流电网最优无功功率交换量确定方法 | |
| CN114268127A (zh) | 一种大规模风电接入的混合直流输电系统送端电网频率控制策略 | |
| CN113612222A (zh) | 混合直流输电系统的故障穿越控制方法 | |
| CN115333172B (zh) | 混合多端直流输电送端换流站单极阀组闭锁下的功率提升方法 | |
| CN112736921B (zh) | 一种带电压越限预警的三斜率下垂控制方法 | |
| Zhang et al. | A novel adaptive droop control strategy for DC voltage in AC/DC hybrid distribution network |
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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220318 |