柔性直流輸電控制與保護(hù)策略的研究.pdf

1、隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和新能源技術(shù)的發(fā)展,柔性直流輸電技術(shù)(VSC-HVDC),一種以電壓源換流器和脈寬調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)的直流輸電技術(shù),在電網(wǎng)中逐漸應(yīng)用起來。由于換流器本身具有的自關(guān)斷能力,使其在向無源網(wǎng)絡(luò)供電,新能源并網(wǎng)等方面具有很大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)和潛力,它還能實(shí)現(xiàn)潮流反轉(zhuǎn),有功功率和無功功率的獨(dú)立控制，多端直流輸電等。而柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行性能的優(yōu)良直接取決于系統(tǒng)所采用的控制與保護(hù)策略。為此,本文結(jié)合理論分析與仿真實(shí)踐,主要對(duì)柔性直流輸電系統(tǒng)

2、的控制策略和保護(hù)策略等方面內(nèi)容進(jìn)行了分析研究。
　　本文對(duì)柔性直流輸電系統(tǒng)自上而下的建立了五層控制體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,介紹了柔性直流輸電系統(tǒng)各組成元器件的功能,并通過分析穩(wěn)態(tài)工況下VSC與交流網(wǎng)絡(luò)間功率交換關(guān)系,推導(dǎo)出VSC-HVDC實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率獨(dú)立控制的運(yùn)行機(jī)理,并建立了柔性直流輸電有源網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)穩(wěn)態(tài)模型確定VSC-HVDC系統(tǒng)中控制量與被控制量之間的約束關(guān)系，利用約束關(guān)系選擇出滿足柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行要求

3、的控制策略，即送電端選擇定有功功率和定無功功率控制策略,受電端采用定直流電壓和定交流電壓控制策略,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的PI控制器。另外,考慮到VSC直流側(cè)電容器參數(shù)和連接電抗器電感值對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能的重要影響，并為了盡可能的減少諧波污染，降低直流電壓波動(dòng)，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)這兩個(gè)參數(shù)的初步選取作了定量分析,同時(shí),基于/GNK)(系統(tǒng)建立了換流閥可靠性模型,研究分析了換流閥運(yùn)行可靠性指標(biāo)。
　　利用PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)仿真軟件建立了

4、柔性直流輸電有源網(wǎng)絡(luò)一次系統(tǒng),根據(jù)所設(shè)計(jì)的PI控制器建立控制系統(tǒng)模型,并結(jié)合 SPWM實(shí)現(xiàn)原理搭建出 PWM脈沖發(fā)生器模型。通過所建立的仿真模型,驗(yàn)證了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工況時(shí)控制策略滿足運(yùn)行要求,控制效果良好。
　　由于柔性直流輸電系統(tǒng)是一個(gè)多輸入、多輸出系統(tǒng),元器件較多,不同元器件故障對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)參數(shù)產(chǎn)生的影響也會(huì)不同。因此,在柔性直流輸電系統(tǒng)只有所選擇的控制策略而沒有保護(hù)策略的情況下,對(duì)其交流側(cè)、直流側(cè)和VSC內(nèi)部等主回路發(fā)生常見