一种用于多端直流输电系统交流故障穿越的新型控制策略

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22055

发电技术 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (2): 268-277.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22055

一种用于多端直流输电系统交流故障穿越的新型控制策略

杨舟¹, 杨仁炘², 施刚², 张建文²

^1.中国电力工程顾问集团有限公司, 北京市西城区 100120
^2.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学), 上海市闵行区 200240

收稿日期:2022-03-14 出版日期:2022-04-30 发布日期:2022-05-13
作者简介:杨舟(1975)，女，高级工程师，研究方向为电力系统运行规划，zyang@cpecc.net；
杨仁炘(1992)，男，博士，助理研究员，研究方向为风力发电、柔性直流输电技术、可再生能源友好并网，frank_yang@sjtu.edu.cn；
施刚(1984)，男，博士，副研究员，研究方向为新能源接入直流输配系统技术，本文通信作者，gangshi@sjtu.edu.cn；
张建文(1981)，男，博士，副研究员，研究方向为可再生能源并网技术、大功率电力电子等，icebergzjw@sjtu.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目(52107201);上海市科委科研计划项目(20ZR1427100)

A Novel Control Strategy for AC Fault Ride Through in Multi-terminal DC System

Zhou YANG¹, Renxin YANG², Gang SHI², Jianwen ZHANG²

^1.China Power Engineering Consulting Group Co. , Ltd. , Xicheng District, Beijing 100120, China
^2.Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion, Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University), Minhang District, Shanghai 200240, China

Received:2022-03-14 Published:2022-04-30 Online:2022-05-13
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52107201);Shanghai Committee of Science and Technology(20ZR1427100)

摘要/Abstract

摘要：

针对传统的电压下垂控制用于多端直流输电系统中时直流电压和有功功率分配方面的不足，提出了一种新型的直流电压协调控制策略。该控制策略不仅可以保持直流电压恒定，而且能够依据不同的原则，精确调节传输到各个换流站的有功功率分配比例，而不依赖线路阻抗，从而有效提高多端直流输电系统的交流故障穿越能力。在交流故障期间，将这种新的控制策略对有功功率分配比例的快速调节，与一系列无需通信的交流故障穿越方法(如降压法、升频法和直流斩波器法)相结合，可以更加充分地利用有功功率，同时避免直流线路出现功率失衡的问题。基于PSCAD/EMTDC建立了一个五端柔性直流输电系统仿真模型，验证了不同程度交流故障下所提出控制策略的有效性。

关键词: 海上风电场, 多端直流输电, 协调控制策略, 直流斩波器, 故障穿越

Abstract:

This paper proposed a novel control strategy-coordinated DC voltage control (DCVC)-to enhance the AC fault ride through capability of multi-terminal high voltage direct current (HVDC) system. This control strategy is independent on exact line impedance parameters, and has a better performance than the conventional voltage droop control on keeping DC voltage constant and distributing power fast and flexibly. During the AC fault period, this novel control strategy is able to avoid the overvoltage of HVDC lines and make full use of active power by combing power distribution ratio adjustment and a series of AC fault ride through some methods, including voltage reduction, frequency increase and DC chopper methods. The control effect was validated by a five-terminal HVDC system based on PSCAD/EMTDC under different degrees of AC fault.

Key words: offshore wind farm, multi-terminal direct current, coordinated control strategy, DC chopper, fault ride through

中图分类号:

TK 83

杨舟, 杨仁炘, 施刚, 张建文. 一种用于多端直流输电系统交流故障穿越的新型控制策略[J]. 发电技术, 2022, 43(2): 268-277.

Zhou YANG, Renxin YANG, Gang SHI, Jianwen ZHANG. A Novel Control Strategy for AC Fault Ride Through in Multi-terminal DC System[J]. Power Generation Technology, 2022, 43(2): 268-277.

图/表 10

图1 五端直流输电系统

Fig. 1 A five-terminal HVDC system

图2 直流电压协调控制策略

Fig. 2 Coordinated DC voltage control strategy

图3 五端直流输电系统的等效电路图

Fig. 3 DC equivalent circuit of five-terminal DC system

图4 第i个GSVSC本地控制站的新型故障穿越控制

Fig. 4 The novel FRT strategy of the GSVSC i at the local station

图5 直流电压外环的简化框图

Fig. 5 Simplified control block of DC voltage

图6 CDVC控制电网侧换流站的电压电流特性曲线

Fig. 6 Voltage and current characteristic curve of converter station on grid side controlled by CDVC

图7 风场侧换流站的降功率法

Fig. 7 Power reduction methods of WFVSC

表1 直流电缆的参数

Tab. 1 Parameters of DC cables

参数	电缆1	电缆2	电缆3	电缆4	电缆5
电阻/Ω	0.2	0.3	0.4	0.3	0.2
电感/mH	7.5	7.5	7.5	7.5	7.5
电容/μF	7.5	7.5	7.5	7.5	7.5

图8 轻微交流故障时不同控制策略效果对比

Fig. 8 Effect comparison of different control strategoes for minor AC faults

图9 严重交流故障时不同控制策略效果对比

Fig. 9 Effect comparison of different control policies for severe AC faults

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A Novel Control Strategy for AC Fault Ride Through in Multi-terminal DC System

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