柔性多端直流电网最优控制点挖掘与多维交互切换直流调制研究

The positions of the converter station in the grid, capacity, power margin, AC system capacity connected to, have a greater impact on the effect of additional control, by quantitative analysis combining Prony identification method and digital simulation tools, clear the relationship between the variables and influence mechanism to the control effect, equivalent optimization mathematical model of VSC-HVDC will be constructed. The optimal control place of VSC-HVDC will be determined by extended Fourier amplitude sensitivity test (EFAST) method. On this basis, the active controller, frequency control, reactive power controller, and damping controller will be constructed by minimize the angular modulation, modulation of bilateral frequency difference, modulation of bilateral pu voltage difference disturbance rejection control method. Based on AC- DC electrical parameters and droop control thought, the switching strategy will be designed, adaptive smooth switching additional control functions, improve the ability to achieve maximum stability of the interconnected system. Finally, based on time-domain simulation software PSCAD, integrated power system simulation program PSASP to build simulation models, the proposed method will be validated. The results of the project have great value to the current VSC-HVDC additional control place location and design.

柔性多端直流最优附加控制点受换流站所处电网中的位置、容量、功率裕度以及所连交流系统容量的影响，通过定量分析结合Prony辨识方法以及数字仿真手段，明确各变量对控制性能影响机理以及各变量之间相互关系，构建柔性多端直流等效优化数学模型，采用扩展傅里叶幅度敏感性检验法 (EFAST)确定柔性多端直流的最优控制地点。在此基础上，分别采用发电机功角加速度最小化调制、双侧频差调制、双侧标幺电压差调制以及自抗扰控制方法，构建有功控制器、频率控制器、无功控制器以及阻尼控制器。基于交直流电网电气量信息以及下垂控制思想，设计切换策略，自适应平滑切换附加控制功能，实现最大限度提高互联系统稳定性的能力。最后，基于时域仿真软件PSCAD、电力系统综合仿真程序PSASP平台搭建柔性多端直流仿真模型和相应的控制器模型，对所提方法进行验证。该项目研究结果，对目前国内的柔性多端直流电网附加控制器选址及设计具有较大的应用价值

针对直流输电系统附加控制提升互联系统稳定性进行研究。1）研究了多端柔性直流换流站在电网中的位置、容量、功率裕度以及所连的交流系统容量等多种因素对紧急功率控制的影响；2）对直流输电的四种常见附加控制功能进行研究，包括交流侧频率控制功能、交流系统电压控制功能、有功功率控制功能、阻尼控制功能，对四种控制功能进行了深层次分析；3）基于四种附加控制功能和控制能力，建立了两两组合控制器，根据电网扰动情况，依据电气量的变化，进行平滑切换。.得出的重要结果：1）多端柔性直流连接有多个换流站，局部区域受到扰动后，应考虑换流站的功率裕度和电气距离，优先提升功率裕度大、电气距离较近的换流站的功率值，能够较好实现整体互联系统的稳定性；2）传统功率支援因子仅考虑受端电网电气联系定义的方法存在一定的片面性，功率支援时跟送端电网的电气联系有一定关系，基于此，定义了新的功率支援因子，当送端电网不存在电气联系时，新功率支援因子与传统功率支援因子相同；3）不同附加控制功能调节范围和控制目标不同，但是存在相互重叠的控制功能，依据电网扰动情况，建立两两组合控制器，由调节范围大的和调节范围小的组合起来，形成暂态过程控制过程中的粗调和微调，能够使得互联系统暂态过程更加平稳。