风电场多端柔直送出系统电压稳定控制策略研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:maomaoniaoniao
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风电场和电网通过多端柔直输电系统(Voltage Source Converter Based MTDC,VSC-MTDC)进行互联,由于扰动或故障引起的功率变化会导致各个换流站之间的功率分配失衡,进而引发直流电压不稳定问题,而且换流站的消纳水平有限,当扰动量大于VSC-MTDC互联系统各端换流站的功率储备时,会造成换流站功率越限,严重影响了系统的安全稳定运行。对此,本文围绕VSC-MTDC互联系统端口功率分配、直流电压稳定问题,挖掘风电场对互联系统进行功率支援以稳定直流电压的潜能,研究互联系统协调控制策略,同时引入了多设备并行联合实时仿真技术对其进行仿真验证。具体内容:(1)建立了风电场经多端柔直输电系统并网的数学模型和控制模型,并进行了离线仿真验证。首先建立了永磁同步风电机组的数学模型及其控制模型;然后利用K-means聚类法以风电机组运行点相近为分群原则,搭建了风电场的等值模型;接着建立了端口换流站数学模型及其底层调制和功率控制模型;最后对风电场经VSC-MTDC系统并网模型进行了稳态仿真,得到换流站端口功率波形,验证了模型的有效性。(2)针对受端功率突变引起的VSC-MTDC互联系统端口功率不平衡、直流电压不稳定问题,提出了一种计及风电功率备用的改进电压下垂协调控制策略,并进行了离线仿真验证。首先分析了直流电压稳定和端口功率平衡问题,并在此基础上阐明了挖掘风电场支援潜能以改善直流电压的机理;然后针对传统下垂协调控制的局限性,引入logistic函数对其进行了改进,精简计算量并提升控制效果;在此基础上通过附加转速和桨距角控制来调整机组对互联系统的功率支援,以提高系统的协调互济能力;最后在不同风速下施加负荷扰动,验证了该协调控制策略的有效性。(3)搭建了基于多设备联合实时仿真平台的风电VSC-MTDC互联模型,并进行了实时仿真验证。首先为了扩大实时仿真规模,采用传输线解耦法将本文所搭建的风电VSC-MTDC互联模型进行分割,得到实时仿真的接口模型;然后基于虚拟功率的接口延时补偿方法同步接口信号以提高接口模型的仿真精度;接着将本文所提出的协调控制策略搭载在控制器RCP中,分割后的风电场直流系统模型搭载在PXI仿真器2中,岸上电网交流系统模型搭载在PXI仿真器1中,三台仿真器通过联合仿真接口进行实时仿真。实时仿真结果验证了所搭建模型的准确性和协调控制策略的有效性与可行性,具有一定的工程应用参考价值。
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