多端柔性直流系统分层分布式控制策略及保护适应性研究

发布时间：2020-06-05 20:53

【摘要】：柔性直流技术以其高可控性、易于组网、可向无源网络供电等优点,在可再生/分布式能源并网、跨区域输电和未来城市供电等领域有着广阔的前景。近年来随着电力电子技术的不断发展,电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)的成本不断降低和可用性的不断增强,基于电压源型换流器的多端柔性直流(Voltage Source Converter Multiterminal Direct Current,VSC-MTDC)系统已成为了工程上的应用热点和学术上的研究热点。控制和保护是多端柔性直流系统中的两大研究重点。控制方面,电压调节和功率分配是两个冲突的控制目标,必须实现两者之间的权衡。保护方面,由于目前多端柔性直流系统中的线路保护原理多借鉴于传统直流和两端柔性直流,其适应性有待研究。本文以多端柔性直流系统为研究对象,分别在控制方面和保护方面进行了研究,主要成果有以下几个部分:1)在控制方面,本文提出了一种基于平均一致算法的多端柔性直流系统的分层分布式电压控制策略,并针对所提控制器提出了使得分布式控制器的最快收敛的通信参数设计方法。所提控制器结合了二层积分电压控制和调节器同步问题的思想,实现了电压调节和功率分配这两个相互冲突的控制目标之间的可调节权衡。所提通信参数设计方法通过分析在离散时间下平均一致算法的最快收敛速度并考虑系统电气部分的响应,得出了参数设计方法,提高了系统的动态性能。在PSCAD中建立了详细的电磁暂态仿真模型,对控制器的控制效果和通讯参数设计对系统动态性能的提升进行了验证。2)在控制方面,建立了采用所提控制器的VSC-MTDC系统的小信号模型,分析了所提控制器的动态特性和小信号稳定性。利用所建模型,得出了系统的主导震荡模式,分析了系统中各控制器对各主导震荡模式的影.响程度,得出了系统动态特性的影响因素。进行了小信号分析,得出了控制参数对系统小信号稳定性的影响,并根据小信号分析给出了本地电压控制器的可调参数范围。3)在保护方面,对多端柔性直流系统中单端量行波保护适应性进行了分析。根据多端柔性直流系统的拓扑特征和元件设置,结合其故障特性和行波保护原理分析了线路电抗器对行波保护适应性的影响,并对结论进行了仿真验证,为将来研究多端柔性直流系统线路保护打下基础。
【图文】：

图１－１文章结构逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｐａｐｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑第一章分析了柔性直流技术的背景和本文研究多端柔性直流系统保护和控制逡逑

图２－１辐射状柔性直流系统拓扑结构逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｒａｄｉａｌ邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ＶＳＣ邋ＤＣ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２－１，一连ＡＣ／ＤＣ逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM721.1

【参考文献】

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本文编号：2698597