含风电场VSC-MTDC系统的功率协调控制策略研究

发布时间：2017-10-01 12:34

  本文关键词：含风电场VSC-MTDC系统的功率协调控制策略研究

  更多相关文章： 多端柔性直流输电 风电场 协调控制 改进复合主站控制 频率辅助控制

【摘要】：随着绿色可再生能源在现代电力系统中渗透率的不断提高,它给现代电网带来诸多优势的同时也对其运行的安全性和稳定性提出了挑战。由于我国大规模可再生能源特别是风力发电一般处在内陆西北地区,然而电力消耗大户处在东部与东南沿海地区,实现大容量的西电东送和南北互补的全国互联电网的发展战略是我国目前能源分布的客观要求,我国输电的主要发展方向为基于电压源换流站的多端直流输电(Multi-Terminal Direct Current based on Voltage Source Converter,VSC-MTDC)。本文主要针对含风电场的VSC-MTDC系统,对系统的功率协调控制策略进行深入探讨。建立了VSC-MTDC与双馈风电机组的数学模型,在此基础上,分别设计了有源系统端VSC的电压下垂控制策略和无源系统端VSC的定交流电压控制策略。建立了一个含风电场与3机9节点电网的VSC-MTDC系统,通过PSCAD/EMTDC仿真,分析了接入3机9节点电网时VSC-MTDC系统的动态特性,为风电场VSC-MTDC系统的功率协调控制策略研究奠定了基础。分析了VSC-MTDC系统常用的单一主站型、多重主站型及复合主站型控制策略的优缺点,提出了适用于VSC-MTDC系统的改进复合主站型控制策略。电压复合主站采用下垂系数可变的电压下垂控制,系统功率波动小时选择合适的下垂系数,令其补偿系统功率波动的同时保证直流电压质量;功率波动大时,令其专注于控制系统的直流电压,系统的功率波动由其余功率复合主站共同补偿;当电压复合主站退出运行时,功率复合主站的控制方式自动切换至直流电压控制模式,保证系统的电压质量。提出了一种风电机组参与功率调节时,VSC-MTDC系统的功率协调控制策略。分别设计了风电机组参与功率调节时,风电场侧换流站的频率辅助控制和风电机组的控制。本文中将VSC-MTDC系统运行分三种模式。模式I:系统的功率波动全部由功率复合主站补偿;模式II:系统的功率波动由功率复合主站和电压复合主站共同补偿;模式III:系统的功率波动超出了功率复合主站和电压复合主站的功率调节范围,需要风电场参与调节。最后,进行了相应的协调控制系统设计,通过仿真验证了所设计的协调控制策略的有效性。
【关键词】：多端柔性直流输电 风电场 协调控制 改进复合主站控制 频率辅助控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM721.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及研究的目的与意义9-10
• 1.2 VSC-HVDC输电的技术优势10-11
• 1.3 VSC-MTDC系统的拓扑结构与控制11-14
• 1.4 国内外研究动态14-17
• 1.4.1 风电场经VSC-HVDC并网的研究现状14-15
• 1.4.2 VSC-MTDC系统的协调控制研究现状15-16
• 1.4.3 风电场与VSC-MTDC系统的协调控制研究现状16-17
• 1.5 本文的主要研究工作17-19
• 第2章 含风电场的VSC-MTDC系统建模及特性仿真19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 风电场与VSC-MTDC系统的建模及控制19-26
• 2.2.1 双馈风力发电机组的建模与基本控制19-23
• 2.2.2 VSC-MTDC系统的建模与VSC的基本控制23-26
• 2.3 含风电场与多机交流电网的VSC-MTDC系统的结构与参数26-30
• 2.4 含风电场与多机交流电网的VSC-MTDC系统特性30-34
• 2.4.1 VSC交流侧三相短路时的系统特性30-32
• 2.4.2 VSC退出运行时的系统特性32-33
• 2.4.3 功率阶跃扰动时的系统特性33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章VSC-MTDC系统的协调控制策略35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 VSC-MTDC系统常用控制策略的比较35-38
• 3.3 改进复合主站型控制策略38-42
• 3.3.1 改进复合主站控制原理39-40
• 3.3.2 改进复合主站本地控制器的设计40-42
• 3.3.3 改进复合主站上层控制器的设计42
• 3.4 算例仿真42-50
• 3.4.1 风电场风速变化时的系统控制性能仿真43-45
• 3.4.2 系统功率频繁扰动时的系统控制性能仿真45-47
• 3.4.3 电压复合主站退出运行时的系统控制性能仿真47-49
• 3.4.4 通讯系统故障时的系统控制性能仿真49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 风电场与VSC-MTDC系统的协调控制策略51-63
• 4.1 引言51
• 4.2 风电机组参与VSC-MTDC系统功率调节时的控制51-54
• 4.2.1 风电场侧VSC的控制51-53
• 4.2.2 风电机组的控制53-54
• 4.3 风电场接入VSC-MTDC的运行模式与协调控制54-57
• 4.3.1 风电场接入时VSC-MTDC的运行模式55-56
• 4.3.2 风电场接入时VSC-MTDC的协调控制56-57
• 4.4 算例仿真57-62
• 4.4.1 风电场VSC-MTDC系统运行在模式I的协调控制仿真57-59
• 4.4.2 风电场VSC-MTDC系统运行在模式II的协调控制仿真59-60
• 4.4.3 风电场VSC-MTDC系统运行在模式III的协调控制仿真60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文68-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 阮思烨;李国杰;孙元章;;多端电压源型直流输电系统的控制策略[J];电力系统自动化;2009年12期

2 江道灼;郑欢;;直流配电网研究现状与展望[J];电力系统自动化;2012年08期

3 唐庚;徐政;刘f;顾益磊;陆羿;裘鹏;;适用于多端柔性直流输电系统的新型直流电压控制策略[J];电力系统自动化;2013年15期

4 杨楠;王波;刘涤尘;赵洁;王贺;;计及大规模风电和柔性负荷的电力系统供需侧联合随机调度方法[J];中国电机工程学报;2013年16期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 梁海峰;柔性直流输电系统控制策略研究及其实验系统的实现[D];华北电力大学（河北）;2009年

2 胡静;基于MMC的多端直流输电系统控制方法研究[D];华北电力大学;2013年

，

本文编号：953529