【《抑制直流连续换相失败策略分析概述》2200字】

抑制直流连续换相失败策略分析概述造成直流输电系统连续换相失败的原因是多方面的，本文仅以电压跌落幅值为直流连续换相失败的主导影响因素，把熄弧角作为连续换相失败的判断依据。通过分析不同场景下直流系统的无功需求，结合换相失败恢复过程中的电压、熄弧角等电气量的变化规律和特性，预测连续换相失败场景的发生；然后分析并网点有功功率、无功功率和熄弧角之间的逻辑关系，以直流输电系统逆变侧换流母线电压作为控制对象，利用光伏逆变器调相运行能力对并网点进行无功补偿，维持并网点的电压稳定。图4.2光伏抑制连续换相失败控制策略框图基于光伏电站调相运行抑制直流换相失败的流程如图4.2所示。监测直流系统逆变器侧的熄弧角，判断直流系统是否发生了换相失败。如果系统出现换相故障，切换光伏逆变器的工作模式，以确保其具有一定的无功补偿能力。光伏逆变器提供动态无功功率支持，改善受端交流电网的电压从而达到稳定直流逆变器侧的母线电压的效果。当直流电压恢复正常时，光伏逆变器恢复正常工作，直流输电系统无功需求与受端电网无功补偿平衡，以达到抑制第二次换相失败的效果。光伏电站所包含的逆变器具备良好的调相运行能力，对其进行有效开发及利用，可以随时向电网提供无功功率支撑，同时，也可为减少动态无功补偿设备的配置，降低光伏电站的建设成本。光伏逆变器无功输出控制方法原理如图4.3所示。图4.3光伏逆变器的无功控制策略当光伏并网接入点检测到逆变器侧的熄弧角已降至7°以下时，光伏逆变器切换工作模式以向电网输出无功功率。该控制的无功补偿计算功能如图4.3所示，将监控接入点的实时电压与标准电压之间的差乘以压降系数，然后比较实时无功功率。该部分构成功率外环控制部分。比较获得的ΔQ注入电流内环控制链接。通过电流控制获得参考电压，经过dq/abc转换后获得三相参考电压。最后，通过PWM转换得到光伏逆变器开关管的栅极驱动模型，以控制逆变器的输出功率。直流系统的无功特性可以利用换流器的稳态方程进行表示：(4-2)(4-3)式中，和分别为直流电压和电流，和分别为有功功率和无功功率，为理想空载直流电压，为串联的桥数，为换流变压器变比，为换相电抗，表示高压侧母线线电压有效值，表示逆变侧熄弧角。根据光伏逆变器的功率解耦控制原理，通过有功无功电流给定值的设定就可以控制光伏逆变器输出的有功无功功率。光伏逆变器分别工作在两种工作模式下，利用光伏逆变器调相运行能力改善受端交流系统电压，强化交流系统强度，提升动态无功支撑能力，抑制直流输电系统的连续换相失败。在换相失败故障后的恢复过程中，换流器还需吸收大量的无功功率，因此，受端电网需要持续提供足够坚强的电压支撑，而多回大容量直流将给受端交流电网安全稳定运行带来挑战。多馈入直流系统输送容量更大，受端系统具有更复杂的拓扑结构，直流侧、交流侧和交直流间的交互影响作用更为突出。由于多条线路落点于同一近区的交流电网，受端系统接纳的功率更大，交直流系统间的相互作用将更强。这使得多馈入系统的电压稳定问题变得更为突出和复杂，这也是当前我国部分地区的电网长期存在“强直弱交”现象的症结所在，因此系统面临特高压交流、直流以及交直流混联等多种送出和馈入方式，如何协调上述各类无功源和直流系统的无功控制值得深入研究。观察近几年全国大电网的运行情况，引起无功电压发生大幅波动的原因主要有：1）受端系统消纳外来电力比重过大；2）主网架的电压支持能力不足；3）负荷的峰谷差加大；4）电力供应的紧张使得主要输电通道输送功率更大。对于大容量直流落点，尤其是多回直流落点系统，其发生电压安全稳定的主要原因是：交流系统故障导致的直流母线低电压进而引发直流系统闭锁、受端系统负荷突然增加或者输电通道发生故障引起的功率转移。因此，考虑到动态电压的稳定性，对大容量交直流混合区域进行无功电压协调优化控制研究，解决在哪些电压节点进行补偿、补偿什么类型的无功设备、补偿多少容量等问题，是决定交直流电网能否安全稳定运行的关键。站在输电方式层面，亟待结合电网“强直弱交”现状，根据事故场景不同分别研究超/特高压交直流混联电网中的多时间尺度无功电压预防-紧急协调控制方法。为了分析复杂多源混联电网的无功电压问题，需要从多源无功时空分布特性、无功电压预防控制和紧急控制三个层面，提出交直流混联系统无功电压多时间尺度控制方法。图4.4给出了多馈入复杂系统无功电压控制的整体框架。图4.4基于光伏电站调相运行抑制直流连续换相失败控制方法满足交直流大电网电压稳定评估要求的多无功源模型的建立是整个方案实现的基础。考虑到换流站近区多无功源的存在，较近的电气距离使得这些无功源参与混联电网无功电压协调的可能性增加，并需要对各类无功源的控制特性和运行特性（包括响应时间和补偿容量）进行分析。其中，火电机组及厂用电系统的模型可以通过不同有功、无功运行工况采集机组运行的参数（包括厂用电），和厂用电负载与机组实际运行工况之间的关联性来建立，基于建立的仿真模型，可以挖掘机组的进相能力；光伏电站和换流站的逆变器具有相同的换流原理，因此，逆变器的动态模型和准稳态可以根据工程实际数据和半控型晶闸管模型建立，其无功调