【《VSC-HVDC附加频率控制策略的仿真验证分析案例》1900字】

VSC-HVDC附加频率控制策略的仿真验证分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u28571VSC-HVDC附加频率控制策略的仿真验证分析案例 16221.1仿真模型和仿真参数 1271521.2工况一：AC区域频率突增 2258011.3工况二：AC区域频率突减 41.1仿真模型和仿真参数根据图4-1所示VSC-HVDC输电系统结构结合前文的分析，在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型如图4-2所示，背靠背VSC-HVDC输电系统两端分别由VSC换流器连接由变压器、同步发电机和负载组成的AC区域，单个VSC换流站结构如图4-3所示，由IGBT组成的换流器、滤波器、控制器组成。图4-1背靠背VSC-HVDC输电系统结构图4-2背靠背VSC-HVDC仿真模型图4-3单个VSC换流站仿真结构图仿真系统的主要参数如表4-1所示：表4-1仿真系统参数 区域 功率/MW AC电压/kv 直流母线电压/kv kvd kfd AC1 300 120 400 50 30 AC2 -300 120 400 50 30本文为了更好地描述频率控制特性，将频率转化为其标幺值，1pu=50Hz。为了对采用不同控制策略的MT-HVDC连接的AC区域频率响应特性进行统一、有效地评估，通常选用以下三个指标对AC区域频率响应特性加以评价。a．频率变化速率RoCoF(RateofChangeofFrequency)，用rf表示，表示AC区域在功率不平衡情况发生后，系统频率变化的速率，rf越大，表示AC区域频率响应暂态特性越差。b．频率偏差极值FN(FrequencyNadir)，表示为fFN，该参数描述系统在受到扰动后，频率偏差最大时系统的频率值，fFN越大，表示AC区域频率响应特性越差。c．稳定频率SF(SettlingFrequency)，用fSF表示，该参数指的是系统在扰动发生后，重新达到稳定状态时系统的频率。1.2工况一：AC区域频率突增初始时VSC-HVDC输电系统运行在稳定标准状态下，两端AC区域频率均为1pu。在20s时，AC1区域突然接入一个功率为150MW的负荷，导致AC1区域功率不平衡，进而引起了电网频率波动。在不使用频率附加控制时，两个VSC换流站都运行于频率-直流电压控制方式下，流经各换流站的有功功率如图4-4所示，换流器功率不会对频率的变化做出任何反应。图4-4工况一未加频率控制VSC功率波形使用本次设计所提出的频率附加控制策略后，在AC1区域发生频率扰动后，VSC1换流器在频率附加控制作用下，改变流经换流器的功率值，在电压下垂控制器的作用下，直流母线电压会出现偏移，如图4-5所示。直流侧母线电压的偏移信息会通过输电线路传输给VSC2换流器，该换流站在感知到电压偏移变化后，在控制器的作用下，换流站VSC2也会相应改变流经自身的功率，使系统两侧的功率平衡。流经两端换流器的有功功率如图4-6所示。流入AC1侧VSC的功率增加80MW，流出AC2侧VSC的功率约增加80MW。图4-5工况一直流母线电压波形图4-4工况一附加频率控制后VSC功率波形频率在不同控制方式下的运行状况如图4-7所示，在传统控制系统不使用频率控制时，频率最大偏差达到0.0079pu，对于电网的安全和稳定运行产生很大的威胁，在经过超过10s的剧烈震荡后，频率稳定于0.00961pu，与额定功率静态偏差较大。在使用本次设计提出的频率附加控制策略后，频率在扰动发生后，最大的频率偏差为0.0015pu，在经过2s短时震荡后频率稳定于0.9991pu，AC1区域的频率动态和静态性能都得到极大的提高。不同控制策略下频率的各项指标如表4-2所示，从表中可以看出使用频率附加控制后，频率变化速率rf减小，频率偏差极值fFN减小，稳定频率fSF更加接近额定值，系统性能得到了提升。表4-2工况一时频率特性 rf/(pu/s) fFN/pu fSF/pu 未附加频率控制 0.036 0.9921 0.9961 附加频率控制 49.81 0.9985 0.9991 4-7图工况一不同控制策略下频率波形图1.3工况二：AC区域频率突减初始时VSC-HVDC输电系统与工况一运行于相同的状态，在20s时，AC1区域突然断开一个功率为150MW的负荷，瞬间导致AC1区域发电功率大于耗电功率，出现电网频率波动现象。在不使用频率附加控制时，与工况一相同，流经两个换流器的功率如图4-8所示，系统不会对频率变化做出反应。图4-8工况二未加频率控制VSC功率波形在使用本次设计提出的频率附加控制策略后，AC1区域在负载突减后，频率发生扰动情况，在频率附加控制作用下，AC1区域换流器改变流经其本身的功率值。与工况一同理，AC1区域换流器功率改变的信息会通过如图4-9所示的直流侧母线电压变化传，输给另一端的VSC2换流器，换流站VSC2在感知到这一变化后，换流站VSC2也会相应改变流经其的功率。流经两端换流器的有功功率如图4-10所示。流入AC1侧VSC的功率减小80MW，流出AC2侧VSC的功率约减小80MW，两侧功率均发生变化，保持系统的功率平衡。图4-5工况二直流母线电压波形图4-10工况二附加频率控制后VSC功率波形工况二时，频率在不同控制策略下的运行状况如图4-11所示，不使用频率控制时，频率偏差值较大，会达到0.007pu，经过10s左右的震荡后，频率稳定于1.003pu，与额定功率静态偏差较大。将本次设计的频率附加控制用于VSC换流站后，频率在扰动发生后，最大的频率偏差为0.0015pu，在经过2s短时震荡后稳定于1.0005pu，AC1区域的频率动态和静态性能都能得到了极大的提高，保证电网安全稳定运行。工况二时不同控制策略