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2.2 MTDC系统功率协调控制
直流网络中直流电压的稳定相当于交流网络中频率的稳定,在缺乏定直流电压控制的MTDC系统中,直流过电压将严重影响换流站,甚至导致系统直流保护电路误动作。然而,直流电压的控制与交流系统中频率的控制又有所区别。
一方面,由于直流系统中没有大的储能系统,不具备交流系统所具备的旋转惯性,系统中任何扰动将影响直流电压变化;另一方面,由于线路电阻导致直流电压产生压降,直流电压的检测信号无法作为系统中的全局控制信号。
为了解决该问题,文献提出采用公共电压信号或者标准电压,但该方法依赖于通信,且缺乏下垂控制换流器的局部信号。文献提出一种MTDC二级控制方法,即时更新直流电压参考值,避免由线路阻抗产生的压降所引起的换流站电压不同导致换流站出现功率偏差。
MTDC系统采用下垂控制有助于对各个换流站之间的协调控制,但下垂控制无法控制整个有功潮流,因此,传统的电压下垂控制无法实现定直流电压,难以实现功率分配和电压波动之间的权衡。
针对此,文献提出了一种改进的下垂控制策略,该策略结合了定直流电压和下垂控制的优点,但未考虑换流站过载或故障引起直流电压偏差过大时,系统之间的功率协调控制。文献提出一种四端直流输电系统功率分配的设计方法,给出不同电压控制方法和功率调度策略以满足不同的电力需求。
文献讨论了下垂电压控制与直流电压压降之间的关系,研究了换流站故障后电压偏差与功率分配之间的关系,但仅限于故障情况。
传统下垂控制都是严格按照事先设定好的下垂曲线来调节换流站的功率变化,无法灵活应对不同的条件变化,下垂系数固定,未考虑实际负载情况和换流站承担功率的动态裕量。
有学者提出适用于功率分配的自适应下垂控制方法,文献将一台逆变器设定为基准,对其进行传统的下垂控制,通过基准逆变器和其它逆变器的功率之差自适应调节各个逆变器的下垂系数,但各个逆变器之间需要通信;文献考虑了换流站可能的动态裕量,避免了换流站过载,但下垂系数计算复杂,响应速度慢。
MTDC系统下垂控制中,下垂系数的选取将影响整个系统的运行特性。文献对比分析了电流-电压下垂控制和功率-电压下垂控制的特性,证明这两种方法是等效的,并研究了下垂系数的改变对电压偏差的影响。
文献指出,在忽略直流线路电阻的影响下,MTDC系统中直流下垂系数越小,直流线电压下降引起的直流网侧功率分配的偏差越大。在相同的电压等级下,合理的下垂系数可以减小系统的总损耗。
为了使MTDC系统损耗最小化,文献提出一种循环下垂控制方法,但该方法仅适用于连接风电场的环形多端拓扑。由于下垂控制高度依赖MTDC系统拓扑及电缆参数,文献基于多端系统建模和频率响应绘制提出了下垂系数设计方法,以减小系统额定误差。
文献针对不同的换流器故障时的功率分配提出了下垂系数的选取方法,文献基于混合敏感准则提出一种下垂系数的计算方法,但都未考虑不同应用场合下的有功潮流的最优化。
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