基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案

doi:10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.005

电力建设 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (8): 32-39.doi: 10.12204/j.issn.1000-7229.2020.08.005

• 特高压直流馈入的受端电网规划与运行技术·栏目主持李勇教授· • 上一篇下一篇

基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案

汤吉鸿¹，章德¹，丛凡超²，田国梁²，吴贵烘²，李宇骏²，禹海峰¹

1. 国网湖南省电力有限公司，长沙市 410004；2. 西安交通大学电气工程学院，西安市 710049

出版日期:2020-08-07 发布日期:2020-08-07
作者简介:汤吉鸿（1971），男，高级工程师，主要从事电力系统规划与运行控制相关的研究工作；章德（1986），男，博士，高级工程师，主要从事电力系统规划与运行控制相关的研究工作；丛凡超（1996），男，硕士研究生，通信作者，主要从事直流输电系统的运行与控制等方面的研究工作；田国梁（1996），男，博士，主要从事直流输电系统的运行与控制工作；吴贵烘（1993），男，博士，主要从事电力系统的运行与控制等方面的研究工作；李宇竣（1990），男，博士，副教授，主要从事电力系统运行与控制等方面的研究工作；禹海峰（1987），男，硕士，高级工程师，主要从事电力系统规划与运行控制方面的研究工作。
基金资助:
国网湖南省电力有限公司科技项目（5216A018000H）

Optimal Power Adjustment Scheme Based on Linear Quadratic Optimal Control for MTDC

TANG Jihong¹, ZHANG De¹, CONG Fanchao², TIAN Guoliang², WU Guihong², LI Yujun², YU Haifeng¹

1. State Grid Hunan Electric Power Company, Changsha 410004, China；2. School of Electrical Engineering, Xian Jiaotong University, Xian 710049, China

Online:2020-08-07 Published:2020-08-07
Supported by:
This work is supported by Science and Technology Program of State Grid Hunan Electric Power Company（No. 5216A018000H）.

摘要/Abstract

摘要： ：随着低惯量的新能源发电和直流输电在电网中的渗透率不断增大，系统的有效惯量水平大幅度降低，因此，基于电压源型换流器（voltage source converter, VSC）的多端直流（multi-terminal direct current, MTDC）系统接入电网后的暂态功角稳定性问题显得尤为突出。为解决MTDC系统接入后构成的交直流混联系统因有效惯量降低、有效阻尼下降而产生的系统功角稳定性问题，提出一种基于线性二次型最优控制的MTDC系统最优功率调制方案。首先，通过在稳定平衡点附近对MTDC模型进行线性化处理，进而得到交直流混联系统的线性化模型。然后，基于所建立的线性化模型，采用基于线性二次型的最优控制理论，以同步发电机间的转速偏差最小为控制目标，得到MTDC系统的最优功率控制器设计方案。最后，基于3机9节点的交直流混联系统进行仿真分析，验证了所提最优控制方案在系统受扰后可有效抑制系统的第一摇摆并且使同步发电机间的功角差快速恢复，提高了交直流混联系统的暂态稳定性。

关键词: , 多端直流系统, 线性二次型最优控制, 暂态稳定性, 电压源型换流器, 功率调制

Abstract: With the increasing of the penetration rate of new energy power generation and DC transmission, and resulted effective inertia decreasing, the transient stability of multi-terminal DC systems （MTDC） based on voltage source converters （VSC） has become particularly prominent. In order to solve the rotor-angle stability problem caused by the decrease of the effective inertia and the reduction of the effective damping of the MTDC system, an optimal power adjustment scheme for MTDC system, which is based on linear quadratic optimal control, is proposed. Firstly, the linearization model of the AC-DC hybrid system is obtained by linearizing the MTDC model near the stable equilibrium point. The design scheme of optimal power controller for MTDC system is obtained by using linearization model and adopting the linear quadratic optimal control theory, which uses the minimum rotor speed difference among generators as the control target. The simulations of a 3-generator 9-bus AC-DC hybrid system have demonstrated that the proposed method can suppress the first swing effectively and restore the rotor-angle difference among the generators quickly during disturbances, which can improve the transient stability of AC-DC hybrid system.

Key words: , multi-terminal DC systems, linear quadratic optimal control, rotor angle stability, voltage source converters, power adjustment

中图分类号:

TM 74

汤吉鸿, 章德, 丛凡超, 田国梁, 吴贵烘, 李宇骏, 禹海峰. 基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 32-39.

TANG Jihong, ZHANG De, CONG Fanchao, TIAN Guoliang, WU Guihong, LI Yujun, YU Haifeng. Optimal Power Adjustment Scheme Based on Linear Quadratic Optimal Control for MTDC[J]. ELECTRIC POWER CONSTRUCTION, 2020, 41(8): 32-39.

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