基于暂态能量函数优化VDCOL对提高弱送端系统稳定性的研究

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.002

电力建设 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (9): 11-19.doi: 10.3969/j.issn.1000-7229.2019.09.002

• 电力系统弹性与灵活性 ·栏目主持文福拴教授、林振智副教授· • 上一篇下一篇

基于暂态能量函数优化VDCOL对提高弱送端系统稳定性的研究

卢佳丽1，谢欢2，王欣浩3，吴涛2，周冉冉1，栗然4，刘英培4

1.国网冀北电力有限公司检修分公司，北京市 102488；2. 国网冀北电力有限公司电力科学研究院（华北电力科学研究院有限责任公司），北京市 100045；3.国网冀北电力有限公司张家口供电公司，河北省张家口市 075000；4.新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），河北省保定市 071003

出版日期:2019-09-01
作者简介:卢佳丽（1993），女，硕士，主要研究方向为特高压直流输电系统控制与优化、电力系统稳定分析；谢欢（1979），男，博士，高级工程师，主要研究方向为电力系统稳定分析；王欣浩（1994），男，硕士，主要研究方向为电力系统稳定分析、新能源并网系统次同步振荡；吴涛（1968），男，博士，教授级高级工程师，主要研究方向为电力系统稳定分析；周冉冉（1984），男，本科，工程师，主要研究方向为特高压电网、柔性直流输电运检技术；栗然（1965），女，博士，教授，主要研究方向为直流输电、电网调度自动化和新能源发电与并网；刘英培（1982），女，博士，副教授，主要研究方向为柔性直流输电、新能源发电与并网技术。
基金资助:
国家自然科学基金项目（51607069）

Optimization of VDCOL Based on Transient Energy Function Analysis to Improve Stability of Weak Delivery System

LU Jiali1,XIE Huan2,WANG Xinhao3, WU Tao2, ZHOU Ranran1,LI Ran4,LIU Yingpei4

1.Maintenance Company， State Grid Jibei Electric Power Co.， Ltd.， Beijing 102488， China；2. Electric Power Research Institute， State Grid Jibei Electric Power Co.， Ltd. （North China Electric Power Research Institute Co.， Ltd.）， Beijing 100045， China；3. Zhangjiakou Power Supply Company， State Grid Jibei Electric Power Co.， Ltd.， Zhangjiakou 075000， Hebei Province， China；4.State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources（North China Electric Power University）， Baoding 071003， Hebei Province， China

Online:2019-09-01
Supported by:
This work is supported by National Natural Science Foundation of China（No. 51607069）.

摘要/Abstract

摘要： 文章以锡盟—泰州特高压弱送端交流系统为背景，提出优化低压限流控制环节（voltage dependent current order limiter ，VDCOL），以提高系统的稳定性。首先分析传统VDCOL的工作原理及局限性，提出以送端短路比与受端换流母线电压作为VDCOL截止电压的变量，进而达到优化VDCOL的作用。使其截止电压为随逆变侧换流母线电压变化而变化的数值，可以兼顾交流与直流系统的恢复速度。其次，详细分析构建考虑直流系统动态特性的暂态能量函数的过程，并采用实时数字仿真仪（real time digital simulator，RTDS）搭建单机无穷大-直流的仿真算例。最后，基于时域仿真及暂态能量函数裕度方法，验证优化直流控制系统中的低压限流控制环节对送端交流系统稳定性的改善作用。

关键词: 弱送端, 低压限流控制环节优化, 截止电压, 暂态能量函数, 暂态能量函数稳定裕度

Abstract: On the background of the Ximeng-Taizhou UHV weak delivery end AC system， this paper proposes an optimized voltage-dependent current order limitation control link （OVDCOL）. This paper firstly analyzes the working principle and limitations of the traditional VDCOL， and proposes to use the short-circuit ratio of the transmitting end and the voltage of the converter busbar at the receiving end as the input value to change the VDCOL cut-off voltage， so as to optimize the VDCOL effect. The cut-off voltage is a value that varies with the voltage of the converter busbar on the inverter side， and the control strategy of the system and DC fast recovery can be considered. The process of constructing the transient energy function considering the dynamic characteristics of the DC system is analyzed in detail， and the real-time digital simulation software RTDS is used to build a single-machine infinite DC simulation example. The time domain simulation and the transient energy function margin method are used to verify the optimized DC control. The voltage-dependent current order limitation control link in the system improves the stability of the delivery system.

Key words: weak delivery system, optimized voltage-dependent current order limitation, cut-off voltage, transient energy function, transient energy function stability margin

中图分类号:

TM 715

卢佳丽，谢欢，王欣浩，吴涛，周冉冉，栗然，刘英培. 基于暂态能量函数优化VDCOL对提高弱送端系统稳定性的研究[J]. 电力建设, 2019, 40(9): 11-19.

LU Jiali,XIE Huan,WANG Xinhao, WU Tao, ZHOU Ranran,LI Ran,LIU Yingpei. Optimization of VDCOL Based on Transient Energy Function Analysis to Improve Stability of Weak Delivery System[J]. Electric Power Construction, 2019, 40(9): 11-19.

参考文献

［1］李高望，李亚男，邹欣. ±800kV锡盟-泰州特高压直流输电工程交流侧暂态过电压［J］. 电力建设， 2015， 36（9）： 57-61.
LI Gaowang， LI Yanan， ZOU Xin. AC-side transient overvoltage in ± 800 kV Ximeng—Taizhou UHVDC transmission project［J］. Electric Power Construction， 2015， 36（9）： 57-61.
［2］杨万开，贾一超，雷霄. 锡泰直流工程分层接入500/1000 kV交流电网仿真计算与现场系统试验结果分析［J］. 电网技术， 2018， 42（7）： 2255-2261.
YANG Wankai， JIA Yichao， LEI Xiao. Analysis of simulation calculation and on-site system test results for xitai UHVDC project with hierarchical connection to 500 kV/1000 kV AC grid［J］. Power System Technology， 2018， 42（7）： 2255-2261.
［3］汪惟源，窦飞，杨林，等. 电网强度对江苏直流落点电网无功电压稳定性的影响［J］. 电力与能源， 2018， 39（1）： 1-5.
WANG Weiyuan， DOU Fei， YANG Lin， et al. Influence of power grid strength on reactive voltage stability of jiangsu DC placement grid［J］. Power & Energy， 2018， 39（1）： 1-5.
［4］徐政. 联于弱交流系统的直流输电特性研究之二：控制方式与电压稳定性［J］. 电网技术， 1997， 21（3）： 1-4， 9.
XU Zheng. The characteristics of hvdc systems to weak ac systems part Ⅱ： Control modes and voltage stability［J］. Power System Technology， 1997， 21（3）： 1-4， 9.
［5］冀肖彤. 抑制HVDC送端交流暂态过电压的控制系统优化［J］. 电网技术， 2017， 41（3）： 721-728.
JI Xiaotong. Optimization of HVDC control system for mitigating AC transient overvoltage on rectifier station［J］. Power System Technology， 2017， 41（3）： 721-728.
［6］卢东斌，王永平，王振曦，等. 分层接入方式的特高压直流输电逆变侧最大触发延迟角控制［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（7）： 1808-1816.
LU Dongbin， WANG Yongping， WANG Zhenxi， et al. Inverter maximum alpha control in UHVDC transmission with hierarchical connection mode［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（7）： 1808-1816.
［7］李亚男，卢亚军，刘心旸，等. 逆变侧控制策略对换相失败的影响及恢复特性优化研究［J］. 电力建设， 2015， 36（9）： 112-116.
LI Yanan， LU Yajun， LIU Xinyang， et al. Influence of inverter control strategy on commutation failure and recovery characteristic optimization［J］. Electric Power Construction， 2015， 36（9）： 112-116.
［8］刘磊，王渝红，李兴源，等. 基于模糊控制的变斜率VDCOL控制器设计［J］. 电网技术， 2015， 39（7）： 1814-1818.
LIU Lei， WANG Yuhong， LI Xingyuan， et al. Design of variable slope VDCOL controller based on fuzzy control［J］. Power System Technology， 2015， 39（7）： 1814-1818.
［9］雷霄，孙栩，李新年，等. 适应大容量直流接入弱受端的直流极控系统优化控制方法［J］. 电力自动化设备， 2017， 37（9）： 205-209.
LEI Xiao， SUN Xu， LI Xinnian， et al. Optimization methods of pole control system for large-capacity HVDC accessing to weak receiving system［J］. Electric Power Automation Equipment， 2017， 37（9）： 205-209.
［10］郑超，霍超，摆世彬，等. 基于实际工程控制系统的直流受扰特性分析：电压快速波动下整流端特性及其优化［J］. 高电压技术， 2018， 44（1）： 304-313.
ZHENG Chao， HUO Chao， BAI Shibin， et al. Analysis on disturbance characteristics of HVDC based on actual engineering control system： Disturbance characteristics of rectifier side and its optimization［J］. High Voltage Engineering， 2018， 44（1）： 304-313.
［11］林玉章，蔡泽祥. 基于PEBS法的交直流输电系统暂态稳定分析［J］. 电力自动化设备， 2009， 29（1）： 24-28.
LIN Yuzhang， CAI Zexiang. Transient stability analysis of AC/DC power system based on PEBS method［J］. Electric Power Automation Equipment， 2009， 29（1）： 24-28.
［12］ PAI M， PADIYAR K， RADHAKRISHNA C. Transient stability analysis of multi-machine AC/DC power systems via energy-function method［J］. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems， 1981， PAS-100（12）： 5027-5035.
［13］ NI Y X， FOUAD A A. A simplified two-terminal HVDC model and its use in direct transient stability assessment［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 1987， 2（4）： 1006-1012.
［14］ JING C， VITTAL V， EJEBE G C， et al. Incorporation of HVDC and SVC models in the Northern State Power Co. （NSP） network； for on-line implementation of direct transient stability assessment［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 1995， 10（2）： 898-906.
［15］黄振琳，管霖，何楚瑶，等. 南方电网直流暂态稳定控制策略的设计与实现［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（22）： 6131-6139.
HUANG Zhenlin， GUAN Lin， HE Chuyao， et al. Designing and realization of the HVDC transient stability control strategy in CSPG［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（22）： 6131-6139.
［16］ PADIYAR K R， SASTRY H Y. A structure-preserving energy function for stability analysis of AC/DC systems［J］. Sadhana， 1993， 18（5）： 787-799.
［17］ LIN Y Z， CAI Z X， MO Q. Transient stability analysis of AC/DC power system based on transient energy function［C］// The 3th international conference on deregulation and restructuring and power technologies （DRPT 2008）.Nanjing：IEEE， 2008：1103-1108.
［18］ JIANG N Q， CHIANG H. Energy function for power system with detailed DC model： Construction and analysis［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2013， 28（4）： 3756-3764.
［19］ WEYRICH K， LEELARUJI R， KUEHN W， et al. Real-time implementation of an automatic voltage stabilizer for HVDC control［C］//2012 3rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe （ISGT Europe）. New York， USA： IEEE， 2012.
［20］刘笙，陈陈. 电力系统暂态稳定的能量函数分析：网络结构保持模型［M］. 北京：科学出版社， 2014.

[1]	吴钉捷, 李晓露. 基于实时出行需求和交通路况的电动汽车充电负荷预测[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 57-67.
[2]	方朝雄，吴晓升，江岳文. 考虑暂态稳定性的网储多目标双层优化[J]. 电力建设, 2020, 41(7): 58-66.
[3]	张楷，邱晓燕，李凌昊，张浩禹，赵有林，刘梦依. 含风电系统中计及静态电压稳定影响的储能系统配置方案[J]. 电力建设, 2020, 41(7): 110-116.
[4]	宋建，束洪春，董俊，梁雨婷，李雨龙，杨博. 基于GM(1，1)与BP神经网络的综合负荷预测[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 75-80.
[5]	郭威，修晓青，李文启，李建林. 计及多属性综合指标与经济性的电网侧储能系统选址配置方法[J]. 电力建设, 2020, 41(4): 53-62.
[6]	王李龑，许强，黄开艺，吴健，艾芊，张亚新，贾轩. 计及新能源及负荷不确定性的多能微网系统两阶段随机规划方法[J]. 电力建设, 2020, 41(4): 100-108.
[7]	李华取，肖劲松，舒展，张政，姚良忠，彭晓涛. 一种基于点估计的风电并网位置和容量优化方法[J]. 电力建设, 2020, 41(4): 109-116.
[8]	李湘旗，禹海峰，李欣然，章德，蒋星，朱思睿，陈长青. 考虑储能系统动态全寿命周期特性的多功能应用需求规划方法[J]. 电力建设, 2020, 41(1): 45-54.
[9]	王晞，苟竞，苏韵掣，杨新婷，欧阳雪彤，李奥，樊金柱，李华强. 基于联合加权熵的高比例可再生能源电网适应性扩展规划[J]. 电力建设, 2019, 40(12): 45-54.
[10]	施鹏佳，雷勇，张林垚，王秋琳，刘心，唐滢淇，董树锋. 具有可行域内Steiner点寻优能力的配电网网架规划方法[J]. 电力建设, 2019, 40(12): 104-112.
[11]	李昊,李文, 王林钰, 林晶怡, 刘畅, 唐巍. 基于群决策理论的城市再电气化潜力综合评估[J]. 电力建设, 2019, 40(11): 116-125.
[12]	谷金蔚，卢阳洋. 中国绿证市场的现状分析与交易机制优化[J]. 电力建设, 2019, 40(10): 45-55.
[13]	黄河，高松，韩俊，孙琦润，吴志，顾伟. 交直流混合配电网分布式电源最大准入容量[J]. 电力建设, 2019, 40(10): 75-83.
[14]	王莉，吴国沛，曾顺奇，何仲潇，董树锋. 考虑上级电网与工业园区互动的综合需求响应[J]. 电力建设, 2019, 40(9): 52-63.
[15]	刘拥军，曹晓峻，胡朝阳，王珂，徐立中，高赐威. 数据网络参与多调峰辅助服务市场组合优化调度策略[J]. 电力建设, 2019, 40(9): 82-90.

基于暂态能量函数优化VDCOL对提高弱送端系统稳定性的研究

Optimization of VDCOL Based on Transient Energy Function Analysis to Improve Stability of Weak Delivery System

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价