基于混合直流的受端电网黑启动方法及协调恢复策略

doi:10.15961/j.jsuese.202200529

工程科学与技术 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (01) : 70 -79. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200529

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摘要

作为直流输电的新方向，混合直流结合了传统以及柔性直流系统的优点，可在电网黑启动中发挥重要作用。为明确混合直流参与黑启动的技术条件与控制方法，针对两端电网换相换流器–模块化多电平换流器（line commutated converter–modular multilevel converter,LCC–MMC）混合直流输电系统，提出了受端电网大停电情况下基于混合直流的黑启动方法及受端电网协调恢复策略。根据黑启动不同恢复阶段特征，首先，明确了在起始阶段受端系统全黑情况下混合直流的启动方法，包括送端LCC换流器和MMC受端换流器的启动及控制方法。然后，针对黑启动初期的弱交流系统阶段，采用可增强系统稳定性的混合直流虚拟同步协调恢复策略；在系统达到一定强度后，提出了相应的控制策略及不同控制方式间的平滑切换方法。最后，在PSCAD/EMDTC软件中进行了仿真验证，结果表明：黑启动初期LCC采用耗能电阻启动能有效满足最小启动电流限制；MMC经限流电阻启动后采用无源网络控制可实现无源端交流电压的建立，并维持系统电压和频率在稳定范围内；在非黑启动电源机组和负荷并网后，交流系统强度改变，所提的3阶段控制切换策略能够有效实现各阶段平滑过渡，且在弱交流系统阶段采用虚拟同步控制可保证弱交流系统阶段的系统稳定性，3阶段控制策略与两阶段恢复策略相比具有显著的优势，从而验证了所提黑启动方法和协调恢复策略的有效性。