级联型混合直流与UPFC的柔性潮流协调控制策略

摘要

级联型混合直流输电系统具有能抑制换相失败、传输大容量功率的优势。但当级联型混合直流低端模块化多电平换流器（MMC）采用主从控制时，若系统发生交直流故障或负荷突增，可能会产生电流不平衡问题，导致受端交流侧功率出现大范围反向传输及电压支撑能力下降。为解决该问题并增强受端电网的稳定性，针对级联型混合直流输电系统，提出一种基于统一潮流控制器（UPFC）的柔性潮流协调控制策略。研究了基于柔性交流输电（FACTS）设备统一潮流控制器（UPFC）的级联型混合直流系统柔性潮流控制特性，针对系统故障及大扰动时出现的功率返送及电压稳定性问题，提出基于UPFC的频率支撑策略和基于动态限幅的电压支撑策略。该策略将送端侧故障带来的功率扰动转移到受端交流系统UPFC所在线路，利用UPFC功率补偿能力进行协调，同时基于动态限幅控制策略，采用无功优先控制方式提高换流站无功输出能力。最后，在PSCAD–EMTDC平台搭建了含受端交流系统的级联型混合直流输电系统模型。首先，仿真了LCC直流电流指令值下降过程，结果表明，本文所提基于UPFC的协调控制策略可以有效地减小交流系统频率波动，抑制功率返送现象；其次，仿真了系统负荷突增过程，验证了动态限幅控制策略能更好地提升MMC对交流系统的电压支撑能力；最后，仿真了连锁故障过程，结果表明，所提协调控制策略能有效地实现对系统频率和电压支撑，抑制功率波动，提高了级联型混合直流系统及受端电网的稳定性。因此，本文提出的级联型混合直流与UPFC的柔性潮流协调控制策略具有有效性和可行性。

关键词

混合直流输电系统 / 统一潮流控制器(UPFC) / 动态限幅 / 协调控制策略 / 电压支撑