多端柔性直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)壓控制技術(shù)

張麗榮 陳楠

摘要：為了發(fā)揮直流輸電系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的更高效能，開展多端柔性直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)壓控制技術(shù)的設(shè)計研究。引進(jìn)模糊推理算法，對選定的模糊區(qū)域進(jìn)行模糊化控制點(diǎn)選擇;考慮到有功功率的失衡會造成系統(tǒng)頻率發(fā)生較大的偏移，針對控制存在的偏差和斜率問題，進(jìn)行融合修正，以此達(dá)到對系統(tǒng)穩(wěn)壓進(jìn)行控制的目的。通過實例應(yīng)用證明，提出的控制技術(shù)在實際應(yīng)用中可以實現(xiàn)對輸電系統(tǒng)電壓的有效控制，為輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：多端;柔性;穩(wěn)壓控制;直流輸電系統(tǒng)

中圖分類號：TM721.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

使用直流輸電系統(tǒng)可以實現(xiàn)對潮流端電壓的靈活調(diào)控，并實現(xiàn)在電壓極性穩(wěn)定不變的前提下進(jìn)行電壓潮流方向的轉(zhuǎn)變[1]?，F(xiàn)如今的電力產(chǎn)業(yè)已開發(fā)了大型輸電系統(tǒng)用于支持國家示范工作，但隨著系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大化，系統(tǒng)中用于中轉(zhuǎn)電壓與電流的中轉(zhuǎn)站點(diǎn)增加，這一現(xiàn)象使系統(tǒng)站間控制工作變得更加復(fù)雜，甚至?xí)捎谡鹃g協(xié)調(diào)控制工作不到位，造成系統(tǒng)在輸電中的電壓紊亂或異常[2]。為了解決此方面問題，提高輸電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，本文將在早期研究基礎(chǔ)上，針對系統(tǒng)的運(yùn)行需求，設(shè)計一種針對此系統(tǒng)的穩(wěn)壓控制技術(shù)，以此種方式，確保系統(tǒng)在允許區(qū)間內(nèi)發(fā)揮更高的作用。

1多端柔性直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)壓控制技術(shù)

1.1基于模糊推理算法的穩(wěn)壓控制中心選擇

為了實現(xiàn)對直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)壓控制，在開展相關(guān)研究前，引進(jìn)模糊推理算法，進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)壓控制中心的選擇。在此過程中應(yīng)明確，使用提出算法進(jìn)行輸電過程中多渠道線路極大值與極小值的合成，需要明確電壓不同輸入端之間電壓的模糊蘊(yùn)含關(guān)系，假設(shè)多端之間關(guān)系表達(dá)式表示為R，則R可以通過（A×B）→C得出，其中A、B、C分別表示為系統(tǒng)輸電上端線路、下端線路與直接供電線路，其中×表示為模糊計算符號，→表示為直接關(guān)系，通過上述分析可以推理得出輸電系統(tǒng)中多端供電是存在直接關(guān)系的。在此基礎(chǔ)上，對選定的模糊區(qū)域進(jìn)行模糊化控制點(diǎn)選擇，通過對控制點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)計算取平均值的方式，得到一個精確的控制點(diǎn)，輸出控制控制在系統(tǒng)中的坐標(biāo)，采用鄰近推理法即可得到一個完整的控制區(qū)域。按照此種方式，即可實現(xiàn)對穩(wěn)壓控制重點(diǎn)的選擇。

1.2系統(tǒng)直流電壓斜率與電壓偏差控制運(yùn)行技術(shù)

由于在輸電系統(tǒng)當(dāng)中有功功率出現(xiàn)失衡問題會嚴(yán)重影響到系統(tǒng)頻率，使其出現(xiàn)偏移現(xiàn)象，進(jìn)而無法實現(xiàn)其穩(wěn)定運(yùn)行，因此根據(jù)頻率偏差和失衡的具體特征，對其進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)對失衡直流電壓斜率的補(bǔ)償。在控制過程中，引入比例控制器裝置，根據(jù)比例控制器的實施方案不同，其引入到輸電系統(tǒng)當(dāng)中的結(jié)構(gòu)包含多種類型。為了方便論述，選擇將經(jīng)典2階直流電壓斜率控制為例，進(jìn)行說明。首先針對輸電系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下的直流電壓高和低偏差限值進(jìn)行設(shè)置，并在其對應(yīng)位置上設(shè)置換流站。當(dāng)直流電壓的參數(shù)數(shù)值沒有處于上述設(shè)定的閾值范圍內(nèi)時，則對控制器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)功率控制。當(dāng)直流電壓的參數(shù)數(shù)值超出事先設(shè)定的范圍，則此時控制器自動調(diào)節(jié)到控制模式;若直流電壓超過了上述設(shè)定的閾值范圍，則此時偏差控制器轉(zhuǎn)換為故障或擾動模式。當(dāng)電壓出現(xiàn)偏差時，其主要原因是斜率控制過程中無法實現(xiàn)對功率的有效調(diào)節(jié)，當(dāng)出現(xiàn)這一問題時，采用控制器對控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式，實現(xiàn)直流電壓調(diào)節(jié)，從而達(dá)到對輸電系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)壓控制的目的。

2實例應(yīng)用分析

通過上述論述內(nèi)容，在完成對控制技術(shù)的理論設(shè)計后，將其應(yīng)用于真實的輸電系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境當(dāng)中，并在系統(tǒng)運(yùn)行過程中對其電壓進(jìn)行控制。選擇將某電力企業(yè)正在運(yùn)行過程中的兩段VSC輸電系統(tǒng)的實際運(yùn)行參數(shù)作為實驗依據(jù)，該系統(tǒng)為典型的多段柔性直流輸電系統(tǒng)類型。將該輸電系統(tǒng)當(dāng)中的VSCI與大電網(wǎng)進(jìn)行連接，并將其作為換流站，將VSCII與新能源發(fā)電站進(jìn)行連接，將公共連接點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)及連線共同組成電力網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用過程中，主要涉及的參數(shù)如表1所示。

在上述參數(shù)設(shè)置的基礎(chǔ)上，針對穩(wěn)壓控制技術(shù)在應(yīng)用過程中電壓參數(shù)變化進(jìn)行記錄，并得到如表2所示的記錄表。

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，在本文控制技術(shù)的應(yīng)用下，該直流輸電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中VSCI直流電壓和VSCII直流電壓均滿足穩(wěn)壓標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，通過上述實驗證明本文提出的控制技術(shù)在實際應(yīng)用中可以實現(xiàn)對輸電系統(tǒng)電壓的有效控制。

3結(jié)束語

直流輸電系統(tǒng)又被稱為VSC-HVDC系統(tǒng)，目前，此種系統(tǒng)已實現(xiàn)了在電力市場內(nèi)廣泛應(yīng)用。相比常規(guī)的輸電系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有有功/無功獨(dú)立控制、換相成功率高、電源啟動源端較多等使用優(yōu)勢，是我國電力產(chǎn)業(yè)與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn)與研究重點(diǎn)。為了實現(xiàn)對此系統(tǒng)在市場內(nèi)應(yīng)用的推廣，本文對系統(tǒng)穩(wěn)壓控制技術(shù)展開了設(shè)計研究，并通過實驗證明了此技術(shù)在實際應(yīng)用中的有效性，以此種方式，為輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1]錢虹，柴文武，古雅琦.基于PSA敏感性分析的核電穩(wěn)壓器數(shù)字控制系統(tǒng)可靠性研究[J].原子核物理評論，2021，38（03）：355-360.

[2]閆英明，毛新民，張冬偉，等.基于全范圍驗證平臺在核電廠穩(wěn)壓器控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用研究[J].工業(yè)控制計算機(jī)，2021，34（01）：1-3+6.

基金項目：北京電子科技職業(yè)學(xué)院教改課題，項目代碼：CJGX2020-KY-135，項目名稱：2020Z107-KXZ直流配電網(wǎng)中多端柔性直流系統(tǒng)的運(yùn)行控制技術(shù)研究

作者簡介：

張麗榮（1985-），女（漢族），黑龍江七臺河人，博士，講師，主要研究領(lǐng)域為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、微電網(wǎng)控制與保護(hù)技術(shù)。

陳楠（1990-），女（漢族），福建古田人，碩士研究生，講師，主要研究領(lǐng)域為智能控制理論