大规模风电直流外送系统单极闭锁场景下送端系统协调控制策略
直流输电系统的保护
2. 直流系统保护组
（1） 直流欠电压保护:直流系统的后备保护；保护通过测量直流电压或 直流电流，并结合触发角α，检测直流线路上的低电压故障。
（2） 线路开路试验监测：检测线路开路试验期间，本站直流场和直流 线路的接地故障；工作原理是：如果直流电流超过一预先设置值或者直 流电压没有按预期地上升，表明有接地故障发生。当交流侧电流过大时， 保护也会动作。保护动作闭锁换流器。
选择性
直流系统保护分区配置，每个区域或设备至少有一个 选择性强的主保护，便于故障识别；
可以根据需要退出和投入部分保护功能，而不影响系 统安全运行；
单极部分的故障引起保护动作，不应造成双极停运； 仅在站内直接接地双极运行方式时，某一极故障才必 须停运双极，以避免较大的电流流过站接地网；
任何区域或设备发生故障，直流保护系统中仅最先动 作的保护功能作用；本极的关于极或双极部分的保护 无权停运另外的极；
(2) 大触发角监视：检查和限制主回路设备在大触发角运行时所 受的应力。用大角度监测功能，计算因特殊要求增加触发角 和关断角时，在主回路设备上增加的应力。大角度保护根据 阀阻尼电路、阀避雷器和阀内电抗器的理论模型计算换流器 最大允许的功率损耗。当大角度运行时，如果超过晶闸管的 功率损耗限制值，同时具有较高的Udi0，大角度监测将在一 定延时后，向分接开关发出降低Udi0的指令，并给出告警信 号。若晶闸管阀上的应力进一步增加，大角度监测在一定延 时后闭锁换流器。
时，换流器交流侧电流大于直流侧电流的故障现象作为保护的判据。 动作策略:快速地检测故障并且不投旁通对，立即闭锁换流器。 （2） 换相失败保护 保护目的:减少因交流电网扰动和其它异常换相条件造成的逆变器换相失
败次数；保证直流系统设备的安全。 工作原理:根据交流侧电流大幅度降低，同时直流侧电流大幅度增加的故
风力发电网侧变流器控制策略研究
风力发电网侧变流器控制策略研究摘要风力发电作为一种有效的可再生能源利用形式，近年来越来越受到关注，网侧变流器在风电机组运行过程中一直扮演着很重要的角色。
本文围绕网侧变流器的控制展开研究，以带LCL型滤波器的三相电压型PWM变流器（LCL-VSC）拓扑作为网侧变流器研究对象。
首先在平衡电网条件下建立了LCL-VSC的三相静止和两相旋转坐标系下的数学模型，为控制策略分析和控制系统设计提供了理论依据。
提出了风力发电应用中具有LCL滤波器的网侧变流器的一种多环控制结构，该结构采用电压外环外加三个逐层利用的电流内环，实现稳定的直流电压以及电流的前馈解耦和单位功率因数控制。
同时，给出了基于复功率理论的电容电压估计方法，减少了传感器数量。
为了在电网不平衡条件下对LCL-VSC有效的控制，必须计算不平衡的正负序相位。
本文提出了一种新颖的基于电网不平衡的锁相思路，既可以计算正序相位角也可以计算负序相位角，用于LCL--VSC的不平衡控制。
这种方案的主要思路是：先从不平衡电网中提取出正负序分量，然后对正负序三相电压采用SFR-SPLL分别锁相，计算出正负序相位角。
建立了在不平衡电网条件下LCL-VSC的数学模型，三相静止和两相旋转坐标系下的数学模型。
给出了基于LCL滤波器的不平衡电流指令算法。
按照不同的控制要求，可以分别实现了电网不平衡时网侧电流对称控制，或者抑制直流侧二次纹波控制。
完成了15kVA的LCL-VSC实验样机平台的搭建和调试。
通过仿真和实验结果验证了理论分析与设计的正确性。
关键词：风力发电；LCL；VSC；不平衡；多环控制Research on Control Strategy of Grid-side Converterfor Wind Power GenerationABSTRACTThe wind power generation is a kind of effective renewable energy source, which is received more and more attention in recent years. The grid-side converter plays a very important role in the wind power generation. This thesis does some research on control strategy of the grid-side converter, taking three-phase voltage source PWM converter with LCL filter (LCL-VSC) as the object of study. Firstly, under the balanced voltage condition, LCL-VSC mathematical model is established in the three-phase static and two-phase rotate coordinates, to provide the theory for the control strategy analysis and the control system design.Then a multiloop control scheme is proposed for LCL-VSC. Within this scheme, 3 cascaded inner current loops along with an outer voltage loop are used to achieve stable dc-link voltage, currents decoupling and feedforward, as well as the unity power factor control. With this scheme, the capacitor voltage estimation is performed with complex power theory resulting the omission of the transducers for the capacitor voltage measurement.To control the LCL-VSC effectively under unbalanced grid condition, the positive and negative sequence phase should be calculated. This thesis proposed a novel phase locked loop (PLL) based on the unbalanced grid condition, which may calculate the positive sequence phase angle and the negative sequence phase angle, used for LCL-VSC unbalanced control. The main idea of this method is first to draw the posive and negative sequence components under the unbalanced grid condition, then to get the phases of positive and negative sequence with the SFR-SPLL separately.The LCL-VSC mathematical model for unbalanced control is established under unbalanced grid condition. The reference current algorithm is given based on the LCL-VSC. For different purposes, it can be realized either symmetrical grid-side current or constant DC-side voltage without twice order ripple.Finally, a 15kVA LCL-VSC experimental system is established. The simulation and the experimental result verify the theoretical analysis and the design.Keywords: Wind power generation; LCL; VSC; unbalance; Multi-loop control目录第一章绪论 (1)1.1论文的研究背景和选题意义 (1)1.1.1风力发电及其意义 (1)1.1.2国内外风电产业发展概况 (1)1.1.3风力发电变流器的产业现状 (2)1.1.4论文的选题意义 (3)1.2风力发电中的网侧变流器研究现状 (3)1.2.1风力发电中的电气系统 (3)1.2.2网侧变流器的拓扑结构 (5)1.2.3网侧变流器控制策略的研究现状 (6)1.3本论文的主要目标和主要工作 (8)第二章基于LCL-VSC网侧变流器建模与控制 (9)2.1引言 (9)2.2三相LCL-VSC数学模型 (10)2.2.1三相静止(a , b, c)坐标系下的数学模型 (11)2.2.2两相静止坐标系(D, Q)下的数学模型 (12)2.2.3两相旋转坐标系(d, q)下的数学模型 (14)2.3LCL-VSC多环控制策略 (14)2.3.1系统控制结构 (17)2.3.2并网电流指令算法 (18)2.3.3电流控制器设计与稳定性校验 (20)2.3.4直流电压环控制器设计 (25)2.3.5基于复功率理论的电容电压估计 (26)2.4多环控制策略仿真与分析 (27)2.4.1电流环仿真 (28)2.4.2电压环仿真 (30)2.5总结 (30)第三章电网不平衡及其关键问题研究 (31)3.1引言 (31)3.2三相电网不平衡 (32)3.2.1电网不平衡理论分析 (32)3.2.2不平衡系统的研究方法 (33)3.2.3正负序检测 (35)3.3软件锁相环（SSFR-SPLL）及其设计 (41)3.3.1基本原理 (41)3.3.2PLL模型的简化 (43)3.3.3参数计算 (44)3.4基于双SFR_SPLL在不平衡电网中的应用 (48)3.4.1基本结构 (48)3.4.2仿真分析 (49)3.5总结 (51)第四章LCL-VSC不平衡控制策略 (52)4.1引言 (52)4.2不平衡电网下VSC数学模型 (52)4.2.1三相静止坐标系(a-b-c)下的数学模型 (53)4.2.2同步旋转坐标系(d, q)下的数学模型 (55)4.3电网不平衡时电流指令算法 (58)4.4双矢量电流控制策略研究 (61)4.4.1系统控制结构 (61)4.4.2抑制网侧负序电流的控制策略 (62)4.4.3抑制直流侧二次纹波的控制策略 (63)4.5仿真分析 (64)4.6总结 (65)第五章系统设计及实验分析 (66)5.1LCL-VSC样机设计 (66)5.1.1主电路参数选择 (67)5.1.2IPM模块选择 (67)5.1.3控制模块处理器的选择 (68)5.1.4功能模块电路设计 (69)5.1.5试验系统软件设计 (72)5.2系统实验结果分析 (75)5.2.1平衡电网VSC控制 (75)5.2.2不平衡电网与锁相环 (76)5.2.3不平衡电网VSC双电流环控制 (77)第六章总结与展望 (79)6.1总结 (79)6.2展望 ................................................................... 错误！未定义书签。
风电场并网运行控制策略及其优化
风电场并网运行控制策略及其优化随着全球对环保问题的关注日益加深，可再生能源的开发和利用成为了全球能源发展的重要方向。
其中，风能作为一种无污染、不排放温室气体的清洁能源逐渐受到各国政府和企业的青睐。
如今，全球范围内的风电装机容量正在不断增长，风电场的建设和运行控制面临着新的挑战。
因此，对风电场并网运行控制策略及其优化进行深入研究，对于提高风电发电效率和降低风电场的运行成本具有重要意义。
一、风电场并网运行控制策略概述风电场并网运行控制策略主要是指风力发电机组和电网之间的协调控制。
在国内外的风电场建设中，为了适应电网对稳定电压、频率和无功功率等方面的要求，采取了多种并网运行控制策略。
1、半随风启动策略半随风启动策略是指当机组转速达到一定值时，再投入电网并网运行。
这种策略可以降低并网电流的冲击，使风力发电机组较轻松地完成并网过程。
2、恒功率控制策略恒功率控制策略是指将输出功率控制在一个设定值，通过控制电网侧的电压来实现控制目标。
这种策略适用于小型风电场。
但是在大型风电场中，因为电网的容量限制，恒功率控制策略的适用范围有限。
3、最大功率跟踪策略最大功率跟踪策略是指通过控制叶片的角度和转速来实现输出功率最大化。
这种策略适用于风能资源稳定的情况下，但是在不稳定的风能资源条件下，其控制精度会受到较大的影响。
4、双馈风力发电机控制策略双馈风力发电机控制策略是指在风力发电机和电网之间加入一个功率电子装置，将转子电流变成可控制的电流去控制输出功率。
这种策略具有较好地控制性能和经济性。
以上是常见的并网运行控制策略，这些策略在不同的风电场中有不同的应用范围和效果。
为了提高并网运行的效果，需要进行策略的优化研究。
二、风电场并网运行控制策略优化风电场并网运行控制策略的优化主要包括以下方面：1、优化风机控制策略针对不同风能资源的变化，采取不同的控制策略来实现并网运行，通过根据实时表观功率和风速数据，对风机的控制策略进行实时调整，可以最大限度地发挥风力资源的利用效益。
我国风电大规模外送协同运行方式
第３０卷第９期２ ０ １ ２年９月水 电 能 源 科 学Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２ ０ １ ２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）０９－０２０２－０４我国风电大规模外送协同运行方式研究吕朝阳，张丹庆，李怀玉（中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，湖南长沙４１００１４）摘要：由于风力发电具有随机性、间歇性和不可控性等特点，大规模接入后对电网运行将会产生较大影响，目前风电与电网的适应性和配套问题已成为限制风电发展和使用的瓶颈。
基于风电出力特性，结合大规模风电外送时存在的问题，研究分析了风电外送协同运行方式，提出了风电大规模外送协同运行方式结构框架，并结合实例进行了应用分析。
结果表明，在送端配置相应配套电源及调整风电并网容量等措施后，可有效解决风电外送电力瞬变、随机间隔等问题，并能促使风电外送电力过程相对平稳，降低风电弃风率、增加输送有效容量、提高输变电利用小时数。
关键词：风电；外送；协同运行；协同方式中图分类号：ＴＭ６１４文献标志码：Ａ收稿日期：２０１２－０２－０５，修回日期：２０１２－０３－１０作者简介：吕朝阳（１９８２－），男，工程师，研究方向为水电工程规划、水资源规划与管理、新能源发展规划等，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｅｌｅｍａｏ２２＠１２６．ｃｏｍ 当前，大力发展风电是缓解我国能源供需矛盾、减轻环境污染、调整能源结构、转变经济增长方式的重要战略举措。
根据调整后的可再生能源发展规划，到２０２０年我国将约有１．６×１０８～２．０×１０８ｋＷ的风电建成投产。
但由于风力发电具有随机性、间歇性和不可控性等特点，大规模接入后将会对电网运行产生较大的影响，因此风电与电网的适应性和配套问题已成为目前限制风电发展和使用的瓶颈。
为更好地利用风能资源、促进可再生能源发展，本文根据风力发电特性，分析了与之配套的协同运行方式，以减轻风电并入电网对电力系统的影响，可为我国风电基地电力外送提供参考依据。
风电体系变流调控策略
风电体系变流调控策略1引言由于直驱永磁同步风力发电机组与电网之间通过背靠背（双PWM）全功率变流器实现了隔离，在发生电网电压跌落时，如果采取相应的措施，可使风力机与发电机的运行基本不受电网故障的影响，从而使系统在故障消除后能迅速恢复正常工作，因此直驱永磁风电机组在低电压运行能力上相对于双馈风力发电机组具有一定的优越性[1-6]，因而获得了海上风场的青睐。
在直驱风电系统中，传统的控制策略是，机侧变流器实现对永磁同步发电机的无功、有功功率的解耦控制[1-5]，网侧变流器实现输出并网和直流侧电压控制。
当风电机组在额定运行情况下发生电网电压跌落时，变流器的电流将会增加，考虑到变流器热容量有限，必须对变流器的电流进行限制；这样一来就会使得直流母线环输入功率大于输出功率，直流侧电压将会升高。
当电压跌落幅度较大时，如果直流侧不采取措施，就会损坏变流器和直流环电容[5-7]。
目前有许多文献对直驱风电机组在电网故障下的保护策略进行了研究，比较适用的方法是在直流母线上接耗能电阻[2-4]。
有时也通过在机侧变流器和网侧变流器之间设计一个交叉耦合控制器[8]，当出现电网故障时，将故障信号传递到机侧变流器，机侧变流器开始对发电机功率进行控制以避免直流电容器内部的功率剩余。
另外，由于驱动链的扭矩特性，当系统受到激励，如风速变化或端电压变化时，变速风轮的发电机速度容易出现振荡[9,10]。
由于直驱永磁同步发电机的结构特点，不能像传统的方法那样在同步发电机中安装阻尼绕组去抑制速度振荡，因此必须从功率变流器控制方面采取措施。
目前国内直驱风机的控制策略中还未考虑这个问题。
本文提出了一种新的控制策略，即机侧变流器控制直流母线电压Udc和发电机定子电压Us，而用网侧变流器控制流向电网的有功和无功功率[11]，并对电网故障时功率变流器的控制和保护策略进行研究；最后用仿真和实验方法对该控制策略的可行性进行了验证。
2新型直驱风电系统控制策略采用新型控制策略的直驱永磁同步风电系统（DDPMSG）控制框图如图1所示，控制包括两个大部分：桨距角控制系统和功率变换器控制系统。
风力发电并网技术标准-南网标准2016
中国南方电网有限责任公司
Q/CSG1211005-2016
目
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录
前 言 ..............................................................................................................................................1 范围 ........................................................................................................................................1 规范性引用文件 .....................................................................................................................1 术语与定义 .............................................................................................................................2 总体要求.................................................................................................................................2 含风力发电的区域电源与电网适应性规划设计 .....................................................................3 5.1 5.2 5.3 6 区域风力发电出力特性分析..................................................................................................3 区域电网风电消纳能力分析..................................................................................................4 区域电网适应性改造分析 .....................................................................................................5
计及直流限额动态调整的送受端一体化日前调度计划模型
西南地区为水能富集区，西北及东北地区为风光资 源富集区，而负荷中心则在中东部地区。近年来， 在上述能源富集区已逐步形成了大规模水电、风电、 光伏基地，与之相匹配的是特高压交直流输电的快 速发展。清洁能源大容量跨省跨区外送已成为电网
第 36 卷第 13 期
许 丹等 计及直流限额动态调整的送受端一体化日前调度计划模型
Keywords：Generation schedule, DC schedule, security constraints, unit commitment stability limit
0 引言
我国具有一次能源与电力负荷逆向分布的特点，
国 家 重 点 研 发 计 划（ 2 0 17 YF B09 02 60 0 ）和 国 家 电 网 公 司 科 技 项 目（ 考 虑不确定性的省间现货市场可用输电能力计算研究）资助。 收稿日期 2020-07-29 改稿日期 2020-10-09
进一步完善。 本文以特高压直流风光火打捆外送实际问题
为 背 景 ，针 对 直 流 计 划 与 送 受 端 电 网 计 划 耦 合 性 较 弱 、不 能 动 态 考 虑 直 流 限 额 调 整 、送 受 端 协 调 困 难 且 无 法 充 分 发 挥 特 高 压 直 流 的 输 电 能 力 等 问 题 ，提 出 将 送 端 的 风 光 火 打 捆 外 送 、直 流 输 电 及 受 端 机 组 组 合 进 行 统 一 考 虑 ，将 开 机 台 数 、开 机 容 量 和 备 用 容量等电网方式信息对直流限额的影响纳入机组 组 合 模 型 ，构 建 了 计 及 直 流 限 额 动 态 调 整 的 送 受 端 一 体 化 调 度 计 划 模 型 。模 型 可 在 保 障 电 网 安 全 的 前 提 下 ，一 次 性 求 得 配 套 火 电 、直 流 输 电 及 受 端 机 组 计 划 ，既 可 以 确 保 全 局 最 优 性 ，又 可 以 有 效 提 升 直 流利用效率。
风火打捆直流外送系统输电能力研究
风火打捆直流外送系统输电能力研究董雪涛（国家电网有限公司西北分部，陕西西安710048）摘要：随着大规模新能源并网和特高压交直流工程的投运，风火打捆直流外送系统稳定特性发生变化。
研究了风火打捆直流外送系统和直流输电系统数学模型，介绍了送端系统发生直流闭锁故障后的直流和风电机组暂态特性，并以我国某送端电网为例，分析了风火比例和交直流耦合特性对风火打捆系统外送能力的影响。
仿真结果表明，系统动稳问题显著，断面外送能力受制于系统阻尼特性，随着风电占比的提高，系统外送能力将大幅降低。
关键词：风火打捆；直流闭锁；暂态特性；动态特性中图分类号：TM712文献标志码：A文章编号：1671-0320（2024）02-0006-050引言目前，我国新能源产业处于高速发展时期，同时伴随着特高压交直流输电工程的大规模建设及区域网架补强，我国重大新能源产业基地逐渐形成以风火打捆为主的直流外送系统，其网架结构、电源结构及运行方式等变化导致的暂态稳定和动态稳定问题直接影响了重要断面输电能力及主要振荡模式。
从动态稳定角度分析，风电大发方式下系统安全稳定裕度将大幅降低，容易引发低频振荡问题[1-3]。
文献[4]从阻尼转矩的角度分析了互联电网的低频振荡；文献[5]围绕系统非线性特性和大规模风电接入改变了电网阻尼特性，分析了考虑非线性后的低频振荡机理。
从功角稳定角度分析，由于风电机组与常规机组的控制差异性，也使得大规模风电接入后的系统功角特性发生改变[6-8]。
文献[9]针对大规模双馈风机集中接入的风火打捆系统，基于等面积定则分析了双馈风机对系统暂态功角稳定性的影响；文献[10]分析了风火打捆系统的交直流耦合特性，指出直流配套火电投运将吐哈外送断面问题由动态稳定转变为暂态稳定。
对于我国部分地区处在建设阶段的交直流混联电网而言，其存在弱联性和远距离输电的情况。
因此，有必要分析风火打捆直流外送系统的稳定特性。
本文针对风火打捆直流外送系统，研究了风火打捆系统模型和直流输电系统数学模型，分析了发生直流闭锁故障后的直流系统和风电机组暂态特性，并以我国某风火打捆交直流混联电网为例，分别从不同风火比例、直流功率的维度分析其对系统交直流外送能力的影响。
电力系统中的风电发电优化与控制策略研究
电力系统中的风电发电优化与控制策略研究随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，可再生能源已成为解决能源危机和减少温室气体排放的重要途径。
其中，风能作为最具潜力的可再生能源之一，被广泛应用于电力系统中。
然而，由于风能的不稳定性和不可预测性，风电发电系统面临着一系列的优化和控制挑战。
为了充分利用风能资源，提高风电发电系统的效率和可靠性，研究人员开展了大量的风电发电优化与控制策略研究。
风能具有时空分布不均、不确定性强等特点，而风电发电系统的优化和控制策略主要围绕着两个方面展开：风能预测和风电机组控制。
风能预测是指通过对气象数据的分析和模型建立，预测未来短期或长期的风能情况，为风电发电系统的运行和调度提供参考。
风能预测的准确性对风电场的运行效率和稳定性具有重要影响。
目前，常用的风能预测方法包括基于统计模型的传统方法和基于机器学习算法的现代方法。
传统方法主要基于统计学原理，如时间序列分析、回归模型等，通过分析历史风能数据来预测未来的风能情况。
而现代方法则利用机器学习算法，通过训练模型来学习风能与气象数据之间的复杂关系，实现更准确的预测。
另一方面，风电机组控制是指通过控制风力发电机组的功率输出，在不同风速和风能情况下实现最大的发电效率。
风电机组控制策略通常包括变桨角、变速运行和协调控制等方法。
变桨角控制是通过改变叶片的角度来调整风力发电机组的输出功率，实现最佳功率捕捞。
变速运行控制则是通过改变风力发电机组的转子转速，调整输出功率以适应不同风速情况。
协调控制策略则是利用多台风力发电机组之间的协调和合作，实现整个风电场的优化运行。
风电机组控制策略的目标是提高风电转换效率、减少风电场的波动和损耗，从而提高风电发电系统的经济性和可靠性。
此外，风电发电系统中还存在一些其他的优化和控制问题，如电网连接、储能系统和灵活性需求等。
电网连接是指将风电发电系统和电网相连接，实现发电功率的传输。
在实际操作中，由于风电的波动性和不可控性，电网连接可能存在一些挑战，如电压稳定性、频率调节等。
高压直流输电的控制和保护系统策略分析
高压直流输电的控制和保护系统策略分析2河南绿控科技有限公司,河南许昌461000摘要：近几年来连缕的雾猩天气，己成为我国当前社会发展和能源策咯选择面临的最迫切需要解决的环境问题，火力发电中燃煤是影响雾靈的主要污染成分PM2.5的一个重要因素。
治理雾靈，首先要控制燃煤排放。
经济发展需要电力能源，但目前燃煤发电仍旧是我国主要电力来源。
随着国内环境和能源的问题突出，对我国电网结构和能源布局提出新的要求。
高压直流输电有着输送能量大、距离远、损耗低、运行可靠、调节快速等优点，越来越被广泛应用。
这就需要对高压直流输电的控制和保护系统策略进行进一步分析，实现最优策略方案。
关键词：高压直流输电；控制；保护系统中图分类号：G31文献标识码：A1引言高压直流输电系统直流分压器传感器故障是导致直流电压波动的直接原因。
从2005年07月至今，高肇直流、天广直流、兴安直流、普侨直流等国内直流工程多次出现电压波动。
发生电压波动时，逆变侧直流电压测量值比实际值偏低，整流侧直流电压在直流控制系统作用下比电压参考值高。
电压波动幅度越大对直流系统造成的影响越严重，甚至会造成整流侧电压幅值达到部分直流保护的电压定值，如直流低电压保护（27DC）或过电压保护（59/37DC），导致直流闭锁。
因此，研究直流电压控制原理，改进直流电压稳定控制方法，降低电压波动对直流系统稳定性的影响，具有十分重要的意义。
2高压直流输电系统电气回路接线方式2.1单极大地回线方式单极大地回线方式是利用整流站和逆变站的同一个极、同一极直流线路、两侧接地极线路和大地构成直流回路。
在此种接线方式下，大地相当于直流回路中的一根导线，流经大地的电流与流经直流线路的电流大小相等，为直流输电系统的运行电流。
这种方式下直流输电过程中的损耗与双极回线方式下一个极的损耗相比要偏大，因为增加了直流电流流经接地极线路和大地的损耗。
如果直流输电系统接地极长期通过比较大的入地电流，将造成极址附近金属设施的电腐蚀，还会导致中性点接地变压器铁芯磁饱和。
大型风电场电力输送关键技术
大型风电场电力输送关键技术１、输电规划技术针对现有输电规划方案未能解决风电基地出力波动性对电网的负面影响，例如调频困难、受端系统电压波动大等，因此，需要研究大规模间歇式风电输电系统网架优化技术，风电与光伏及水电、火电集中外送技术，送端电源结构布局优化技术等。
（1）大规模间歇式风电输电系统网架优化技术，在确保系统安全性的同时，通过适当选择供电距离和接入电压等级，将相似电源特性的电站打捆后采用单一线路外送等设计方案，提高经济性。
（2）适应间歇式风电规模化接入的送端电源结构布局优化方案，考虑不同新能源间、风电与常规电源间的合理配比建设并打捆送出，达到平滑间歇式风电的出力波动，提高传输通道利用率的目的。
２、高压交流送出技术针对间歇式风电大规模长距离高压交流传输中的电压无功控制、可能出现的低频振荡等稳定问题，研究间歇式风电大规模并网后的大系统频率控制及备用容量调度技术，送电通道及受端系统无功电压自动控制技术，以及长距离输送中的振荡抑制技术等。
（1）间歇式风电大规模并网后的大系统频率控制、备用容量调度技术；（2）间歇式风电大规模并网后大电网送电通道及受端系统无功电压综合自动控制技术；（3）间歇式风电低频振荡抑制控制技术。
３、高压直流送出技术针对交直流系统无功及电压控制问题，研究直流输电在送端系统功率波动情况下的运行控制技术，利用直流调制提高风电大规模接入电力系统的能力，以及利用ＦＡＣＴＳ装置提高直流系统稳定性的协调配合技术，减小电力系统受干扰后发生换相失败等故障的概率。
（1）适应风电大功率波动的直流控制调制技术。
（2）协调高压直流与ＦＡＣＴＳ大规模外送风电的技术。
４、安全稳定支撑技术研究风电大规模接入电力系统后的系统动态特征，系统保护装置及安全稳定装置的适应性，提出配置原则及整定策略，研究风电自身保护系统与电网二、三道防线的协调配合。
（1）风电继电保护技术；（2）风电穿越故障的先进控制技术；（3）大规模间歇式风电并网后的系统安全稳定控制技术。
风电场电力系统的协调控制技术研究
风电场电力系统的协调控制技术研究风电场作为一种新兴的清洁能源，在近年来得到了广泛的应用与发展。
然而，它的发展面临很多问题，其中之一就是电力系统的协调控制技术。
本文将重点探讨风电场电力系统的协调控制技术研究。
一、背景分析风电场的电力系统具有很大的不确定性。
风速和风向的变化会直接影响风电发电量的变化，因此必须对风电场中的各个变量进行监测、分析和控制，从而保证风电场的正常运行。
此外，风电场的电力系统并网运行，需要遵循严格的电力系统并网规定，确保电网的安全稳定运行。
因此，风电场的电力系统协调控制技术显得十分重要。
二、协调控制技术的分类风电场电力系统的协调控制技术主要可以分为以下三类：发电控制、场内调度控制和场外调度控制。
1. 发电控制风电场中，每个发电机都要精确控制出力，以确保整个风电场的电力质量与稳定性。
发电控制的核心任务是精确控制风电机组的转速，维持正常工作状态。
这需要根据风电机组的特点确定出一个合理稳态的控制算法，以保持整个风电场的电力输出和机组的稳定运行。
2. 场内调度控制场内调度控制是指对风电场内各设备的协同控制与调度，以最大化风电场的利用率和经济效益。
这需要采用一系列先进的调度算法和控制策略，以提高风电场的发电效率和接入电网质量，从而最大化系统的经济效益。
3. 场外调度控制场外调度控制是指风电场的上游电网和下游负载的协调控制。
它涉及到风电场的电力输送、优先级和安全性等重要因素的保证。
这需要在电网稳定状态下实现准确的电量平衡，避免对电网造成不必要的影响。
三、技术挑战与可能的解决方案对于风电场电力系统的协调控制技术来说，存在一些技术挑战，如下：1. 变电站容量限制风电场的对接电网容量与变电站容量的配合有限，难以满足风电场的高效运行要求。
因此，需要开发出新的变电站容量控制策略和新型高压断路器，以提高变电站的容量和接口容量。
2. 风速不确定性风速的不确定性一直是风电场电力系统的主要问题之一。
这需要采用更为高效的控制策略和算法，以确保电力系统的稳定工作，例如采用适应性控制策略、智能优化算法和动态调度策略。
±800 kV直流换流站单极闭锁原因分析及改进措施
29
电力安全技术
第 20 卷 (2018 年第 4 期)
后，500 ms 内 IdBPS 确 实 小 于 0.07 p.u.，IdCH 大 于 0.09 p.u.，旁路开关 2 段保护正确动作闭锁极 I 组。
在旁路开关保护 2 段动作后，旁路开关的合闸 状态仍保持为 0，旁路开关在阀组控制发出合闸命 令后并未真正合上，现场检查旁路开关确在分位。 对保护回路检查分析发现，在 F312 空开跳开后， LFM 逻辑功能模块失去工作电源，经 LFM 逻辑模 块出口的旁路开关合闸命令无法送至开关本体。
综上所述，阀组控制系统在发出 BPS 合闸命 令后，激活 BPS 保护 2 段功能。旁路开关因 LFM 模块失电而无法合闸，所有保护动作判据均满足， 2 套阀组保护动作闭锁极 I 双阀组，保护正确动作。
2 直流单极闭锁原因分析
根据极 I 高端阀组故障录波信息分析，极 I 高 端阀组控制系统 1 的 COL 电源故障，随后极 I 高 端阀组控制系统 1 发出 ESOF 信号。
耗能装置在张北柔直示范工程中的应用
耗能装置在张北柔直示范工程中的应用张北柔直示范工程是世界上第一座真正具有网络特性的直流电网工程，由于其受端采取新能源孤岛接入的方式，当系统发生故障导致直流输送功率降低时，风电厂风机切机时间比较长，其响应速度与柔直电网的特性不匹配，会造成换流站换流器件的严重损坏，继而引发系统失稳和风电场风机大面积脱网。
首先对张北工程整体及其特殊性进行了介绍;基于张北工程首次采用耗能装置，对耗能装置的结构、原理及其投切策略进行了阐述，提出了耗能装置在大规模新能源并网方面应用前景非常广阔。
标签：耗能装置;张北柔直;新能源并网;投切策略0引言近几年来，可再生能源在电网的占比不断提高，国家电网有限公司发布的《国家电网有限公司服务新能源发展报告（2019）》显示，2018年，我国新能源发电量达5435亿千瓦时，同比增长29%，占全国总发电量的7.8%，同比提高了1.2个百分点。
可再生能源的开发、利用在应对全球气候环境的变化以及能源供应的保障方面，发挥着不可替代的作用。
我国的能源分部极不均衡，大规模能源基地多在西北的新疆、内蒙等偏远地区，而负荷主要集中在东部地区，西北地区自身能够消耗的电能比较少，多数处于电网的末端，这时就需要将电能从西北地区输送到东部地区;采取交流输电时，由于传输距离比较远，可达到几千千米，交流输电的损耗会比较高，这不符合输电经济性的要求;常规直流输电在新能源并网方面存在几个问题，一是在其送端电网，必须保证足够的容量，有较强的电压支撑能力;二是其送端需要保证稳定的功率，而风电、太阳能等新能源是具有较大的波动性的，所以，这两种输电方式均不适合新能源的发电并网[1-2]。
柔性直流输电是以可关断器件和脉冲宽度调制技术为基础的第三代直流输电技术，柔直输电相比于常规直流输电，具有不存在换相失败、潮流反转容易、谐波水平低等诸多优点，且在新能源发电并网方面，其送端和受端均可以与弱交流系统进行连接，而且不受新能源功率波动的影响，在新能源发电并网、海岛供电和改造城市配电网方面应用非常广泛[3-4]。
LCC-VSC两端混合直流输电系统基本控制策略的仿真研究
LCC-VSC两端混合直流输电系统基本控制策略的仿真研究曹力潭;贾轩涛;高仕龙;于海;谢斯晗【摘要】本文基于LCC(line commutated converter)-VSC(voltage source converter)混合直流输电系统还未工程化应用的现状,为研究LCC-VSC混合直流输电系统的基本控制策略,通过RTDS建立由LCC和VSC组成的两端混合直流输电系统仿真模型,并与实际的控制主机进行接口.在LCC-VSC功率输送模式下,对提出的混合直流输电系统起动、停运控制策略进行仿真验证.研究结果为以后的工程化应用提供了参考和借鉴价值.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2017(000)010【总页数】5页(P31-35)【关键词】混合直流输电;电网换相换流器;电压源换流器;起动策略;闭锁策略;在线转换;仿真【作者】曹力潭;贾轩涛;高仕龙;于海;谢斯晗【作者单位】国网浙江省电力公司检修分公司,杭州 310018;国网浙江省电力公司检修分公司,杭州 310018;许继电气股份有限公司,河南许昌 461000;许继电气股份有限公司,河南许昌 461000;国网浙江省电力公司检修分公司,杭州 310018【正文语种】中文对于传统特高压直流输电系统，逆变侧在交流电压出现异常的情况下容易发生换相失败，换相失败的发生将严重影响交流系统稳定性，甚至可能导致区域电网的大面积断电事故。
而以全控型器件为基础的柔性直流输电系统（VSC-HVDC），因不存在换相失败、不需要无功功率补偿装置及可自行关断不需要外加换相电压等特点，自20世纪90年代后得到了迅速发展，目前已有多个柔性直流输电工程投入运行[1-6]。
结合传统直流输电和柔性直流输电的优势，一种新的LCC-VSC混合直流输电拓扑结构有着重要的应用研究价值。
目前LCC-VSC混合直流输电系统还未有工程化实际应用，现有关于混合直流输电系统控制策略仿真的文献[11-12,14]等均采用仿真软件模拟控制保护硬件平台。
风能和光能电站的一次调频技术及试验策略
风能和光能电站的一次调频技术及试验策略背景随着可再生能源的快速发展，风能和光能电站在能源领域扮演着越来越重要的角色。
然而，由于可再生能源的不稳定性，一次调频技术的应用变得至关重要。
一次调频技术可以帮助电网平衡供需，保持电力系统的稳定运行。
风能电站的一次调频技术风能电站一次调频技术的主要目标是调整风机的输出功率，以满足电网的需求。
以下是一些常用的一次调频技术策略：1. 功率曲线限制：通过限制风机的输出功率，确保风机在电网负荷变化时能够提供稳定的电力。
这可以通过调整风机的切入和切出风速来实现。
2. 储能系统的运用：将储能系统与风能电站相结合，可以在风速波动较大或风电出力不稳定时提供稳定的输出功率。
储能系统可以通过充放电控制来平衡电网负荷。
3. 预测控制：利用天气预测和电网负荷预测等信息，对风能电站的输出功率进行预测和控制。
通过提前调整风机的输出功率，可以有效应对电网需求变化。
光能电站的一次调频技术光能电站一次调频技术的主要目标是调整光伏阵列的输出功率，以满足电网的需求。
以下是一些常用的一次调频技术策略：1. 逆变器控制策略：逆变器是光能电站中的关键设备，通过调整逆变器的工作状态和输出功率，可以实现对光能电站的一次调频控制。
例如，通过改变逆变器的响应速度和调节方式，可以实现对光伏阵列输出功率的调整。
2. 多电网接入技术：通过与多个电网接入，可以实现光能电站之间的功率调节。
当一个光能电站的输出功率波动较大时，其他光能电站可以通过调整其输出功率来平衡电网负荷。
3. 电池储能系统的应用：通过将电池储能系统与光能电站相结合，可以在光伏阵列输出功率波动较大时提供稳定的电能。
电池储能系统可以通过充放电控制来平衡电网负荷。
试验策略为了验证以上一次调频技术的有效性，以下是一些可能的试验策略：1. 模拟电网负荷波动：通过模拟电网负荷的波动情况，测试风能和光能电站的一次调频技术在不同负荷情况下的性能表现。
2. 实地试验：选择合适的风能和光能电站进行实地试验，监测和记录电站的输出功率变化，并评估一次调频技术的效果。
大规模风电场群贡献短路电流机理与计算模型
大规模风电场群贡献短路电流机理与计算模型大规模风电场群对系统短路电流的贡献是通过其连接到系统的变流器所引起的。
短路电流是在系统短路故障发生时通过短路点的电流，其大小取决于系统的电阻、电抗等参数，以及各个电力设备的特性。
大规模风电场群的短路电流贡献主要来自于其连接到系统的变流器。
变流器将风电机组产生的交流电转换成系统所需的直流电。
当系统发生短路故障时，变流器的控制策略会调整输出电压和电流来尽量保持系统稳定运行。
然而，由于变流器的特性，其输出电流在短路故障期间可能会增加，从而对系统的短路电流产生影响。
为了计算大规模风电场群的短路电流贡献，通常采用计算模型来模拟风电机组和变流器的行为。
该模型包括风机的动态模型、变流器的电流-电压特性等，以及考虑系统电网参数和其他电力设备的模型。
通过对该模型进行仿真计算，可以得到大规模风电场群在不同短路故障情况下的短路电流贡献。
计算大规模风电场群的短路电流贡献时，需要考虑以下几个方面：1. 风电机组的动态响应：风电机组在短路故障期间会受到电网电压的影响，其输出电流和电压会有所变化。
因此，需要考虑风电机组的动态响应特性，例如转子惯性、风机控制系统的动态响应等。
2. 变流器的特性：变流器具有一定的响应时间和电流-电压特性，其输出电流在短路故障期间可能会有一定的增加。
因此，需要考虑变流器的特性和控制策略，例如电流限制、电流调节等。
3. 系统电网参数：短路电流的大小取决于系统的电阻、电抗等参数。
因此，需要考虑系统电网参数的影响，例如输电线路的电阻、变压器的阻抗等。
4. 其他电力设备的特性：除了风电机组和变流器外，还需要考虑其他电力设备（如发电机、变压器等）的特性对短路电流的影响。
综上所述，计算大规模风电场群对系统短路电流的贡献需要建立包括风电机组、变流器、电力设备和系统电网参数等的复杂计算模型，以模拟其在短路故障期间的动态行为，并进行仿真计算来得到其短路电流贡献。
解决特高压直流闭锁引发送端电网过频问题的系统保护方案
解决特高压直流闭锁引发送端电网过频问题的系统保护方案摘要：大容量、远距离输电是实现提升大规模新能源集中发电接纳比例和跨大区资源优化配置的重要途径。
随着中国特高压电网的快速发展和跨区输电规模的大幅度提高,电网的安全稳定特性发生了重大变化。
特高压直流送出、受入功率在电网容量的占比较大时,一旦发生特高压直流闭锁等故障,将分别在送、受端电网导致严重的过频、低频稳定问题,尤其是跨区输电功率占送、受端电网容量的占比较大时导致的频率稳定问题,对电网安全稳定运行构成严重威胁。
关键词：特高压直流；频率稳定；信息通信1应对过频风险的系统保护双层结构对于直流双极闭锁引发的送端全网过频控制问题,相比传统的直流闭锁后切配套电源的控制措施,当被控电源(包括直流调制)站点过多、分散且涉及风、水、火等多种电源类型时,控制系统和控制策略将变得异常复杂。
如若控制不当,将导致发电机组频率保护动作(包括机组超速保护控制(OPC)无序动作)、风电机组大量脱网、断面潮流越限、电压异常等,进而引发全网性的频率振荡,甚至频率失稳,最终大面积损失供电负荷直至系统瓦解。
因此,系统保护的设计必须满足结构简单、运行可靠、全局优化等要求。
为此,本文遵循尽量简化控制策略、提高通信可靠性、降低装置误动和拒动概率的原则,提出了抵御送端电网过频风险的系统保护双层结构方案,即“主站—执行站”控制结构。
其中,主站的功能是判断特高压直流闭锁故障,向各执行站下发切电源或直流调制命令;执行站功能是采集实时信息并上传主站,同时能够执行主站下发的控制命令。
与广泛应用的控制系统三层结构相比,双层结构省去了子站层,主要原因是:对于单一过频功能的控制系统而言,只要求在直流闭锁时切除相应数量的电源保证系统频率稳定,设置中间子站层没有任何实际物理意义,因此人为增加无实际物理作用的中间子站,反而使运行控制策略复杂化。
特别是对于单一解决无配套电源场景下直流闭锁故障后送端电网过频问题,需在全区域内选择性切除大量的风、水、火等电源,设置子站将导致控制策略更复杂,安全控制系统的故障环节增加,调度运行操作和运行维护工作量加大。
异步联网直流单极闭锁送端电网调度应急处置
异步联网直流单极闭锁送端电网调度应急处置张斌;何光层【摘要】介绍云南电网进入异步联网运行后,电网结构及电网特性发生的变化.本文从云南电网异步联网运行入手,分析了直流单极闭锁时的电网特性,提出了相应的调度应急处置方法,该处置方法有效.【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷),期】2018(046)002【总页数】3页(P60-62)【关键词】异步联网;直流单极闭锁;频率稳定;调度应急处置【作者】张斌;何光层【作者单位】云南电力调度控制中心,昆明 650051;云南电网有限责任公司保山供电局,云南保山 678000【正文语种】中文【中图分类】TM740 前言交直流混合运行电网结构日趋复杂，发生多回直流同时闭锁或相继闭锁故障的风险加大，对南方电网整体安全稳定运行造成威胁。
将云南电网主网与南方电网主网异步联网，如图1所示，可有效化解交直流功率转移引起的电网安全稳定问题、简化复杂故障下电网安全稳定控制策略、避免大面积停电风险，大幅度提高南方电网主网架的安全供电可靠性。
图1 异步联网示意同步联网阶段，直流闭锁故障主要引起系统的暂态稳定问题，异步联网后[1～5]，直流闭锁故障表现为频率稳定问题。
1 异步联网直流单极闭锁特点1.1 高频问题分析边界条件云南电网运行机组一次调频功能要求可靠投入，水电机组一次调频死区50±0.05 Hz，火电机组一次调频死区50±0.033 Hz。
火电机组一次调频调差系数设置为0.04～0.05，水电机组一次调频调差系数设置为0.03～0.04。
为避免云南境内直流FLC功能频繁动作，影响云网外送及正常调控，一次调频备用容量按照云南境内发生N-1电源跳闸时，一次调频动作后应能控制系统准稳态频率在FLC动作死区以内要求。
云南电网各直流FLC动作定值：±0.14 Hz、±0.15 Hz。
正常情况下，FLC功能正常投入，不同运行方式下，各直流FLC不同时限的过载能力应满足方式部门要求。
大频差扰动下的水轮发电机组一次调频性能优化及改造实践
大频差扰动下的水轮发电机组一次调频性能优化及改造实践[摘要]：本文简析了大区电网交直流互联模式下，直流单极闭锁后大频差扰动过程中水轮发电机组调速器一次调频的动作机理，分析一次调频动作不合格的原因，并针对性地提出水轮发电机组一次调频性能优化及对策方案。
[关键词]：大差频扰动水轮发电机组一次调频性能优化实践0.引言现代电力系统容量越来越大，输电线路电压等级不断提高，网架结构日趋复杂，特高压交直流输电联络线路使各大区域电网互联，特别是跨大区域、长距离直流输电因其输送容量大、损耗小、系统稳定性要求低等诸多优点，已得到广泛应用，并已成为我国电力系统领域的一张靓丽明片。
然而特高压大功率直流输电单极闭锁时，将引起输送功率瞬时急剧变化，对送端和受端同步电力系统频率稳定影响及冲击较大，进而给送、受端系统内水、火电同步机组一次调频系统在大频差扰动下快速响应及调节性能带来挑战。
1.概述水轮机调速器是水轮发电机组的核心控制设备之一,它与监控二次回路或计算机监控系统相配合,完成水轮发电机组的自动/手动开停机、增减有功负荷、紧急停机等任务，水轮机调速器在正常运行时以功率模式或导叶开度模式运行，当系统频率变化时，调速器根据系统频率变化，自动计算频差，根据频差大小，调节水轮机导叶开度大小，增加或减少机组出力，达到自动调节频率的目的。
某水电站总装机容量100MW，安装4台混流式水轮发电机组，该电站所在电网通过一条±800kV直流、一条±1000kV直流与华中、华东电网相连，两条750kV交流输电线路与西北电网联网，属典型的送端电网，在多次的直流单极闭锁降低外送功率时，其调速器一次调频存在积分电量不足、响应速度迟滞、反调节等性能表现不佳的现象，对电网及电厂安全运行构成一定的风险。
2.一次调频动作机理过程该电站微机调速器液压驱动系统采用比例伺服阀+插装阀+手动脉冲阀联合控制方式，控制模式为导叶开度模式，液压系统省去了主配压阀油流放大环节。
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第 34 卷第 19 期
骆 悦等 大规模风电直流外送系统单极闭锁场景下送端系统协调控制策略
4109
0 引言
近年来，由于电力需求的增大和环保意识的增 强，大力发展以风电为代表的可再生能源成为保障 我国能源电力可持续发展的重要选择之一。然而， 我国风能资源多分布在东北、西北、华北北部地区 （以下简称“三北”地区），这些地区的风电就地消 纳能力十分有限，而我国的负荷中心又主要位于人 口稠密、经济发达的东、中部地区。为解决风能资 源与负荷需求区域逆向性分布的矛盾，需采取远距 离输电和扩大风电消纳范围等措施[1-2]。相比于交流 输电系统，高压直流输电系统在大规模远距离输电 上有着显著的优势。目前，我国“三北”地区已建 成哈密—郑州、锡盟—泰州、扎鲁特—青州、上海 庙—临沂等多个特高压直流输电系统。然而，高压 直流输电系统在拥有众多优点的同时也带来了一系 列安全问题，如直流线路故障、换流站故障及交流 系统故障等均可能导致直流单极闭锁甚至双极闭锁。 当高压直流输电系统发生单极闭锁故障，换流站所 需无功功率骤减，造成交流侧无功功率过剩，会引 起交流电网电压骤升。此外，由于大规模开发风能 资源的地区一般都处于电网末端，此处网架结构比 较 薄 弱 ，当 换 流 站 交 流 侧 电 压 抬 升 时 ，将 引 发 风 电 场并网点电压进一步恶化，对于电压突变耐受能 力弱的风力发电基地而言，容易引发连锁脱网事 故 [3-4]。因 此 ，进 一 步 研 究 直 流 单 极 闭 锁 故 障 下 ，送 端交流系统设备间的协调故障穿越控制策略具有重 要的现实意义。
Luo Yue1 Yao Jun1 Zhang Tian1 Pei Jinxin1 Zhang Feng2 （1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology
Chongqing University Chongqing 400044 China 2. State Grid Xinjiang Electric Power Dispatching and Control Center Urumqi 830001 China）
Keywords：High voltage direct current (HVDC) transmission system, mono-polar block, doubly fed induction generator (DFIG), coordinated control
国家重点研发计划项目（2017YFB0902000）和国家电网科学技术项目（SGXJ0000KXJS1700841）资助。 收稿日期 2018-08-06 改稿日期 2019-01-17
关键词：高压直流输电系统 单极闭锁 双馈风电机组 协调控制 中图分类号：TM721
Coordinated Control Strategy of Large-Scale Wind Power Generation Sending System under Mono-Polar Block Fault
2019 年 10 月 第 34 卷第 19 期
电工技术学报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
DOI：10.19595/ki.1000-6753.tces.181337
Vol.34 No.19 Oct. 2019
大规模风电直流外送系统单极闭锁场景下 送端系统协调控制策略
骆 悦 1 姚 骏 1 张 田 1 裴金鑫 1 张 锋 2
（1. 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学） 重庆 400044 2. 国网新疆电力调度控制中心 乌鲁木齐 830001）
摘要 当高压直流输电系统送端换流站发生单极闭锁故障时，换流站交流侧无功功率将出现 过剩，导致换流站交流侧电压骤升，从而进一步引起送端电网末端风电场机端电压的骤升。为了 保证送端系统的安全稳定运行，分析高压直流输电系统发生单极闭锁故障后送端系统的潮流分布 和送端系统过电压产生的原因，结合典型双馈风电机组的功率可控运行区域及直流换流站的短时 过载能力，提出计及双馈风电场及换流站的协调故障穿越控制策略。仿真结果表明，该方案既能 够有效抑制直流单极闭锁故障下换流站交流侧暂态过电压，又能够保证大规模双馈风电机组在高 压直流输电系统单极闭锁下不脱网运行，有效地增强了故障下送端系统的暂态稳定运行能力。