改善系统暂态稳定的VSC-HVDC线性自抗扰控制器

基于改进PSO算法的VSC-HVDC控制器的优化设计
邓旗;张英敏;李兴源
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2017(054)021
【摘要】柔性直流(VSC-HVDC)输电系统的控制器参数决定了系统的运行特性,为了充分发挥柔性直流输电系统快速可控的特点,采用改进的粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对柔性直流输电系统中整流侧定有功功率控制中外环的PI参数进行了优化.首先建立了整流侧定有功功率的小信号模型,然后推导出了内环的等效传递函数,在MATLAB中基于推导的传递函数对外环PI参数进行优化,最后在PSCAD/EMTDC环境下通过与原始参数阶跃响应的仿真结果对比表明,采用提出的优化方法后,系统的暂态性能得到了明显的提高.同时当系统运行于不同的工作点时,系统的响应特性也有明显的改善,具有较强的鲁棒性.
【总页数】7页(P74-80)
【作者】邓旗;张英敏;李兴源
【作者单位】四川大学电气信息学院,成都610065;四川大学电气信息学院,成都610065;四川大学电气信息学院,成都610065
【正文语种】中文
【中图分类】TM93
【相关文献】
1.基于混合PSO/DE算法的AQM控制器优化设计 [J], 彭亦飞;张英杰
2.基于罚函数PSO算法的μ定结构控制器优化设计 [J], 应巧萍;张民
3.基于PSO算法的目标值前馈型二自由度PID控制器的优化设计 [J], 王海稳;张井岗;曲俊海
4.基于改进PSO算法的直升机线性自抗扰控制器优化设计 [J], 李亮
5.基于双空间PSO算法的四旋翼无人机\r自抗扰控制器优化设计 [J], CHEN Linqi;LI Tinghui
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VSC-HVDC供电系统暂态特性分析的开题报告一、选题背景随着能源消费的不断增加，传统供电系统已经无法完全满足能源需求。

此时，VSC-HVDC（Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current）供电系统应运而生。

相较于传统的HVDC系统，VSC-HVDC系统具有更快的响应速度和更好的适应性，能够有效地提高电网的稳定性和可靠性。

然而，在实际应用中，VSC-HVDC供电系统的暂态特性问题仍然存在，导致系统的可靠性存在一定的风险。

因此，对VSC-HVDC 供电系统的暂态特性进行深入分析，有助于提高其可靠性和稳定性。

二、研究内容本研究将针对VSC-HVDC供电系统的暂态特性进行分析和探讨。

具体研究内容包括：1、分析VSC-HVDC供电系统的结构和工作原理，深入了解其特点和优势；2、建立VSC-HVDC供电系统的数学模型，包括控制系统和电力系统模型；3、分析VSC-HVDC供电系统在不同负载和故障情况下的暂态特性，重点研究系统的动态响应速度、稳态误差和动态稳定性等参数；4、研究VSC-HVDC供电系统的控制算法和策略，探索优化控制方法以提高系统的响应速度和稳定性；5、在实验平台上对所研究的VSC-HVDC供电系统的暂态特性进行验证和分析。

三、研究意义本研究对于提高VSC-HVDC供电系统的稳定性和可靠性有着积极的意义。

通过对VSC-HVDC供电系统的暂态特性进行深入分析，可以发现并解决系统中存在的问题，提高系统的响应速度和稳定性。

此外，本研究还有助于完善VSC-HVDC供电系统的控制算法和设计，为相关领域的研究提供参考，并推动VSC-HVDC供电系统的发展。

VSC-HVDC的故障分析及控制策略研究的开题报告题目：VSC-HVDC的故障分析及控制策略研究一、研究背景及意义近年来，随着电力系统规模的不断扩大和能源结构的调整，大容量、长距离、永久互换直流输电逐渐成为一种重要的电力传输方式。

而VSC-HVDC直流输电技术，其具有无需同步、灵活可靠、控制性能好等优点，已成为HVDC的主流技术之一。

然而，在实际运行中，由于各种原因，例如气象原因、故障形态等导致的电力系统失稳，可能会给VSC-HVDC直流输电带来安全隐患。

因此，对VSC-HVDC直流输电的故障分析及控制策略研究具有重要意义，可以为电力系统的安全稳定运行提供保障。

二、研究内容1. 分析VSC-HVDC直流输电的故障形态，建立相应的仿真模型。

2. 分析VSC-HVDC直流输电在不同故障形态下的运行状态，探究故障对VSC-HVDC直流输电的影响。

3. 研究VSC-HVDC直流输电的故障控制策略，包括主动保护策略和后备控制策略，并进行仿真验证。

4. 探究不同控制策略对VSC-HVDC直流输电的响应速度、控制精度、安全性等性能指标的影响。

三、研究方法1. 文献综述法：对VSC-HVDC直流输电的故障分析及控制策略研究领域的相关文献进行综述，确定研究内容和方向。

2. 数值仿真法：利用MATLAB等软件，建立VSC-HVDC直流输电的仿真模型，进行故障模拟和控制策略验证。

3. 实验研究法：利用实验设备，对VSC-HVDC直流输电的性能进行测试和验证，为控制策略的优化提供实验数据。

四、预期成果1. 建立VSC-HVDC直流输电的仿真模型，进行故障仿真和控制策略验证。

2. 建立VSC-HVDC直流输电的实验平台，进行性能测试和控制策略验证。

3. 提出VSC-HVDC直流输电的故障控制策略，优化控制算法。

4. 发表若干篇相关的学术论文，提高研究水平。

五、研究进度安排第1-2个月：文献综述，确定研究方向和内容。

第3-4个月：建立VSC-HVDC直流输电的仿真模型，进行故障仿真和控制策略验证。

VSC-HVDC系统控制结构及稳态模型仿真王铭懿;庄永辉【摘要】控制系统是VSC-HVDC系统的核心之一.在介绍VSC-HVDC系统结构的基础上,对该系统的数学模型和有功无功功率独立控制策略进行了研究,给出了VSC -HVDC系统的稳态数学模型.确定了该系统两端换流站的四个被控变量与相应控制量之间的对应关系,并对稳态模型的控制器进行了仿真实验.结果表明:所设计的控制器具有良好的控制性能,为该控制系统的硬件实验提供了理论基础.【期刊名称】《四川水力发电》【年(卷),期】2012(031)005【总页数】3页(P117-119)【关键词】VSC-HVDC系统;及稳态模型;仿真【作者】王铭懿;庄永辉【作者单位】嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司,四川成都610041;四川二滩建设咨询有限公司,四川成都610051【正文语种】中文【中图分类】TP391.91 概述随着大功率、高频率的可关断器件IGBT的出现以及PWM技术的引入，利用PWM控制的VSC进行直流输电的概念也随之产生，即轻型直流输电(HVDCLight，亦称 VSC-HVDC)技术。

VSC-HVDC采用脉宽调制(PWM)控制技术，以全控型的功率器件如IGBT等作为开关器件，使得VSC-HVDC具有可独立调节有功和无功功率的优点，可以向无源网络送电，克服了传统HVDC的固有缺陷，把HVDC的优势扩展到配电网，极大地拓宽了HVDC的应用范围，在远距离、大功率输电、海底电缆送电、不同额定频率或相同额定频率交流系统之间的非同步联网等方面得到了广泛应用，具有广阔的应用前景。

2 VSC-HVDC系统结构及运行原理典型的三相二电平VSC结构如图1所示。

忽略谐波分量，抽流器吸收的有功功率和感性无功功率分别为:图1 电压源换流器示意图式中 Us为交流母线线电压基波分量;Uc为换流器输出电压的线电压基波分量;X为换流电抗器的等效电抗;δ为换流器输出基波电压滞后交流母线基波电压的相角。

VSC-HVDC互联系统的改进前馈控制策略邓旗;张英敏;李兴源【摘要】为了提高柔性直流(VSC-HVDC)输电系统中系统的动态响应速度及与目标值具有更好的跟随性能,在传统直接电流控制中采用双闭环解耦控制策略基础上,针对系统中定有功功率和定直流电压控制方式,分别提出了对应的改进前馈控制策略.整流侧的定有功控制中,在其电压外环基础上增加一个预测信号输入到电流内环,以加快系统的响应速度,补偿了反馈信号的滞后性;逆变侧的定直流电压控制中,为了增加直流电压对外界的抗干扰性,把系统电压和直流电流的信号引入到该前馈控制中.最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了一个2端的柔性直流输电系统模型,对系统处于不同运行状态下进行了仿真分析,结果表明,改进的前馈控制策略和目标值有较好的契合度,鲁棒性好,对外界的干扰具有一定的刚性.%In order to improve the dynamic response speed and its tracing performance with the target value in the VSC-HVDC transmission system, aimed at the constant DC voltage control method and constant active power of the system, this paper proposes the corresponding improved feedforward control strategy on the basis of the traditional di -rect current control controlled by the double closed loop decoupling control strategy .In the constant active power control of rectifier side, a predictive signal is added to the inner current loop on the basis of the outer voltage loop to en -hance the response speed of the system and compensate the hysteresis nature of the feedback signal .In the DC voltage control of inverter side, in order to increase the anti-interference performance of the DC voltage to the outside , an improved feedforward control strategy adopts the system voltage and DCcurrent signal is introduced so that the DC volt -age has a strong resistance to the external disturbance .Finally, a two-terminal VSC-HVDC model is built in PSACD / EMTDC, simulations and analyses are carried out in the system under different operating conditions .The results show that the improved feedforward control strategy has a good value that fits to the target value , and the good robustness and rigidity of DC voltage also have obtained to the external disturbance .【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2017(054)022【总页数】7页(P48-53,110)【关键词】响应速度;跟随性;解耦;前馈控制策略;鲁棒性;抗扰性【作者】邓旗;张英敏;李兴源【作者单位】四川大学电气信息学院,成都610065;四川大学电气信息学院,成都610065;四川大学电气信息学院,成都610065【正文语种】中文【中图分类】TM930 引言近年来，随着大容量全控性电力电子器件和智能控制技术的进步，柔性直流输电技术得到了迅速的发展。

VSC-HVDC输电系统的协调控制与稳态分析方法研究的开题报告一、研究背景随着电力市场化的推进和区域经济的快速发展，电力输电革新已成为必然趋势。

VSC-HVDC (Voltage Source Converter-High Voltage Direct Current) 技术是研究重点，它具有输电容量大、传输损耗小、经济性好、灵活性高等优点，在区域电力交换、新能源接入、海上风电等领域具有广泛的应用。

VSC-HVDC 母线所连接的 Power Grid 母网和 VSC-HVDC网络均为非晶态的高度复杂动态系统，为保证系统的稳定性和安全性，需要进行综合协调控制。

二、研究目的本课题立足于 VSC-HVDC 输电系统的协调控制和稳态分析，旨在研究如何实现系统各个部分的协调控制、优化运行策略，防止出现故障和事故，确保系统的稳定运行。

具体目标如下：1. 研究 VSC-HVDC 网络协调控制策略，包括 DC 系统控制、交流系统控制、协调控制等多方面的内容。

2. 研究 VSC-HVDC 网络的稳态分析方法，包括电压稳态分析、功率平衡分析、阻抗匹配分析、多电平波形分析等多方面的内容。

3. 基于 Matlab 和 PSCAD 等工具，建立 VSC-HVDC 输电系统的模型，进行仿真计算，验证分析所研究的协调控制和稳态分析方法的可行性和有效性。

三、研究内容本课题计划从以下几个方面进行研究：1. 理论分析：综合研究 VSC-HVDC 网络的控制特点、电力系统特性等多方面因素，提出有效的协调控制和稳态分析方法。

2. 模型搭建：基于 Matlab 和 PSCAD 等工具，建立 VSC-HVDC 输电系统模型，分析仿真。

3. 实验验证：通过理论分析和仿真计算，验证研究方法的可行性和有效性，并根据仿真结果，逐步优化协调控制策略。

四、预期成果1. 提出可行有效的 VSC-HVDC 网络协调控制和稳态分析方法，对VSC-HVDC 输电技术的发展具有重要的理论和实践意义。

第３４卷第６期２０２０年１１月山东理工大学学报(自然科学版)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)Ｖｏｌ.３４Ｎｏ.６Ｎｏｖ.２０２０收稿日期:２０１８１０２７基金项目:国家自然科学基金项目(５１５７７０５３)ꎻ国家自然科学青年基金项目(６１９０３００３)第一作者:吴成业ꎬ男ꎬｗｃｙｉｎｈｎｕ１２６.ｃｏｍ文章编号:１６７２－６１９７(２０２０)０６－０００８－０６适用于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的静态电压稳定分析改进方法吴成业１ꎬ李㊀飞１ꎬ刘光晔２(１.安徽工业大学电气与信息工程学院ꎬ安徽马鞍山２４３０３２ꎻ２.湖南大学电气与信息工程学院ꎬ湖南长沙４１００８２)摘㊀要:含电压源换流器的高压直流输电(ｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ￣ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔꎬＶＳＣ￣ＨＶＤＣ)技术是近年来的研究热点ꎬ而对于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的静态电压稳定分析方法的研究却很少ꎮ泰勒级数法在处理纯交流系统的静态电压稳定分析时具有计算速度快的优点ꎬ本文基于泰勒级数提出了一种适用于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的静态电压稳定分析改进方法ꎮ首先建立了ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的电压稳定分析数学模型ꎬ由于系统功率参数是节点电压幅值的可导反函数ꎬ将负荷节点功率在靠近极限潮流点处展开为关于节点电压幅值的泰勒级数ꎬ最后由泰勒级数快速精确地求取电压稳定鞍结分岔点ꎮ通过与连续潮流法的结合和泰勒级数展开点的选择ꎬ解决了在纯交流系统中泰勒级数法的缺陷ꎬ提高了计算精度ꎮ关键词:ＶＳＣ￣ＨＶＤＣꎻ静态电压稳定ꎻ泰勒级数ꎻ电压稳定鞍结分岔点中图分类号:ＴＭ７１文献标志码:ＡＡｎｉｍｐｒｏｖｅｄｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｆｏｒＶＳＣ￣ＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍＷＵＣｈｅｎｇｙｅ１ꎬＬＩＦｅｉ１ꎬＬＩＵＧｕａｎｇｙｅ２(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＭａａｎｓｈａｎ２４３０３２ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈａｎｇｓｈａ４１００８２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ(ｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ￣ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔ)ｓｙｓｔｅｍｉｓａｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ.ＨｏｗｅｖｅｒꎬｔｈｅｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒＶＳＣ￣ＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍａｒｅｆｅｗ.ＴｈｅＴａｙｌｏｒｓｅｒｉｅｓｍｅｔｈｏｄｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｆａｓｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｕｒｅＡＣｓｙｓｔｅｍ.ＴｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｆｏｒＶＳＣ￣ＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＴａｙｌｏｒｓｅｒｉｅｓ.Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ.ＢｅｃａｕｓｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｏｗｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｄｅｖｏｌｔａｇｅａｍｐｌｉｔｕｄｅꎬｔｈｅｌｏａｄｎｏｄｅｐｏｗｅｒｃａｎｂｅｅｘｐａｎｄｅｄｔｏｔｈｅＴａｙｌｏｒｓｅｒｉｅｓｏｆｔｈｅｎｏｄｅｖｏｌｔａｇｅｎｅａｒｔｈｅｌｉｍｉｔｃｕｒｒｅｎｔｐｏｉｎｔ.Ａｃ￣ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＴａｙｌｏｒａｎａｌｙｔｉｃｐｏｌｙｎｏｍｉａｌꎬｔｈｅｓａｄｄｌｅｎｏｄｅｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎｐｏｉｎｔｏｆｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅＶＳＣ￣ＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍｃａｎｂｅｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｄ.ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｏｆＴａｙｌｏｒｓｅｒｉｅｓｍｅｔｈｏｄｉｎｐｕｒｅＡＣｓｙｓｔｅｍａｒｅｓｏｌｖｅｄａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎｐｏｗｅｒｆｌｏｗｍｅｔｈｏｄａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅＴａｙｌｏｒｓｅｒｉｅｓｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｏｉｎｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＶＳＣ￣ＨＶＤＣꎻｓｔａｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙꎻＴａｙｌｏｒｓｅｒｉｅｓꎻｓａｄｄｌｅｎｏｄｅｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎｐｏｉｎｔｏｆｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ㊀㊀㊀随着大规模分布式能源并网㊁大容量远距离输电的发展ꎬ基于电压源换流器的高压直流输电(ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ)技术受到了广泛的关注[１－５]ꎮ在纯交流系统中ꎬ电压稳定问题一直是电力系统研究普遍关注的重要课题之一[６]ꎮ对于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统ꎬ目前其研究大多集中在系统的潮流计算[７－８]㊁可用输电能力计算[９－１０]以及ＶＳＣ控制器设计[１１－１２]等方面ꎬ而关于系统静态电压稳定的研究方法还很少ꎮ静态电压稳定问题的关键是求取ＰＶ曲线中的鞍结分岔点ꎬ而连续潮流法[１３]一直是求取ＰＶ曲线的重要工具ꎮ对于含ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ的交直流混合系统ꎬ文献[１４]和文献[１５]均通过连续潮流法求得了初始点到电压稳定鞍结分岔点间的ＰＶ曲线ꎮ由于潮流计算均采用交替求解法ꎬ因此其与交流系统中连续潮流法的区别主要是校正环节需要计算交直流网络间的传输功率ꎮ而在纯交流系统中ꎬ文献[１６]提出了一种基于泰勒级数思想的ＰＶ曲线快速求取方法ꎮ该方法通过将系统功率展开为关于节点电压幅值的泰勒级数ꎬ根据电压稳定鞍结分岔点处功率参数关于节点电压的导数为零的特性ꎬ可快速求取电压稳定临界点ꎬ同时选择电压幅值为自变量ꎬ解决了泰勒级数法在极限点处截断误差大的问题ꎮ然而该方法会产生计算误差的两个缺陷ꎮ一是泰勒级数展开点的选择存在问题ꎮ理论上展开点离极限点越近ꎬ曲线拟合得到的鞍结分岔点计算结果越精确ꎬ而该方法是直接在距离极限点较远的基态潮流处进行泰勒级数展开的ꎮ仿真得到了较精确的结果ꎬ是因为计及无功约束时将ＰＶ曲线进行了分段处理ꎬ客观上将最后一段包含鞍结分岔点曲线的初始点往极限点处拉近了ꎮ二是在绘制非光滑ＰＶ曲线时ꎬ由于每段曲线(第一段除外)的初始点都是上一次泰勒级数的拟合结果ꎬ其误差虽然很小ꎬ但是会产生误差的传播ꎬ不利于最后电压稳定鞍结分岔点的精确计算ꎮ对于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统ꎬ虽然其系统结构和参数都与纯交流系统不同ꎬ但其ＰＶ曲线本质上还是描述负荷节点电压幅值关于系统功率的函数关系ꎬ因此文献[１６]中的泰勒级数法同样可以应用到混合系统求取电压稳定鞍结分岔点ꎮ为了消除文献[１６]中的两个缺陷ꎬ本文在建立泰勒级数法求解ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统静态电压稳定问题模型的基础上ꎬ通过泰勒级数展开点的选择ꎬ减小电压稳定鞍结分岔点的截断误差ꎮ同时用连续潮流法求取初始潮流点与泰勒展开点之间的计算量较小的ＰＶ曲线ꎬ然后用泰勒级数法快速求取后半段计算量大的ＰＶ曲线ꎬ消除传播误差ꎮ对修改后的ＩＥＥＥ１４节点ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统进行仿真ꎬ验证本文方法在ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统中的适用性ꎮ１㊀稳态特性与潮流计算模型１.１㊀ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统稳态模型ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统结构如图１所示ꎮ它主要由交流系统㊁直流网络以及电压源换流器组成ꎮ图１㊀ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统模型Ｆｉｇ.１㊀ＭｏｄｅｌｏｆＶＳＣ￣ＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍ其中Ｘｉ为忽略换流器电阻的等效电抗ꎬ令换流器与交流侧的相角差为δｉ＝δｔｉ－δｃｉꎬ可得到交流系统与换流器之间的传输功率为㊀㊀Ｐｓｉ＝ＵｔｉＵｃｉＸｉｓｉｎδｉ(１)㊀㊀Ｑｓｉ＝Ｕｔｉ(Ｕｔｉ－Ｕｃｉｃｏｓδｉ)Ｘｉ(２)由于换流器采用ＰＷＭ整流技术ꎬ其交流电压幅值与直流电压利用率μ和调制度Ｍ有关ꎬ即㊀㊀Ｕｃｉ＝μｉＭｉ２Ｕｄｉ(３)由式(１) 式(２)可以看出有功功率传输主要取决于δꎬ无功功率的传输主要取决于Ｕｃꎬ即由调制度Ｍ决定ꎮ因此ꎬ通过对δ㊁Ｍ的控制便可实现系统对有功功率和无功功率大小和方向的同时控制ꎮ１.２㊀ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统潮流计算模型潮流计算本质上是一个在已知方程条件下求解未知变量的问题ꎮ对于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统ꎬ其潮流方程包括三个部分:１)在交流系统中ꎬ对于与换流器相连的节点有功率方程Ｐｓｔｉ＝ＵｔｉðｊɪｉＵｊ(Ｇｉｊｃｏｓθｉｊ＋Ｂｉｊｓｉｎθｉｊ)＋Ｐｓｉ(４)Ｑｓｔｉ＝ＵｔｉðｊɪｉＵｊ(Ｇｉｊｓｉｎθｉｊ－Ｂｉｊｃｏｓθｉｊ)＋Ｑｓｉ(５)９第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀吴成业ꎬ等:适用于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的静态电压稳定分析改进方法对于纯交流节点(用下标ａ表示)ꎬ有功率方程Ｐｓａｉ＝ＵａｉðｊɪｉＵｊ(Ｇｉｊｃｏｓθｉｊ＋Ｂｉｊｓｉｎθｉｊ)(６)Ｑｓａｉ＝ＵａｉðｊɪｉＵｊ(Ｇｉｊｓｉｎθｉｊ－Ｂｉｊｃｏｓθｉｊ)(７)２)在直流系统中ꎬ有网络方程０＝Ｉｄｉ－ðｇｄｉｊＵｄｊ㊀(８)式中ｇｄｉｊ为直流网络的导纳矩阵元素ꎮ３)对于电压源换流器ꎬ由式(１) 式(３)可得０＝Ｐｓｉ－βｉＭｉＵｔｉＵｄｉｓｉｎδｉ(９)０＝Ｑｓｉ＋βｉＭｉＵｔｉＵｄｉｃｏｓδｉ－ＹｉＵ２ｔｉ(１０)式中:常量βｉ＝２μｉＹｉ/２ꎻＹｉ＝１/Ｘｉꎮ根据功率守恒ꎬ换流器本身的功率方程为０＝ＵｄｉＩｄｉ－βｉＭｉＵｔｉＵｄｉｓｉｎδｉ(１１)式(４) 式(１１)为ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统潮流计算所需的全部方程ꎮ需说明的是ꎬ方程中共包含１０个所需求解的变量ꎬ而ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统潮流计算根据换流器的控制方式[７－１０]消去其中两个变量ꎮ本文采用统一迭代法ꎬ将式(４) 式(１１)线性化得到基于牛顿法的潮流计算修正式为ΔＰａΔＰｔΔＱａΔＱｔΔＤｄéëêêêêêêêùûúúúúúúú＝ＨＮᶄ０∂ΔＰｔ∂ΔｘｄＫＬᶄ０∂ΔＱｔ∂Δｘｄ０００∂ΔＤｄ∂ΔＵｔ∂ΔＤｄ∂ΔｘｄéëêêêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúúúΔθａΔθｔΔＵａΔＵｔΔｘｄéëêêêêêêêùûúúúúúúú(１２)式中:令ΔＤｄ＝[Δｄ１Δｄ２Δｄ３Δｄ４]ＴꎬΔｘｄ＝[ΔＵｄΔＩｄΔＭΔδΔＰｓΔＱｓ]ＴꎻΔＤｄ由式(８) 式(１１)的修正式得到ꎻΔＵｔ㊁Δｘｄ需根据换流器的控制方式消去两个元素ꎬ而雅克比矩阵Ｊｖｓｃ对应消去两列ꎮ２㊀连续潮流法与泰勒级数法２.１㊀连续潮流法求泰勒展开点前的ＰＶ曲线设ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统中ꎬ节点功率都是功率参数λ的函数ꎬ由式(４) 式(１１)得到ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统电压静态稳定分析的数学模型为㊀㊀Ｗ＝Ｆ(Ｘ)(１３)式中:Ｗ＝[Ｐｓａ(λ)ꎬＱｓａ(λ)ꎬＰｓｔ(λ)ꎬＱｓｔ(λ)ꎬ０ꎬ０ꎬ０ꎬ０]ＴꎻＸ＝[θａꎬθｔꎬＵａꎬＵｔꎬＵｄꎬＩｄꎬＭꎬδꎬＰｓꎬＱｓ]ＴꎻＸ同样根据换流器控制方式需消去两个变量ꎮ假设图２是该系统中某负荷点的ＰＶ曲线ꎬ其中λ１为本文所定义的泰勒展开点ꎮ图２㊀负荷节点的ＰＶ曲线图Ｆｉｇ.２㊀ＰＶｃｕｒｖｅｏｆｌｏａｄｎｏｄｅ利用文献[１５]中的连续潮流法求λ０与λ１之间的ＰＶ曲线ꎮ由于本文采用统一迭代法进行潮流计算ꎬ交直流网络间的传输功率当做系统变量处理ꎬ因此校正环节无需再进行传输功率的计算ꎮ同时该段曲线离极限运行点较远ꎬ因此连续潮流法中可以选取较大步长ꎬ且整个过程无需进行参数化处理ꎮ可见该段ＰＶ曲线的计算量很少ꎮ当负荷接近临界值λｍａｘ时ꎬ由于雅克比矩阵奇异ꎬ为了得到λ１与λｍａｘ之间ＰＶ曲线ꎬ连续潮流法需做参数化处理ꎬ且步长控制得很小ꎬ该段曲线的计算量是很大的ꎮ因此本文采用文献[１６]中的方法求取该段曲线ꎮ２.２㊀泰勒级数法求泰勒展开点后的ＰＶ曲线文献[１６]中已经说明用泰勒级数拟合某一函数时ꎬ为了拟合结果精确ꎬ要求函数为单值函数ꎮ因此本文以节点电压幅值为自变量ꎬ而系统功率参数为因变量ꎬ则可得到如图３所示的ＰＶ曲线ꎮ图３㊀电压为自变量的ＰＶ曲线图Ｆｉｇ.３㊀ＰＶｃｕｒｖｅｗｈｅｎｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｖａｒｉａｂｌｅｉｓｖｏｌｔａｇｅ分析图３中的曲线ꎬ每一个负荷节点的电压幅值Ｕ都对应一个系统功率参数λꎬ即功率参数是负０１山东理工大学学报(自然科学版)２０２０年㊀荷节点电压幅值的函数ꎬ㊀㊀λ＝Ｇ(Ｕ)㊀㊀(１４)泰勒级数是可以将任意形式的可导函数表示成简单且易于分析的幂级数ꎮ将曲线所蕴含的函数关系在Ｕ１处展开成泰勒解析多项式ꎬ即㊀㊀㊀㊀λ＝λ１＋ａ１(Ｕ－Ｕ１)＋ａ２２(Ｕ－Ｕ１)２＋㊀㊀㊀㊀㊀㊀ａ３６(Ｕ－Ｕ１)３(１５)在电压稳定临界点处ꎬ系统功率参数λ关于节点电压幅值Ｕ的导数为零ꎬ可由式(１５)快速求出电压稳定临界点(Ｕｃｒꎬλｍａｘ)ꎮ需说明的是ꎬ本文中泰勒展开点λ＝λ１是距离极限点较近的点ꎬ系统中无功支持较弱的ＰＶ节点已全部转换为ＰＱ节点ꎬ且ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统中其他不等式约束量对于系统功率从λ１增长到λｍａｘ的这一较短过程不起约束作用ꎮ即λ１到λｍａｘ之间的ＰＶ曲线是连续可导的ꎮ３㊀电压稳定临界点的求取３.１㊀功率参数关于节点电压幅值的泰勒级数对式(１３)两边同时关于λ求１ ３阶导数可得ｄｋＷｄλｋ＝ＪｖｓｃｄＸｄλ(ｋ＝１)ðｋ－１ｉ＝０Ｃｉｋ－１ｄｉＪｖｓｃｄλｉｄｋ－ｉＸｄλｋ－ｉ(ｋ＝２ꎬ３)ìîíïïïï(１６)式中:定义ｄ０Ｊｖｓｃ/ｄλ０＝Ｅ为单位矩阵ꎻ而Ｊｖｓｃ＝∂Ｆ/∂Ｘꎬ正好是初始潮流计算的雅可比矩阵ꎮ再由式(１６)可得系统中各个变量关于λ的１ ３阶导数为ｄｋＸｄλｋ＝Ｊ－１ｖｓｃｄＷｄλ㊀(ｋ＝１)Ｊ－１ｖｓｃ(ｄｋＷｄλｋ－ðｋ－１ｉ＝１Ｃｉｋ－１ｄｉＪｖｓｃｄλｉｄｋ－ｉＸｄλｋ－ｉ)(ｋ＝２ꎬ３)ìîíïïïï(１７)式中:ｄＷｋ/ｄλｋ由整个ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的功率变化形式决定ꎻＪ－１ｖｓｃ在进行潮流计算时已经得到ꎻ而雅克比矩阵Ｊｖｓｃ关于功率参数λ的导数也是简单的数学求导ꎮ至此本文得到了ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统中各个变量关于功率参数λ在泰勒展开点λ＝λ１处的１ ３阶导数ꎬ而其中包含各负荷节点电压幅值Ｕ关于功率参数λ的导数ꎮ为了得到式(１５)形式的泰勒解析式ꎬ可利用反函数的求导法则ꎬ求出系统功率参数λ(Ｕｉ)关于各个负荷节点电压幅值Ｕｉ的泰勒级数幂次项系数为ｂｉ１＝ｄλｄＵｉ＝１/ｄＵｉｄλｂｉ２＝ｄ２λｄＵｉ２＝－ｄ２Ｕｉｄλ２/(ｄＵｉｄλ)３ｂｉ３＝ｄ３λｄＵｉ３＝３(ｄ２Ｕｉｄλ２)２－ｄ３Ｕｉｄλ３ｄＵｉｄλ{}/(ｄＵｉｄλ)５ìîíïïïïïïïï(１８)由此得出功率参数λ关于各个节点电压幅值Ｕｉ在泰勒展开点λ＝λ１处的３阶泰勒展开式为㊀㊀λ＝λ１＋ｂｉ１(Ｕｉ－Ｕｉ１)＋ｂｉ２２(Ｕｉ－Ｕｉ１)２＋㊀㊀㊀㊀ｂｉ３６(Ｕｉ－Ｕｉ１)３(１９)Ｕｉ１为λ＝λ１时的节点电压幅值ꎬ由ｄλ/ｄＵｉ＝０ꎬ即可快速求出ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统各个负荷点的电压稳定鞍结分岔点(Ｕｃｒｉꎬλｍａｘ)ꎮ３.２㊀泰勒级数展开点的选择设任意一个在定义域内可导的单值函数为㊀㊀ｙ＝ｆ(ｘ)㊀(２０)令其在ｘ＝ｘ１处的泰勒展开式为㊀㊀ｙ＝ｆ(ｘ１)＋α１(ｘ－ｘ１)＋α２(ｘ－ｘ１)２＋㊀㊀㊀㊀㊀㊀α(ｘ－ｘ１)３＋ ㊀(２１)当用式(２１)计算ｙ在ｘ＝ｘ２处的值时ꎬ为了使泰勒级数计算的结果尽可能精确ꎬ有两种途径ꎮ一是增加泰勒级数的幂次项系数ꎻ二是缩小ｘ１与ｘ２之间的距离ꎬ即减小Δｘ＝ｘ１－ｘ２ꎮ由于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统潮流计算的雅克比矩阵中各个变量之间不是简单的线性关系ꎬ其关于功率参数的３阶以上导数的计算已十分繁琐ꎬ因此泰勒展开点λ＝λ１的选择比较关键ꎮ要求λ１尽可能接近其极限功率λｍａｘꎬ而潮流方程不奇异ꎮ连续潮流计算过程中ꎬ在接近电压稳定临界点时ꎬ步长会显著变小ꎬ且之后每次步长值之间的数值差也很小ꎮ本文采用自适应步长控制ꎬ令第ｎ次的步长计算值为σｎꎬ若有㊀㊀０<σｎ－σｎ＋１σｎ－σｎ－１ɤε(２２)则表明已接近电压稳定临界点ꎬ式中ε为判别精度ꎬ根据步长控制方法一般有ε＝０.１~０.５ꎮ而１１第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀吴成业ꎬ等:适用于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的静态电压稳定分析改进方法此时功率参数所对应的值λｎ便是本文方法中的泰勒级数展开点λ１ꎮ４㊀仿真算例４.１㊀修改后的ＩＥＥＥ１４节点系统算例分析以修改后的ＩＥＥＥ１４节点ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统进行仿真ꎬ其系统结构示意如图４所示ꎮ图４㊀修改后的１４节点系统Ｆｉｇ.４㊀Ｍｏｄｉｆｉｅｄ１４ｂｕｓｓｙｓｔｅｍ在该系统中２号节点与４号节点之间用ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统相连ꎬ其直流电导ｇｄ２４＝３３.３３ꎮ２号节点为ＰＶ节点ꎬ令与其相连的电压源换流器ＶＳＣ１控制方式为定直流电压Ｕｄ２＝２.００００㊁定交流母线电压Ｕｔ２＝１.０４５０ꎬ４号节点为负荷节点ꎬ令与其相连的电压源换流器ＶＳＣ２控制方式为定交流有功功率Ｐｓ４＝－０.３６００㊁定交流无功功率Ｑｓ４＝－０.０１８０ꎮ假令两个换流器的结构参数相等ꎬ其等效电抗Ｘ＝０.１５ꎬ直流电压利用率μ＝１ꎮＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的功率增长方式为全部发电机和负荷功率等比例增长ꎬ即对于式(１３)ꎬ有Ｗ＝λＷ０ꎮ本文先用连续潮流法求ＰＶ曲线ꎬ发现当功率参数值为１.７５时ꎬ步长明显变小ꎬ且满足不等式(２２)ꎬ因此令λ１＝１.７５为泰勒展开点ꎬ然后用泰勒级数法进行后续计算ꎬ得到功率参数的泰勒级数式(１９)中各个系数的结果见表１ꎮ观察表１中各幂次项系数可以发现ꎬ二次项的系数值最大ꎬ这与功率是电压的二次函数相符合ꎮ由电压稳定临界点处ｄλ/ｄＵｉ＝０的条件ꎬ计算出各个负荷点的电压稳定临界点ꎬ与连续潮流法计算所得结果λｍａｘ＝１.８６２５进行比较ꎬ见表２ꎮ表１㊀电压幅值与幂次项系数Ｔａｂ.１㊀Ｖｏｌｔａｇｅａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｏｗｅｒｔｅｒｍｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ负荷节点电压Ｕ/ｐｕ系数ｂ１系数ｂ２/２系数ｂ３/６４１.０１０１－１.１５３０－３.１３６０－１.６０８２５０.９５７２－１.４５７６－５.０３５２－３.２８７８９０.８５４１－１.４６６２－５.１１８０－３.３８５７１００.８４３３－１.５４１１－５.６７０５－３.９６０２１１０.９７０８－１.３６０９－４.３７２９－２.６５０６１２０.８１８３－０.７９３０－３.４９７０－２.５４７８１３０.８０９７－１.９０５７－８.６７９０－７.５０６０１４０.７５２７－１.９２０１－８.８２６６－７.７１３５表２㊀ＩＥＥＥ１４系统临界电压点计算结果及其误差Ｔａｂ.２㊀ＩＥＥＥ１４ｂｕｓｓｙｓｔｅｍｃｒｉｔｉｃａｌｖｏｌｔａｇｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｓ负荷节点临界电压极限功率参数计算值/ｐｕ参考值/ｐｕ计算值/ｐｕ误差/％４０.７８８５０.７９０１１.８６９００.３４９０５０.７８２６０.７８４２１.８６８５０.３２２１９０.６８１２０.６８２０１.８６８００.２９５３１００.６７９２０.６８１１１.８６７７０.２７９２１１０.７８３２０.７８５１１.８６８９０.３４３６１２０.６８４５０.６８５７１.８６７９０.２８９９１３０.６７７１０.６７７５１.８６７６０.２７３８１４０.６２１３０.６２１３１.８６７４０.２６３１㊀㊀观察表２中的数据可以发现ꎬ对于电压稳定临界点的计算ꎬ两种方法计算结果基本相同ꎬ极限功率误差百分比均小于０.５％ꎮ另外ꎬ本文也对ＩＥＥＥ３０系统进行了仿真验证ꎬ与文献[１６]方法的计算结果比较ꎬ本文方法计算精度明显较高ꎮ４.２㊀ＶＳＣ不同控制方式下的算例分析在ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统中ꎬ换流器采用不同的控制方式ꎬ其电压稳定的情况也会有所不同ꎮ为了分析ＶＳＣ换流器对系统电压稳定性的影响ꎬ本文以图４中的ＩＥＥＥ１４节点系统为例ꎮ令换流器ＶＳＣ１的控制方式不变ꎬ而分别改变与４号节点相连的换流器ＶＳＣ２的有功功率和无功功率控制参数Ｐｓ４和Ｑｓ４ꎬ见表３ꎮ２１山东理工大学学报(自然科学版)２０２０年㊀表３㊀换流器ＶＳＣ２功率控制参数Ｔａｂ.３㊀ＰｏｗｅｒｃｏｎｔｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＶＳＣ２控制方式Ｐ０(Ｑ０)Ｐ１Ｐ２Ｑ１Ｑ２参数Ｐｓ４/ｐｕ－０.３６００－０.７２０００－０.３６００－０.３６００参数Ｑｓ４/ｐｕ－０.０１８０－０.０１８０－０.０１８０－０.０３６００㊀㊀画出各负荷点在不同控制方式下的ＰＶ曲线ꎬ其中９号节点的ＰＶ曲线如图５和图６所示ꎮ图５㊀ＩＥＥＥ１４系统９号节点改变有功功率控制参数下ＰＶ曲线Ｆｉｇ.５㊀ＰＶｃｕｒｖｅｏｆＮｏｄｅ９ｏｆＩＥＥＥ１４ｂｕｓｓｙｓｔｅｍｗｈｅｎｃｈａｎｇｉｎｇａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ图６㊀ＩＥＥＥ１４系统９号节点改变无功功率控制参数下ＰＶ曲线Ｆｉｇ.６㊀ＰＶｃｕｒｖｅｏｆＮｏｄｅ９ｏｆＩＥＥＥ１４ｂｕｓｓｙｓｔｅｍｗｈｅｎｃｈａｎｇｉｎｇｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ由图５和图６可以发现ꎬ通过控制换流器传输功率的大小可以改变系统的电压稳定性ꎮ曲线的顶点越高ꎬ说明电压稳定性越高ꎻ顶点间距越大ꎬ说明影响程度越大ꎮ５㊀结论本文将纯交流系统中基于泰勒级数的静态电压稳定分析方法应用到了ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统并做出了改进ꎮ基于泰勒级数法的ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的静态电压稳定分析ꎬ其难点在于换流器中各直流参数的限制会影响ＰＶ曲线的连续性ꎮ本文通过将泰勒级数法与连续潮流法相结合ꎬ在稳定临界点附近选取泰勒级数展开点ꎬ既较大程度地避免了因直流参数限制导致的ＰＶ曲线不连续ꎬ又改善了泰勒级数法的缺陷ꎬ提高了计算精度ꎮ参考文献:[１]肖湘宁.新一代电网中多源多变换复杂交直流系统的基础问题[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１５ꎬ３０(１５):１－１４.[２]杨悦ꎬ李国庆.基于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ的海上风电小干扰稳定控制[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１６ꎬ３１(１３):１０２－１１０.[３]吕敬ꎬ施刚ꎬ蔡旭ꎬ等.大型风电场经ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ交直流并联系统并网的运行控制策略[Ｊ].电网技术ꎬ２０１５ꎬ３９(３):６３９－６４６.[４]朱瑞可ꎬ李兴源ꎬ应大力.ＶＳＣ￣ＭＴＤＣ互联系统频率稳定控制策略[Ｊ].电网技术ꎬ２０１４ꎬ３８(１０):２７２９－２７３４.[５]肖俊ꎬ李兴源.多馈入和多端交直流系统相互作用因子及其影响因素分析[Ｊ].电网技术ꎬ２０１４ꎬ３８(１):１－７.[６]王卓欣ꎬ李禹鹏.电力系统电压稳定分析方法综述[Ｊ].电力与能源ꎬ２０１４ꎬ３５(３):２９４－３０４.[７]吴红斌ꎬ杨超ꎬ陈煜ꎬ等.基于电压源型换流器的多端直流配电网潮流计算[Ｊ].电力系统自动化ꎬ２０１８ꎬ４２(１１):７９－８５.[８]钱甜甜ꎬ苗世洪.基于节点电流关系的多端柔性直流输电系统潮流计算[Ｊ].电网技术ꎬ２０１６ꎬ４０(５):１３０８－１３１２.[９]李国庆ꎬ张健.含ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ的交直流系统可用输电能力计算[Ｊ].电力系统保护与控制ꎬ２０１１ꎬ３９(１):４６－５２.[１０]韩通ꎬ陈艳波ꎬ韩子娇ꎬ等.基于最优潮流的含ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ交直流系统最大输电能力计算[Ｊ].电力系统自动化ꎬ２０１６ꎬ４０(１７):１１３－１２１.[１１]李扶中ꎬ周敏ꎬ贺艳芝ꎬ等.南澳多端柔性直流输电示范工程系统接入与换流站设计方案[Ｊ].南方电网技术ꎬ２０１５ꎬ９(１):５８－６２.[１２]李梅航ꎬ刘喜梅ꎬ陈朋.适用于多端柔性直流输电系统的快速电压裕度控制策略[Ｊ].电网技术ꎬ２０１６ꎬ４０(１０):３０４５－３０５１.[１３]赵晋泉ꎬ张伯明.连续潮流及其在电力系统静态分析中的应用[Ｊ].电力系统自动化ꎬ２００５ꎬ２９(１１):９１－９７.[１４]王振浩ꎬ由作宇ꎬ黄亚磊ꎬ等.基于连续潮流法的含双端ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ交直流系统负荷裕度分析[Ｊ].电力系统保护与控制ꎬ２０１８ꎬ４６(６):９－１５.[１５]陈厚合ꎬ黄亚磊ꎬ姜涛ꎬ等.含ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ的交直流系统电压稳定分析与控制[Ｊ].电网技术ꎬ２０１７ꎬ４１(８):２４２９－２４３８.[１６]吴成业ꎬ刘光晔ꎬ罗经纬.基于泰勒级数的ＰＶ曲线求取及参变量选择分析[Ｊ].电网技术ꎬ２０１７ꎬ４１(４):１２２５－１２２９.(编辑:杜清玲)３１第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀吴成业ꎬ等:适用于ＶＳＣ￣ＨＶＤＣ系统的静态电压稳定分析改进方法。

改善系统暂态稳定的VSC-HVDC线性自抗扰控制器管霖;陈肖灿;沈鹏;黄振琳【摘要】针对交直流系统暂态功角稳定问题,基于自抗扰控制理论研究,提出了电压源型换流器的柔性直流输电技术(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-H-VDC)有功调制控制策略.根据VSC-HVDC对同步机组的可控能力筛选机组并确定聚合权重,将同步机群聚合转化为等效可控系统,利用线性自抗扰控制理论设计暂态稳定控制器;同时对同步机组的转速差和不平衡功率进行调制,从而充分发挥稳定控制器调节能力并维持交直流系统稳定.结果表明,控制器无需同步机组和直流输电系统的详细模型信息,且能适应系统运行方式的变化,并通过改进的IEEE 39节点系统仿真验证了所提控制器的有效性和鲁棒性.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2018(031)010【总页数】9页(P1-9)【关键词】交直流系统;暂态稳定性;VSC-HVDC;线性自抗扰;等效可控系统【作者】管霖;陈肖灿;沈鹏;黄振琳【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TM712相比基于电网换相的常规直流输电技术，基于电压源型换流器的柔性直流输电技术(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)具有无可比拟的优势[1-6]，如可独立控制有功和无功功率传输等，应用VSC-HVDC 输电技术具有显著的优越性。

近年来VSC-HVDC输电技术发展十分迅速[7]，我国在建的柔性直流输电工程的最大容量达到1 GW，最高电压等级达到±320 kV，将来有可能取代常规直流成为直流输电的主流技术。

基于VSC的直流输电系统的稳态建模及其非线性控制一、本文概述随着现代电力系统的不断发展，直流输电系统（VSCHVDC）因其灵活的控制能力和高效的能量传输特性，在电网互联、可再生能源接入等领域得到了广泛应用。

VSCHVDC系统的复杂性和非线性特性使得其建模和控制成为了一个重要的研究课题。

本文旨在深入研究基于电压源换流器（VSC）的直流输电系统的稳态建模及其非线性控制方法。

本文首先回顾了VSCHVDC系统的发展历程和研究现状，指出了当前建模和控制方面存在的问题和挑战。

在此基础上，本文提出了一种基于VSC的直流输电系统的稳态建模方法，该模型能够准确反映系统的稳态运行特性，为后续的非线性控制设计提供了基础。

接着，本文重点研究了VSCHVDC系统的非线性控制策略。

针对VSCHVDC系统的非线性特性和运行约束，本文设计了一种基于反馈线性化理论的非线性控制器，并通过仿真验证了该控制器的有效性。

本文还探讨了不同控制参数对系统性能的影响，为实际工程应用提供了指导。

本文总结了VSCHVDC系统稳态建模和非线性控制的研究成果，并展望了未来的研究方向。

本文的研究成果对于提高VSCHVDC系统的运行稳定性和经济性具有重要意义，为电力系统的安全、高效运行提供了有力支持。

二、直流输电系统的基本原理直流输电（Direct Current Transmission，简称DCT）是一种将交流电转换为直流电进行长距离输电的技术。

与传统的交流输电相比，直流输电具有输电效率高、线路损耗小、能够跨越更长的距离进行输电等优点。

VSC（Voltage Source Converter，电压源换流器）是直流输电系统中的重要组成部分，其通过电力电子器件实现交流电与直流电的相互转换。

VSC直流输电系统的基本原理主要包括换流、调制和控制三个部分。

换流过程是指将交流电转换为直流电，或者将直流电转换为交流电的过程。

VSC通过电力电子开关设备（如绝缘栅双极晶体管IGBT 等）实现这一转换，使得电流在交流侧和直流侧之间流动。