論柔性直流輸電系統控制研究綜述

殷真

摘要：在當今這個全球的能源都互相關聯形成一個巨大的電網的前提下，一種是需要對能源特別是可再生能源進行充分的開發利用，尤其是通過對能源的生產、消費等方面進行優化，讓能源的結構得到優化，使利用能源的效率得到大大增加，讓清潔發展不再成為一句空話。另一個方面就是在讓電力系統處在一個非常安全可靠的運行狀態的基礎上，還能夠讓其對點的傳輸效率大大增加，更加有效對其進行利用。這種在電力傳輸系統之中應用電力電子器件的方式，也在隨著時代的發展而在不斷地前進之中。得益于其快速發展，電力傳輸功率也在不斷的提高。本文就從這些方面，對如何控制柔性直流輸電系統進行討論。

關鍵詞：柔性直流輸電;系統控制;研究

引言：柔性直流輸電是一種非常高效也是非常新穎的一種直流輸電的技術。就目前看來，這種輸電方式是一種非常具有潛力的一種輸電方式，并且對其所進行的研究也非常有利于新能源并網的進程，對于將來的智能化傳輸網絡也是至關重要的。所以，本篇文章就柔性直流輸電系統的控制進行了研究。

1柔性直流輸電系統拓撲及控制

1.1VSC-HVDC系統拓撲及控制

簡單來說，

從廣義上講，VSC-HVDC指柔性直流輸電系統，然而為了區分，通常將兩端柔性直流輸電系統稱作VSC-HVDC，而將多端柔性直流系統稱作VSC-MTDC。VSC-HVDC系統拓撲結構較為簡單，兩端換流站通過點對點連接實現有功功率的傳輸。早期出現的柔性直流輸電工程多為這種兩端結構。對于兩端VSC-HVDC而言，系統拓撲的主要區別在于直流側的接線方式不同。

1.2VSC-MTDC系統拓撲及控制

1.2.1VSC-MTDC系統拓撲

目前對于VSC-MTDC系統拓撲結構的評價，還未制定統一標準，主要考慮經濟和技術兩方面因素。經濟因素包括直流斷路器和隔離開關數量、直流線路長度、換流站和線路容量、通訊設施等;技術因素包括運行可靠性和靈活性、系統可擴展性、故障冗余性等。同時有文獻指出評價系統拓撲結構時也應考慮到穩態運行損耗和故障電流對系統的影響。

1.2.2VSC-MTDC系統控制策略

VSC-MTDC的系統控制策略由各換流器的不同控制模式共同確定，其中換流器有3種基本控制模式，分別為定直流電壓控制、定有功功率控制和電壓斜率控制，VSC-MTDC系統中直流電壓，反映了系統的有功平衡情況，所以維持系統直流電壓穩定是VSC-MTDC系統控制的核心問題之一 [1]。

2柔性直流輸電系統附加控制

2.1頻率支撐

一個電力能夠安全穩定運行的前提就是要保證其發電的功率以及負荷功率的平衡。在比較薄弱的交流系統之中，出現功率不平衡的情況就會引起系統的頻率出現比較大的偏移。而使用VSC換流站就能夠比較快速高效的對有功功率進行控制。所以可以在系統之中附加這種各換流站來給弱交流電網一個合適的頻率。本文提出了一種能夠實現電力系統一次就能夠調頻的分散控制策略，來使用VSC-MTDC對電力系統實現異步互聯。并且對控制策略進行一些改進，使其采用協調控制的方法，讓整個系統能夠正常穩定的運行[2]。

2.2阻尼控制

2.2.1線性最優控制

有一種方法能夠尋找到最為合適的規律讓指定的性能目標達到最大或者最小，這種方法就是線性最優控制。就現在來講，二次型性能指標最優控制是當前最為成熟有效而且應用最為廣泛的一種方法。使用這種方法推導出了數學模型。并且再次基礎上，還采用了一種比較有效的二次型理論，使用這種方法能夠得到非常科學合理，效果比較好的一種附加阻尼器。這種控制器的實驗形式需要使用狀態反饋來實現，但是在實際操作過程之中，其狀態量非常多，讓其實現是比較復雜的。本文之中對MISO阻尼控制器進行嘗試性拓展，使其成為輸入和輸出都比較多的阻尼控制器。與此同時，還要控制VSC-HVDC系統，其無功以及有功可以對系統的阻尼進行提高，但是其相比于MISO來說并沒有顯著的效果。

2.2.2模糊控制

人工智能分為很多種，其中模糊控制就是其中的一種。使用這中控制，能夠對非精確的系統進行控制。目前來看，這種控制的難點就是在于如何對模糊規則進行設置。一般情況下，在進行設置的時候是根據日常的經驗，來反復的對其進行調試，找出最為合適的。如果能夠推導出部分規律，那么在進行建立模糊規則的時候就會更為簡便。使用這種方式設計出了擁有兩換流站的無功以及有功的附加阻尼控制器。這種規則的建立非常需要經驗，并且需要進行多次的調整才能夠建立，而且其效果還不是特別令人滿意。如果睿道出一種方法來建立這個規則就夠讓其設計工作更加簡便。提出了一種抑制低頻振蕩的PSS與VSC-HVDC附加阻尼控制器的聯合設計方法。首先采用模糊邏輯方法設計模糊PSS參數，然后針對加入模糊PSS的系統，采用混沌優化算法設計全局最優的VSC-HVDC輸出反饋控制器參數[3]。

結語

綜和上面的陳述來講，相比于傳統意義上的輸電模式，柔性直流輸電具有非常多的有點，正是因為這樣，它也成為了未來組建直流電網的一個非常重要的部分，而何如對其控制也會對其發展前景進行了約束。在未來，風力發電的容量在整個電網之中所占據的成分會具有非常明顯的增加。這也就會讓風電并網的容量以及其密集度都會出現非常巨大的提升，這也會造成非常多的安全隱患，所以說，如何讓電網進行安全正常的運作對我們來說都是一個非常大的難題。這種柔性直流輸電的研究，就非常有利于緩解這個難題，所以對其的研究非常的有價值。并且對于控制的方式的研究也應當隨著電網的負載而進行調整，使其適應這個變化的電網。

參考文獻：

[1]李興源，曾琦，王渝紅，張英敏.柔性直流輸電系統控制研究綜述[J].高電壓技術，2016，42（10）：3025-3037.

[2]趙倩，張群，嚴兵，郝俊芳，陳朋.柔性直流輸電系統控制策略及動模試驗[J].電力建設，2015，36（12）：57-62.

[3]梁少華，田杰，曹冬明，董云龍，張建鋒.柔性直流輸電系統控制保護方案[J].電力系統自動化，2013，37（15）：59-65.