我国西北地区的水电与新能源打捆经电网换相高压直流(line-commutated converter HVDC,LCC-HVDC)输电系统送出,直流发生单极闭锁故障时送端系统将承受严重的过电压冲击。送端水电机组具有进相运行能力,可进一步发掘其动态无功容量用于抑制系统过电压,但水电机组进相协调的相关研究几近空白。此外,进相协调控制下水电机组的功角稳定特性尚不明确,亟需开展研究。为此,首先针对送端系统不同程度的过电压工况,提出水电机组进相协调策略,包括水电与直流换流站协调、水电机组间协调两部分;其次,基于电磁功率解析表达式和等面积准则(equal area criterion,EAC),研究直流单极闭锁前后水电机组的功角稳定特性;然后,以保障系统功角稳定为目标,分析直流单极闭锁前后水电机组最大进相深度的变化规律,并由此提出与进相协调策略相适配的低励限制曲线改进方法;最后,基于西北地区某实际风光水送端系统的PSCAD/EMTDC模型进行验证,结果表明:提出的水电机组进相协调策略及低励限制曲线改进方法,在保障功角稳定的前提下,进一步提高了送端系统抑制过电压能力,对实际工程具有一定指导意义。
电网换相高压直流(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)输电系统单极闭锁时,由于换流站滤波器延时分组切除,风光水送端系统的新能源场站将承受持续性的过电压冲击。为了使水电机组参与抑制直流单极闭锁引起的送端系统过电压,该文首先提出一种以直流换流站交流母线电压为输入信号的附加励磁控制,作为水电机组协调控制策略。直流单极闭锁时,水电机组基于换流站过电压幅值决定进相深度,动态吸收系统盈余无功,从而改善新能源场站的过电压状况。然后,基于励磁系统输出极限和机端电压稳定极限,提出协调控制策略中附加励磁控制器增益上限的整定规则。最后,以青海送端电网为研究背景,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了协调控制策略的有效性。仿真结果表明:提出的控制策略有效发掘了水电机组参与系统紧急调压的能力,填补了送端系统无功调节功能的短时空缺,可有效抑制系统过电压,具有工程指导意义。
