含风电场的VSC-MTDC模型介绍

　　含海上风电场的典型VSC-MTDC输电系统如图1所示。海上风电场群由多个海上风电场构成,

　　每个风电场装设有多个风力发电机来进行风力发电,下文以双馈感应电机(double-fedinductiongenerators,DFIG)为例。风电场产生的总电功率Pw通过N个岸上受端换流站将风电馈入M个相互之间异步的交流电网。

　　对于所研究的海上风电场接入交流电网的情景,较为合理的控制方法是,所有的岸上受端换流站均参与直流电网的功率稳定,因此本文中N个岸上的换流站均采用有功-电压的(P-U)下垂控制[5]。这样,直流功率在换流站间的分配由下垂曲线决定。图2为换流站中P-U下垂控制器,下标i代表与换流站i有关的量,其中：erri为PI控制模块的输入;kpi为下垂控制中的斜率系数;P∗dciPdci∗和U∗dciUdci∗分

　　别为换流站i设定的直流功率、直流电压参考值;Pdci和Udci分别为对应换流站i直流功率和直流电压的实测值。

　　2、换流站退出时直流功率重分配策略

　　2.1 功率重分配的情景分类及优化目标

　　对于图1所示的VSC-MTDC系统,当某个岸上换流站x发生故障退出运行时,由于其余N-1个岸上换流站均采用了下垂控制,原先换流站x传输给交流系统的有功功率Pdcx将在N-1个岸上换流站内自动地进行重新分配,本文称这种分配机制为下垂控制的自然分配。然而实际上,换流站x故障退出,对惯量水平较低交流系统的频率稳定性影响较大,这种自然分配机制存在着优化的空间。图1中受端交流系统由M个相互异步的交流电网构成,为缩小故障的影响范围,需保证相互异步的受端电网之间的交互影响尽可能地小。因此在发生换流站退出故障后,其余岸上换流站的下垂控制参数进行重配置,以保证转移功率能够由换流站x所在受端交流系统内的其余换流站进行消纳,而异步电网中的其余换流站输出功率尽量保持不变。

　　按照上述的优化要求,对直流功率重分配可能发生的情景可分为如图3所示的2种情景。

　　情景1。同受端系统的其余换流站能够****消纳,即换流站x的转移功率能够被其本身所在受端交流系统内的其余换流站****消纳。在此情况下,本文提出在保证转移功率被换流站x所在受端交流系统****吸纳的前提下,以提升受端交流系统频率稳定性为目标,优化其余换流站的分配比例。如图3(a)所示,下文简称为自消纳情景。