辛業(yè)春,于浩浩

(東北電力大學(xué)現(xiàn)代電力系統(tǒng)仿真控制與綠色電能新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林 吉林 132012)

0 引 言

隨著異步互聯(lián)工程的推進(jìn),大規(guī)模水電采用孤島方式接入直流電網(wǎng),大電網(wǎng)事故影響的可控性加強(qiáng),送電通道總體輸電能力提高,解決了同步聯(lián)網(wǎng)時(shí)直流故障導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)移到并聯(lián)交流通道的難題[1-3]。但異步互聯(lián)后送端系統(tǒng)由于慣量減小導(dǎo)致頻率問題突出,送端系統(tǒng)受到較小擾動時(shí)會發(fā)生頻率波動[4-5],而直流閉鎖、直流換相失敗或機(jī)組跳閘等大擾動會導(dǎo)致送端產(chǎn)生不平衡功率,引起嚴(yán)重的頻率失穩(wěn),威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行[6-7]。因此,快速實(shí)現(xiàn)直流電網(wǎng)有功功率調(diào)節(jié)、穩(wěn)定送端頻率是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。

當(dāng)系統(tǒng)頻率失穩(wěn)、越過其死區(qū)值時(shí),FLC可在毫秒級迅速響應(yīng),產(chǎn)生附加直流功率信號對換流器有功控制量進(jìn)行修正[8-9],將送端頻率迅速限制在死區(qū)范圍內(nèi)。FLC參與送端系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)后,可以顯著提高送端電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)速度[10-13]。FLC對系統(tǒng)頻率的改善主要有兩方面作用:一是FLC對系統(tǒng)頻率振蕩的抑制,在異步聯(lián)網(wǎng)的電力系統(tǒng)中采用FLC控制策略,利用直流輸電的快速可控性,通過FLC等控制設(shè)備進(jìn)行快速功率調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)頻率、功率振蕩的抑制[14-15]。通過送端機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)和FLC死區(qū)配合,采取增大一次調(diào)頻死區(qū)、減小FLC死區(qū)的配合策略同樣可以抑制系統(tǒng)的頻率振蕩[16-17]。但是針對FLC抑制頻率振蕩的研究,多集中在對FLC參數(shù)優(yōu)化及死區(qū)設(shè)置的研究,并未涉及FLC實(shí)際的控制結(jié)構(gòu)對頻率振蕩抑制效果的分析;二是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),FLC利用直流線路的過負(fù)荷能力實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)帶,限制系統(tǒng)頻率偏差。文獻(xiàn)[18-19]驗(yàn)證了系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障后,FLC可以通過輸出功率附加值信號改變直流線路上的傳輸功率,使得系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性大幅提升。文獻(xiàn)[20-21]針對FLC退出時(shí)可能發(fā)生的“二次動作”現(xiàn)象提出設(shè)置延時(shí)環(huán)節(jié)及比例參數(shù)切換的方法,有效解決了FLC“二次動作”的問題,但是該控制策略設(shè)置的延時(shí)環(huán)節(jié)會使得FLC的投入時(shí)刻滯后,錯(cuò)過頻率調(diào)控的最佳時(shí)機(jī)。系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),對可能出現(xiàn)的FLC“二次動作”解決方案并不完善,并未充分考慮FLC的控制結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)頻率的改善情況。

在系統(tǒng)受到小擾動時(shí),FLC需要與一次調(diào)頻配合滿足調(diào)頻精度的要求,而在系統(tǒng)受到嚴(yán)重故障時(shí)需要更快的調(diào)節(jié)速度和穩(wěn)定的調(diào)節(jié)能力。因此,需要設(shè)計(jì)一種提高系統(tǒng)調(diào)頻精度的同時(shí)可以迅速調(diào)控系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)出現(xiàn)的頻率偏差的FLC控制策略,使得FLC在不同運(yùn)行工況下更好地發(fā)揮頻率調(diào)控作用。文獻(xiàn)[22]提出了FLC與一次調(diào)頻配合的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,但未考慮FLC與系統(tǒng)二次調(diào)頻動態(tài)響應(yīng)特性相結(jié)合的頻率協(xié)調(diào)控制策略。因此,利用FLC的頻率調(diào)控能力與二次調(diào)頻配合提高送端系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定速度也需開展深入研究。

本文在分析傳統(tǒng)FLC控制原理的基礎(chǔ)上,提出一種自適應(yīng)改變控制策略的直流頻率限制器AFLC。首先分析了FLC作用機(jī)理,并對功率轉(zhuǎn)帶場景進(jìn)行分類,在考慮FLC不同控制策略對系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)帶和頻率調(diào)控影響規(guī)律的基礎(chǔ)上,將系統(tǒng)不平衡功率能否被FLC消納和系統(tǒng)頻率偏差大小兩方面作為自動選擇FLC控制結(jié)構(gòu)的條件,從而更好地實(shí)現(xiàn)FLC對系統(tǒng)的頻率調(diào)控功能,提高送端系統(tǒng)在不同擾動下的頻率穩(wěn)定性。同時(shí)依據(jù)系統(tǒng)調(diào)頻的原理,讓AFLC參與二次調(diào)頻的過程并承擔(dān)部分有功功率,使得電網(wǎng)二次調(diào)頻恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的過程更加迅速,減小了系統(tǒng)非額定頻率工作的時(shí)間。最后,在Matlab/Simulink軟件中搭建了云南楚穗雙回直流輸電系統(tǒng)的仿真模型,驗(yàn)證所提控制策略在實(shí)際系統(tǒng)中的可行性和有效性。

1 傳統(tǒng)FLC工作原理

FLC可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)直流有功功率,送端頻率偏差越過FLC死區(qū)時(shí),FLC迅速動作使得直流功率升高或降低,從而維持送端電網(wǎng)有功功率平衡、限制送端頻率偏差,傳統(tǒng)FLC控制框圖如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)FLC控制框圖Fig.1 Traditional FLC control block diagram

(1)

2 改進(jìn)FLC控制策略

在異步互聯(lián)后的直流輸電系統(tǒng)中,系統(tǒng)發(fā)生擾動時(shí),送端系統(tǒng)將產(chǎn)生不平衡功率,FLC需緊急調(diào)控有功功率,維持送端頻率穩(wěn)定。根據(jù)FLC的功率轉(zhuǎn)帶能力和不平衡功率ΔP之間的關(guān)系,將系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)分為以下兩種場景:1)自消納場景;2)非自消納場景。

2.1 功率轉(zhuǎn)帶場景分類

自消納場景:不平衡功率小于FLC的附加直流功率信號最大值,換流站可以通過FLC完全消納不平衡功率,短時(shí)間內(nèi)充分利用直流線路的過負(fù)荷能力實(shí)現(xiàn)不平衡功率的轉(zhuǎn)帶。在此場景下,受到FLC的限制作用,在經(jīng)歷短時(shí)間的頻率過載后,FLC將不平衡功率信號ΔP疊加到直流有功功率參考值Pref上,改變線路傳輸?shù)闹绷鞴β?從而迅速調(diào)節(jié)送端的不平衡功率,另一側(cè)交流系統(tǒng)仍然可以保持正常運(yùn)行。FLC輸出限幅由直流線路自身的過負(fù)荷能力決定。在這種情況下,不平衡功率應(yīng)小于FLC的最大可調(diào)有功功率,可以將其描述為

Ph≤ΔPFLC

(2)

公式中:Ph為不平衡功率;ΔPFLC為FLC附加直流功率信號最大值。

非自消納場景:不平衡功率大于FLC的附加直流功率信號最大值。系統(tǒng)發(fā)生直流閉鎖等故障時(shí),不平衡功率超過FLC的調(diào)節(jié)上限,換流站在FLC作用后,仍然無法完全消納不平衡功率。在這種情況下,應(yīng)控制FLC持續(xù)輸出最大附加功率修正信號,減小頻率失穩(wěn)造成的危害同時(shí)維持受端交流系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

Ph>ΔPFLC

(3)

從以上分析可以看出,系統(tǒng)受到擾動后,應(yīng)首先確定場景類型,判斷不平衡功率和FLC最大限幅功率的關(guān)系以及系統(tǒng)受擾動程度,分別設(shè)計(jì)FLC的優(yōu)化策略以提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行能力。以下將針對兩種場景下的FLC進(jìn)行策略優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2 不同場景下FLC控制策略的設(shè)計(jì)

如圖2、圖3所示,目前FLC有兩種控制結(jié)構(gòu),分別是采用一階慣性環(huán)節(jié)的控制器和采用比例積分環(huán)節(jié)的控制器。

圖2 比例積分FLC控制器Fig.2 Proportional integral FLC controller

圖3 一階慣性環(huán)節(jié)FLC控制器Fig.3 First-order inertial link FLC controller

在自消納場景下,設(shè)置積分環(huán)節(jié)可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和頻率振蕩,實(shí)現(xiàn)頻率的無差調(diào)節(jié)。此時(shí),FLC傳輸?shù)挠泄β蕯?shù)值為

(4)

因此,在自消納場景下采用傳統(tǒng)的FLC反向頻差模型可以使調(diào)頻具有更好的精度。

在電網(wǎng)出現(xiàn)大擾動時(shí)采用FLC進(jìn)行調(diào)頻的根本目的是限制電網(wǎng)最大頻率偏差。非自消納場景下,系統(tǒng)調(diào)頻策略啟動后,頻率恢復(fù)到FLC死區(qū)范圍內(nèi),FLC退出工作,此時(shí)相當(dāng)于系統(tǒng)切除負(fù)荷,在FLC的退出時(shí)刻,系統(tǒng)傳輸?shù)闹绷鞴β试礁邉t系統(tǒng)頻率再次失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)越大,若送端頻率再次升高越過FLC死區(qū),將出現(xiàn)FLC“二次動作”的問題,FLC采用PI控制時(shí),由于積分環(huán)節(jié)對輸入信號的積累,導(dǎo)致退出時(shí)的輸出功率大于只含有比例環(huán)節(jié)的FLC控制結(jié)構(gòu),系統(tǒng)頻率再度失穩(wěn)和FLC“二次動作”的風(fēng)險(xiǎn)更大。

為了讓FLC更好的解決直流斷線故障等大擾動帶來的頻率失穩(wěn)問題,在非自消納場景下,應(yīng)采取的優(yōu)化策略是去掉FLC的積分環(huán)節(jié),采用一階慣性環(huán)節(jié)FLC控制器。

2.3 AFLC控制策略設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型具有自適應(yīng)選擇控制結(jié)構(gòu)的直流頻率限制控制器AFLC,設(shè)計(jì)思路如下:AFLC可根據(jù)系統(tǒng)不平衡功率能否被FLC消納的兩種場景自動投入FLC的控制結(jié)構(gòu),從而更好地發(fā)揮調(diào)頻作用,設(shè)計(jì)的AFLC的控制框圖,如圖4所示。

圖4 自適應(yīng)FLC控制原理圖Fig.4 Adaptive FLC control schematic diagram

圖4中fH為AFLC設(shè)定的死區(qū)值,Δf是系統(tǒng)頻率偏差值,ΔPmax和ΔPmin是AFLC調(diào)節(jié)容量的上、下限值,KP為比例系數(shù),KI為積分系數(shù),ΔP是送端系統(tǒng)不平衡功率,ΔP和Pref分別為AFLC輸出的直流功率附加調(diào)節(jié)量與直流功率參考值,PL為直流傳輸功率實(shí)際值,f1是設(shè)定的擾動頻率界限值。

當(dāng)送端的不平衡功率ΔP小于AFLC的功率限幅且系統(tǒng)頻率偏差Δf小于設(shè)定的大擾動頻率界限值時(shí),AFLC采用比例積分控制器。當(dāng)送端系統(tǒng)的不平衡功率ΔP大于AFLC的最大功率限幅PFLC時(shí)或者頻率偏差Δf高于擾動頻率界限值時(shí),采用一階慣性環(huán)節(jié)FLC控制器。

2.4 AFLC與二次調(diào)頻協(xié)同配合策略

系統(tǒng)發(fā)生直流閉鎖等嚴(yán)重故障后,AFLC無法自主消納不平衡功率,AFLC和一次調(diào)頻協(xié)同動作且達(dá)到穩(wěn)定后,系統(tǒng)頻率可能仍與額定頻率存在一定偏差,此時(shí)需要啟動電網(wǎng)二次調(diào)頻,使電網(wǎng)頻率恢復(fù)到額定值。在AFLC與機(jī)組一次調(diào)頻配合后,為了提高系統(tǒng)二次調(diào)頻速度,可以利用AFLC繼續(xù)參與電網(wǎng)二次調(diào)頻控制。

根據(jù)發(fā)電機(jī)調(diào)頻原理,為了更好地實(shí)現(xiàn)AFLC與二次調(diào)頻的配合,需要類比確定AFLC在電網(wǎng)中所代表的單位調(diào)節(jié)功率和調(diào)差系數(shù),使得AFLC合理承擔(dān)有功功率。根據(jù)電力系統(tǒng)二次調(diào)頻特性,AFLC的單位調(diào)節(jié)功率KFLC為可定義為

(5)

公式中:Δf為系統(tǒng)實(shí)際頻率與額定頻率偏差量;ΔP為直流功率偏差量。

因此,AFLC的調(diào)差系數(shù)σFLC為

(6)

公式中:Δf*為系統(tǒng)實(shí)際頻率與額定頻率偏差量的標(biāo)幺值;ΔP*為直流功率偏差量的標(biāo)幺值;fN為電網(wǎng)額定頻率;PN為直流額定傳輸功率。

假設(shè)系統(tǒng)受到擾動后,系統(tǒng)有n臺發(fā)電機(jī)參與到二次調(diào)頻,直流FLC也參與二次調(diào)頻,采取無差調(diào)節(jié)法中的積差調(diào)節(jié)法,則有公式為

(7)

當(dāng)FLC參與系統(tǒng)二次調(diào)頻后,系統(tǒng)調(diào)頻方程為

(8)

公式中:ΔP*為系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)頻率偏差量的標(biāo)幺值。

在分析系統(tǒng)有功功率分配量時(shí),假定系統(tǒng)內(nèi)部頻率相等,則在電網(wǎng)二次調(diào)頻中,AFLC所承擔(dān)的功率標(biāo)幺值為

(9)

所以在參與二次調(diào)頻的過程中AFLC所承擔(dān)的電網(wǎng)二次調(diào)頻功率的實(shí)際值為

山風(fēng)比午間更加狂烈，呼嘯著，像一群怨魂，在天葬場的地面處游蕩。白鷲仍然沒有離去，它們中的一些盤旋在眾人的頭頂上空，另一些則站在天葬臺對面的高坡上，不時(shí)發(fā)出一聲聲令人揪心的悲鳴。

(10)

設(shè)定直流線路額定功率P′ref為

P′ref=Pref+ΔPFLC

(11)

公式中:Pref為二次調(diào)頻控制器動作前直流功率參考值;ΔPFLC為直流系統(tǒng)所承擔(dān)的電網(wǎng)二次調(diào)頻功率。

AFLC與系統(tǒng)二次調(diào)頻協(xié)同參與頻率恢復(fù)控制流程如圖5所示,當(dāng)電網(wǎng)受到擾動后,系統(tǒng)頻率偏差為Δf,電網(wǎng)一次調(diào)頻啟動,同時(shí)直流AFLC動作,改變直流線路功率傳輸值。當(dāng)一次調(diào)頻和AFLC協(xié)同動作結(jié)束后,若當(dāng)前電網(wǎng)頻率偏差Δf大于系統(tǒng)二次調(diào)頻啟動值,則啟動系統(tǒng)的二次調(diào)頻控制,水輪機(jī)組調(diào)頻器動作改變機(jī)組輸出功率,AFLC二次調(diào)頻控制器動作,改變直流傳輸功率參考值P′ref如公式(11),ΔPFLC求解過程如公式(8)所示。

圖5 AFLC參與頻率恢復(fù)控制流程圖Fig.5 Structure diagram of FLC participating in frequency recovery

3 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證AFLC在實(shí)際電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動后的頻率調(diào)控能力,基于Matlab/Simulink軟件搭建如圖6所示的云南電網(wǎng)楚穗雙回直流輸電系統(tǒng)仿真模型,本節(jié)仿真分析采用2017年云南電網(wǎng)豐大運(yùn)行方式。在直流A的送端換流站裝設(shè)FLC和AFLC,設(shè)置AFLC的系統(tǒng)頻率擾動界限值f1數(shù)值為±0.2 Hz,機(jī)組調(diào)速器一次調(diào)頻動作死區(qū)值為±0.05 Hz。FLC和AFLC其它的基本參數(shù)相同,如表1所示。

表1 FLC/AFLC仿真參數(shù)Tab.1 Simulation parameters of FLC/AFLC

圖6 云南電網(wǎng)楚穗雙回直流系統(tǒng)圖Fig.6 Chusui double circuit DC system diagram of Yunnan Power Grid

系統(tǒng)工作在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài),在t=0 s時(shí)分別對電網(wǎng)設(shè)置直流單級閉鎖故障和受端負(fù)荷下降,下面分別針對自消納和非自消納兩種工況進(jìn)行系統(tǒng)的頻率特性的仿真分析,以驗(yàn)證所提控制策略在實(shí)際系統(tǒng)中的的適用性,楚穗直流主要仿真參數(shù)如表2所示。

工況1 非自消納場景

驗(yàn)證云南電網(wǎng)異步互聯(lián)系統(tǒng)受到大擾動非自消納場景下所設(shè)計(jì)AFLC調(diào)頻策略的有效性,穩(wěn)態(tài)工作條件下總的直流傳輸功率是5 000 MW。通過直流A和直流B分別傳輸2 500 MW的有功功率。FLC可調(diào)節(jié)直流A傳輸?shù)挠泄β柿繛?00 MW。系統(tǒng)工作在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),送端通過直流A和B向受端傳輸5 000 MW的功率,在t=4.0 s時(shí),直流B發(fā)生閉鎖故障。圖7為直流B發(fā)生閉鎖故障后系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)特性的仿真。

表2 楚穗直流主要仿真參數(shù)Tab.2 Main simulation parameters of Chusui DC

圖7 直流B發(fā)生閉鎖故障的仿真波形Fig.7 Simulation waveform of DC B blocking fault

但是由圖7(a)、(b)可知,采用傳統(tǒng)PI控制的FLC由于退出時(shí)功率再次超過限幅,在系統(tǒng)故障3.6 s時(shí)發(fā)生“二次動作”,此時(shí),剛結(jié)束過負(fù)荷的直流線路再次進(jìn)入過負(fù)荷,電網(wǎng)頻率發(fā)生波動,FLC“二次動作”的發(fā)生不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。由圖7(a)、(b)可以看出采用改進(jìn)后的AFLC控制結(jié)構(gòu)時(shí),AFLC退出時(shí)系統(tǒng)功率未出現(xiàn)大的波動,有效防止了FLC發(fā)生“二次動作”。頻率穩(wěn)定速度和直流功率恢復(fù)過程均比采用傳統(tǒng)PI控制的FLC快2s左右。圖7(c)表明,由于直流功率波動小,采用改進(jìn)后的AFLC控制結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)電壓穩(wěn)定速度也將更快。

根據(jù)以上的仿真分析可知,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況下,系統(tǒng)發(fā)生大擾動時(shí),FLC可有效抑制系統(tǒng)頻率幅值,之后在FLC和一次調(diào)頻的協(xié)同調(diào)頻作用下系統(tǒng)的頻率逐漸恢復(fù)穩(wěn)定。采用改進(jìn)后的AFLC結(jié)構(gòu)可以有效避免FLC退出時(shí)“二次動作”的問題,并且改進(jìn)后的AFLC并未改變直流線路最大傳輸功率和電網(wǎng)最大頻率偏差,也未降低FLC對電網(wǎng)頻率偏差的調(diào)節(jié)作用。

工況2 自消納場景

驗(yàn)證自消納場景下設(shè)計(jì)的AFLC控制策略的有效性,設(shè)置楚穗直流仿真參數(shù)不變。在t=4.0 s時(shí)受端掉負(fù)荷300 MW。圖8為受端負(fù)荷掉負(fù)荷300 MW后系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)特性的仿真。

從圖8(a)中可以看出,當(dāng)受端減小負(fù)荷300 MW后,采用一階慣性環(huán)節(jié)的FLC和改進(jìn)FLC限制了系統(tǒng)頻率的升高,此后經(jīng)過FLC、AFLC和一次調(diào)頻對頻率的限制作用,頻率更快地恢復(fù)了穩(wěn)定,頻率峰值為50.2 Hz。同時(shí)從圖中可以看出,在系統(tǒng)受到小擾動時(shí),相比于采用一階慣性環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的FLC,AFLC采用PI控制結(jié)構(gòu),利用積分環(huán)節(jié)使得調(diào)頻精度更高,實(shí)現(xiàn)了頻率的無差調(diào)節(jié),送端頻率恢復(fù)到額定值。從圖8(b)、(c)可知,采用一階慣性環(huán)節(jié)和改進(jìn)直流AFLC控制時(shí),直流A傳輸功率和送端公共母線電壓分別在3.0 s和2.8 s恢復(fù)穩(wěn)定。

圖8 受端減小300MW負(fù)荷的送端頻率仿真波形Fig.8 Simulation waveform of sending end frequency for reducing 300MW load at receiving end

由此,在自消納場景下,采用兩種控制策略時(shí),對有功功率和電壓的恢復(fù)差別較小,但是采用改進(jìn)后的AFLC策略有著更好的調(diào)頻精度,經(jīng)過AFLC調(diào)控后的系統(tǒng)頻率更接近系統(tǒng)額定頻率。

工況3 FLC參與電網(wǎng)二次調(diào)頻控制

在云南電網(wǎng)楚穗雙回直流輸電系統(tǒng)發(fā)生直流B閉鎖故障12 s后,經(jīng)AFLC和一次調(diào)頻的協(xié)同調(diào)頻作用,系統(tǒng)頻率恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值50.1 Hz。為保證二次調(diào)頻靈敏動作和異步互聯(lián)系統(tǒng)送端的頻率安全,本文根據(jù)文獻(xiàn)[23]二次調(diào)頻啟動值的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則將二次調(diào)頻啟動值設(shè)置為±0.05 Hz,電網(wǎng)二次調(diào)頻控制在18 s后啟動。仿真結(jié)果如圖9和圖10所示,圖9中前12 s仿真結(jié)果與圖7中的仿真結(jié)果一致。18.0 s時(shí),經(jīng)過設(shè)定的延時(shí)環(huán)節(jié)后,系統(tǒng)二次調(diào)頻控制工作。在AFLC參與系統(tǒng)二次調(diào)頻后,直流傳輸功率和系統(tǒng)頻率均下降,在25 s時(shí),電網(wǎng)頻率和直流A傳輸功率恢復(fù)至額定值,系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。而僅采用傳統(tǒng)的二次調(diào)頻手段,電網(wǎng)頻率和直流A傳輸功率在30 s恢復(fù)穩(wěn)定。由仿真結(jié)果可知,利用AFLC參與到系統(tǒng)二次調(diào)頻控制,可以提高電網(wǎng)恢復(fù)到額定運(yùn)行頻率的速度,電網(wǎng)非額定頻率運(yùn)行的時(shí)間減少,電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性都大幅提高。

圖9 送端系統(tǒng)頻率圖Fig.9 Frequency diagram of sending end system

圖10 直流A傳輸功率圖Fig.10 DC A transmission power diagram

4 結(jié) 論

本文針對異步互聯(lián)后送端系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性差的問題,提出了一種自適應(yīng)的直流頻率限制器AFLC和AFLC參與系統(tǒng)二次調(diào)頻的配合策略,得出以下結(jié)論:

1)對于自消納場景,通過傳統(tǒng)的FLC增加功率輸出滿足功率缺額的控制方法,即利用FLC的功率轉(zhuǎn)帶能力自主消納不平衡功率,減小系統(tǒng)擾動的影響范圍,提高送端系統(tǒng)頻率恢復(fù)速度。

2)對于非自消納場景,通過改進(jìn)FLC的控制結(jié)構(gòu),去除FLC的積分環(huán)節(jié),控制FLC工作于最大功率輸出狀態(tài),并利用水電機(jī)組的一次調(diào)頻調(diào)節(jié)能力通過增載、減載調(diào)節(jié)送端功率,維持送端供電系統(tǒng)的功率平衡,可有效提高其安全穩(wěn)定運(yùn)行能力。

3)在一次調(diào)頻和FLC調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率的基礎(chǔ)上,提出了AFLC參與二次調(diào)頻后通過與電網(wǎng)自身調(diào)頻機(jī)組配合的策略,實(shí)現(xiàn)了更快速的電網(wǎng)頻率無差調(diào)節(jié),減少電網(wǎng)非額定頻率運(yùn)行的時(shí)間,提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。