柔性直流和常規(guī)直流互聯(lián)輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略

王 曦 ，李興源 ，魏 巍 ，丁理杰

（1.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610000；2.四川大學(xué) 電氣信息學(xué)院，四川 成都 610065）

0 引言

高壓直流輸電技術(shù)根據(jù)采用電力電子換流器的類型可分為基于電網(wǎng)換相的常規(guī)直流輸電系統(tǒng)LCC-HVDC（Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current）和基于電壓源換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)VSC-HVDC（Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current）。 現(xiàn)階段，常規(guī)直流輸電技術(shù)已較為成熟，其電壓等級(jí)高、輸送容量大，主要用于遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸電或異步聯(lián)網(wǎng)。與常規(guī)直流相比，柔性直流控制更為靈活，其可以完成有功功率和無(wú)功功率的獨(dú)立控制，且對(duì)交流電網(wǎng)具有較好的動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力，非常適用于大規(guī)模新能源電能并網(wǎng)。與常規(guī)直流相比，柔性直流電壓等級(jí)較低，傳輸容量相對(duì)較?。?-8］。

根據(jù)柔性直流和常規(guī)直流各自的特點(diǎn)，在大規(guī)模新能源匯集和外送系統(tǒng)中，極有可能出現(xiàn)一種新型的柔性直流與常規(guī)直流互聯(lián)的輸電系統(tǒng)。對(duì)于柔性直流和常規(guī)直流同時(shí)存在的混合輸電系統(tǒng)，已有較多文獻(xiàn)進(jìn)行了研究，主要關(guān)于2種直流的運(yùn)行特性、相互間的影響以及故障后的恢復(fù)策略等［9-13］。文獻(xiàn)［9］研究了無(wú)源網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)VSC-HVDC啟動(dòng)LCCHVDC的方法，并設(shè)計(jì)了雙饋入直流輸電系統(tǒng)（Double-Infeed HVDC）控制策略，使整個(gè)輸電系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和故障恢復(fù)能力；文獻(xiàn)［10］定量分析了VSCHVDC對(duì)LCC-HVDC的影響，結(jié)果表明VSC-HVDC可以有效提高LCC-HVDC的最大有功功率傳輸，減小暫態(tài)過(guò)電壓，降低LCC-HVDC換相失敗風(fēng)險(xiǎn)。

上述研究主要針對(duì)VSC-HVDC和LCC-HVDC并聯(lián)饋入型結(jié)構(gòu)，本文則著重研究VSC-HVDC和LCC-HVDC互聯(lián)輸電系統(tǒng)，這種輸電系統(tǒng)主要用于大規(guī)模新能源的匯集及外送，而新能源基地通常交流強(qiáng)度較弱。因此，本文著重考慮送端系統(tǒng)可能存在的功率不平衡問(wèn)題，提出2種直流間的協(xié)調(diào)策略，充分利用直流系統(tǒng)可控性強(qiáng)、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，有效提升整個(gè)輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

1 VSC-HVDC和LCC-HVDC互聯(lián)輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

為了研究方便，將VSC-HVDC與LCC-HVDC串聯(lián)輸電系統(tǒng)簡(jiǎn)化為圖1所示結(jié)構(gòu)。其中，VSC-HVDC由于可控性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力好，通常被用于大規(guī)模風(fēng)電、光伏基地本地電能的并網(wǎng)和匯集，而LCCHVDC由于送電規(guī)模大、輸送距離遠(yuǎn)，被用于大規(guī)模功率由電源基地到受端負(fù)荷的輸送。

本文所研究的VSC-HVDC與LCC-HVDC互聯(lián)輸電系統(tǒng)包括以下重要特點(diǎn)。

（1）功率流向。通過(guò)VSC-HVDC將新能源進(jìn)行匯集，并和本地交流電網(wǎng)共同為L(zhǎng)CC-HVDC外送直流供電。

（2）交流強(qiáng)度。由于新能源基地常常位于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為薄弱的地區(qū)，因此本文研究的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中所考慮的本地電網(wǎng)為弱交流系統(tǒng)。

（3）地理位置分布。由于功率匯集的主要目的在于外送，因此考慮VSC-HVDC傳輸功率不再經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離交流網(wǎng)絡(luò)傳輸，即VSC-HVDC逆變站與LCC-HVDC整流站位置較近。

（4）VSC-HVDC送端所聯(lián)交流系統(tǒng)有功調(diào)節(jié)能力。由于在新能源電廠參與電網(wǎng)功率調(diào)節(jié)領(lǐng)域已有較多研究成果［14-15］，因此本文認(rèn)為VSC-HVDC送端所聯(lián)交流系統(tǒng)是具有有功調(diào)節(jié)能力的。

若2種直流輸電系統(tǒng)均采用常規(guī)控制器，則整個(gè)送出系統(tǒng)中功率的平衡主要依靠本地弱交流電網(wǎng)，而新能源出力隨機(jī)性較強(qiáng)，僅僅依靠弱交流電網(wǎng)的調(diào)節(jié)難以保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定裕度。因此，本文從有功平衡及無(wú)功平衡兩方面考慮，設(shè)計(jì)能提高送出系統(tǒng)區(qū)域1內(nèi)穩(wěn)定性的VSC-HVDC及LCC-HVDC附加控制策略。

圖1 柔性直流和常規(guī)直流互聯(lián)輸電系統(tǒng)Fig.1 Interconnected transmission system of LCC-HVDC and VSC-HVDC

2 VSC-HVDC和LCC-HVDC有功附加控制器設(shè)計(jì)

本文所研究的輸電系統(tǒng)中2種直流系統(tǒng)的基本控制策略分別為：LCC-HVDC整流側(cè)采用定電流控制，逆變側(cè)采用定熄弧角控制；VSC-HVDC整流側(cè)采用定有功功率及定交流電壓控制，逆變側(cè)采用定直流電壓和定無(wú)功功率控制。

2.1 有功附加控制器設(shè)計(jì)

忽略功率傳輸過(guò)程中的損耗，正常運(yùn)行情況下，根據(jù)功率平衡，有：

其中，PLCC為 LCC-HVDC外送功率；PVSC為 VSCHVDC向區(qū)域1中注入的功率；PG為本地電網(wǎng)向區(qū)域1注入的功率。LCC-HVDC和VSC-HVDC在采用常規(guī)控制器時(shí)保持有功功率恒定。因此，當(dāng)區(qū)域1內(nèi)出現(xiàn)有功功率不平衡時(shí)，系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定只能依靠本地電網(wǎng)PG的調(diào)節(jié)。如果本地系統(tǒng)的調(diào)頻能力較小，會(huì)導(dǎo)致功率波動(dòng)情況下系統(tǒng)頻率偏差過(guò)大甚至頻率失穩(wěn)，則這種情況下系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性難以得到保證。基于此，提出LCC-HVDC及VSC-HVDC有功附加控制器，以提升送出系統(tǒng)有功功率平衡能力，維持頻率穩(wěn)定。附加控制器結(jié)構(gòu)框圖如圖2和圖3 所示［16-17］。

圖2 常規(guī)直流有功附加控制器Fig.2 Active power supplementary controller of LCC-HVDC

圖3 柔性直流有功附加控制器Fig.3 Active power supplementary controller of VSC-HVDC

圖2和圖3中2種直流系統(tǒng)主控制器分別為L(zhǎng)CC-HVDC的定電流控制器以及VSC-HVDC的定有功功率控制器。在附加控制器中，Δf為區(qū)域1內(nèi)的頻率偏差信號(hào)，Δf=f-fref，K1、K2分別為附加控制器參數(shù)。為了避免附加控制器頻繁動(dòng)作，附加控制器還設(shè)置有死區(qū)環(huán)節(jié)。加入附加控制器后，2種直流系統(tǒng)的有功-頻率特性如圖4所示。

圖4 加入有功附加控制器后的有功-頻率特性Fig.4 Active power-frequency characteristic of HVDC with supplementary controller

在本地電網(wǎng)、LCC-HVDC、VSC-HVDC均進(jìn)行功率調(diào)節(jié)的情況下，當(dāng)注入?yún)^(qū)域1的功率存在波動(dòng)ΔP時(shí)，有：

其中，KG、KLDC、KVDC分別為電網(wǎng)、LCC-HVDC 以及VSC-HVDC的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)，其值等于各自有功變化量與頻率變化量之比的絕對(duì)值?？梢钥闯?，有功附加控制的引入可以有效提升系統(tǒng)有功功率平衡能力，減小系統(tǒng)頻率波動(dòng)。

2.2 有功附加控制器的協(xié)調(diào)策略及工作原理

為簡(jiǎn)化分析，本地電網(wǎng)中僅考慮發(fā)電機(jī)調(diào)速器的功率調(diào)節(jié)能力，設(shè)調(diào)速器動(dòng)作死區(qū)為［-Δf0，Δf0］，LCC-HVDC 有功附加控制動(dòng)作死區(qū)為［-Δf1，Δf1］，VSC-HVDC 有功附加控制器動(dòng)作死區(qū)為［-Δf2，Δf2］。

為了使設(shè)計(jì)的有功附加控制器協(xié)調(diào)工作，設(shè)置Δf0＜Δf1＜Δf2，則系統(tǒng)的有功功率調(diào)節(jié)可分為以下幾個(gè)階段。

階段1：系統(tǒng)功率平衡，即PLCC=PVSC+PG，頻率保持穩(wěn)定。

階段2：系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)不平衡功率，此不平衡功率可能來(lái)自本地電網(wǎng)負(fù)荷的增減、VSC送出功率的變化或者其他故障。假設(shè)本地電網(wǎng)失部分負(fù)荷，則區(qū)域1內(nèi)出現(xiàn)過(guò)剩功率ΔP，系統(tǒng)頻率增加。

階段3：頻率偏差超過(guò)Δf0時(shí)，發(fā)電機(jī)調(diào)速器開(kāi)始作用，減小出力ΔPA以平衡缺失負(fù)荷ΔP，若系統(tǒng)可以穩(wěn)定在新的平衡點(diǎn) f，f∈［50 Hz- Δ f1，50 Hz+Δ f1］，說(shuō)明負(fù)荷波動(dòng)可由本地電網(wǎng)平衡，直流功率附加控制器不啟動(dòng)。

階段4：若本地發(fā)電機(jī)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)頻率超過(guò)50 Hz+Δf1，說(shuō)明功率波動(dòng)難以被本地電網(wǎng)平衡，則LCC-HVDC有功附加控制器啟動(dòng)。附加控制器根據(jù)區(qū)域1內(nèi)頻率偏差調(diào)整整流側(cè)電流整定值，增大LCC-HVDC有功功率傳輸容量，以平衡區(qū)域1內(nèi)的過(guò)剩功率。若此階段系統(tǒng)頻率可以穩(wěn)定在f∈［50 Hz-Δf2，50 Hz+Δf2］，則 VSC-HVDC 有功附加控制不啟動(dòng)。

階段5：若在本地電網(wǎng)和LCC-HVDC有功附加控制器作用下頻率依然上升超過(guò)50 Hz+Δf2，VSCHVDC有功附加控制器啟動(dòng)。根據(jù)其有功-頻率特性曲線，區(qū)域1頻率上升時(shí)，VSC-HVDC在附加控制器作用下減小輸送容量，進(jìn)一步平衡區(qū)域1內(nèi)的過(guò)剩功率。

當(dāng)系統(tǒng)的不平衡功率消失時(shí)，各有功附加控制器的退出過(guò)程與上述5個(gè)階段時(shí)序相反，VSCHVDC附加控制首先退出，LCC-HVDC附加控制隨后退出。系統(tǒng)頻率從升高到恢復(fù)的整個(gè)過(guò)程中控制器的投切時(shí)序關(guān)系如圖5所示。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)功率缺額時(shí)的分析與上述5個(gè)階段類似，各控制器投切過(guò)程示意圖與圖5關(guān)于t軸對(duì)稱，此處不再贅述。

圖5 有功附加控制器隨頻率變化動(dòng)作時(shí)序圖Fig.5 Action sequence of active power supplementary controller according to frequency deviation

3 VSC-HVDC與LCC-HVDC無(wú)功功率協(xié)調(diào)

LCC-HVDC在傳輸有功功率的同時(shí)，會(huì)消耗相當(dāng)于40%～60%有功容量的無(wú)功功率，這部分功率通常由換流站的無(wú)功補(bǔ)償裝置及濾波器提供。因此，當(dāng)LCC-HVDC進(jìn)行有功功率調(diào)節(jié)時(shí)（輸送有功功率變化時(shí)），為了維持換流站母線電壓，無(wú)功補(bǔ)償裝置和濾波器需要進(jìn)行相應(yīng)的投切。無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切是一種階梯式不連續(xù)的調(diào)節(jié)方式，頻繁投切濾波器不僅影響其自身壽命，更可能引起電壓的大幅度波動(dòng)。

在VSC-HVDC與LCC-HVDC串聯(lián)系統(tǒng)中，由于VSC-HVDC具備無(wú)功控制能力，且其逆變站地理位置距離LCC-HVDC整流站較近，因此可以通過(guò)VSC-HVDC的無(wú)功調(diào)節(jié)能力在LCC-HVDC進(jìn)行有功功率調(diào)節(jié)時(shí)為其提供無(wú)功支撐，起到穩(wěn)定LCCHVDC整流側(cè)換流母線電壓的作用。VSC-HVDC的這種調(diào)節(jié)方式相當(dāng)于起到了靜止無(wú)功補(bǔ)償器（STATCOM）的作用，可以避免LCC-HVDC整流側(cè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的頻繁投切。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在VSC-HVDC逆變側(cè)增加無(wú)功附加控制器，控制器如圖6所示。

圖6 柔性直流無(wú)功附加控制器Fig.6 Reactive power supplementary controller of VSC-HVDC

圖6 中，ΔU=U-Uref，Uref和 U 分別為 LCC-HVDC整流側(cè)換流母線參考電壓和實(shí)際電壓；Kv為無(wú)功附加控制器比例系數(shù)。當(dāng)LCC-HVDC換流母線電壓偏差 ΔU 越過(guò)死區(qū)［-ΔU0，ΔU0］時(shí)，無(wú)功附加控制器啟動(dòng)。若實(shí)際電壓小于參考電壓，VSC-HVDC按一定比例輸出無(wú)功功率，反之，VSC-HVDC吸收無(wú)功功率。此外，為保證無(wú)功調(diào)節(jié)不影響有功功率的傳輸，對(duì)附加控制器輸出設(shè)置限幅環(huán)節(jié)。VSC-HVDC的無(wú)功-電壓特性見(jiàn)圖7。

圖7 柔性直流無(wú)功-電壓特性Fig.7 Reactive power-voltage characteristic of VSC-HVDC

VSC-HVDC無(wú)功附加控制器工作原理如下。

當(dāng)LCC-HVDC進(jìn)行有功調(diào)節(jié)，外送有功功率增加ΔP時(shí)，其換流站相應(yīng)地需要增加無(wú)功功率ΔQ，若保持換流站內(nèi)無(wú)功補(bǔ)償裝置不投切，則換流母線電壓下降ΔU，當(dāng)電壓跌落超過(guò)VSC-HVDC無(wú)功附加控制器死區(qū)時(shí)，VSC-HVDC調(diào)節(jié)逆變側(cè)定無(wú)功功率控制器整定值，增大無(wú)功功率輸出，維持LCCHVDC換流站母線電壓穩(wěn)定。當(dāng)LCC-HVDC外送有功功率減少時(shí)，通過(guò)類似的分析可知VSC-HVDC無(wú)功附加控制器同樣可以維持LCC-HVDC換流站母線電壓水平。

當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存在過(guò)剩功率時(shí)，各有功、無(wú)功附加控制器動(dòng)作時(shí)序如圖8所示。從上述分析可知，本文設(shè)計(jì)的VSC-HVDC和LCC-HVDC有功、無(wú)功附加控制器并不是單獨(dú)存在的，兩者協(xié)調(diào)配合可以有效提高送端系統(tǒng)頻率及電壓穩(wěn)定性。

圖8 有功-無(wú)功附加控制器隨頻率、電壓變化動(dòng)作時(shí)序圖Fig.8 Action sequence of active and reactive power supplementary controllers according to frequency and voltage deviation

4 仿真驗(yàn)證

為驗(yàn)證本文所提VSC-HVDC與LCC-HVDC協(xié)調(diào)控制策略的有效性，在仿真軟件PSCAD／EMTDC中搭建如圖1所示的系統(tǒng)，其中LCC-HVDC采用單極輸電方式。本地電網(wǎng)由7臺(tái)參數(shù)相同的發(fā)電機(jī)構(gòu)成，系統(tǒng)主要參數(shù)見(jiàn)表1—3（表3中電抗為標(biāo)幺值）。

表1 LCC-HVDC主要參數(shù)Table 1 Main parameters of LCC-HVDC

表2 VSC-HVDC主要參數(shù)Table 2 Main parameters of VSC-HVDC

表3 發(fā)電機(jī)調(diào)速器主要參數(shù)Table 3 Main parameters of dynamo governor

正常運(yùn)行時(shí)，交流系統(tǒng)電壓345 kV，頻率50 Hz，本地電網(wǎng)出力600MW，VSC-HVDC輸送容量400MW，兩者共同向LCC-HVDC供電，LCC-HVDC傳輸容量1000 MW，區(qū)域1內(nèi)功率平衡，系統(tǒng)頻率保持穩(wěn)定。正常狀況下的仿真結(jié)果如圖9所示。圖中，f為區(qū)域1頻率信號(hào)。

圖9 正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)頻率及輸送功率Fig.9 Frequency and power flow of system during normal operation

為驗(yàn)證本文所提LCC-HVDC和VSC-HVDC功率附加控制器的效果，仿真設(shè)置2 s時(shí)VSC-HVDC輸送容量由400 MW降低至250 MW。VSC-HVDC和LCC-HVDC均無(wú)附加控制時(shí)，仿真結(jié)果如圖10所示。

圖10 無(wú)附加控制時(shí)的仿真結(jié)果Fig.10 Simulative results of system without supplementary controllers

由圖10可以看出，VSC-HVDC輸送功率減小后，區(qū)域1內(nèi)出現(xiàn)150 MW功率缺額。由于LCCHVDC、VSC-HVDC均采用定功率輸送，因此功率缺額全部由本地電網(wǎng)承擔(dān)，而本地電網(wǎng)強(qiáng)度較小，調(diào)節(jié)容量有限，因此系統(tǒng)頻率持續(xù)下降，最終崩潰。

在LCC-HVDC和VSC-HVDC中加入有功附加控制器，控制器主要參數(shù)如表4所示，仿真結(jié)果如圖11所示。

由圖11可以看出，加入附加控制器后系統(tǒng)可以保持穩(wěn)定，頻率最終維持在49.43 Hz左右。這是因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)頻率下降時(shí)，LCC-HVDC和VSC-HVDC共同作用，通過(guò)調(diào)節(jié)自身傳輸容量與本地電網(wǎng)一起平衡區(qū)域1內(nèi)的功率缺額。系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，本地電網(wǎng)出力由原來(lái)的 600 MW 變?yōu)?692.5 MW，增加出力92.5 MW；LCC-HVDC輸送容量由 1 000 MW 變?yōu)?65 MW，減少外送35 MW；VSC-HVDC輸送容量由250 MW 增加至 272.5 MW，增加輸送 22.5 MW。 在有功附加控制器作用下，本地電網(wǎng)、LCC-HVDC、VSC-HVDC共同承擔(dān)了系統(tǒng)150 MW的功率缺額，保證系統(tǒng)的功率平衡，提升了穩(wěn)定性。

進(jìn)一步分析各控制器動(dòng)作時(shí)序，LCC-HVDC和VSC-HVDC有功附加控制器輸出如圖12所示（圖中uL和 uV為標(biāo)幺值）。 可以看出，在 2.0～ 2.2 s的功率不平衡初始階段，兩附加控制器均未動(dòng)作，系統(tǒng)依靠本地電網(wǎng)進(jìn)行功率平衡。當(dāng)頻率偏差超過(guò)LCC-HVDC有功附加控制器動(dòng)作死區(qū)后，依靠本地電網(wǎng)難以保證頻率在合理范圍內(nèi)，LCC-HVDC附加控制器首先動(dòng)作。 2.2～2.5 s，LCC-HVDC 有功附加控制投入后頻率依然下降，超過(guò)VSC-HVDC有功附加控制動(dòng)作死區(qū)，VSC-HVDC有功附加控制器開(kāi)始動(dòng)作。最終，本地電網(wǎng)、LCC-HVDC及VSC-HVDC共同配合，使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。

值得注意的是，VSC-HVDC和LCC-HVDC附加控制對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)不平衡功率的補(bǔ)償量主要取決于兩者輸入頻率偏差信號(hào)動(dòng)作死區(qū)以及各自頻率調(diào)節(jié)系數(shù)KLDC、KVDC的設(shè)置。若希望VSC-HVDC盡量保證自身功率傳輸，不參與功率平衡，可以增大 LCC-HVDC調(diào)節(jié)系數(shù)KLDC，減小本身調(diào)節(jié)系數(shù)KVDC，增大本身輸入信號(hào)頻率偏差死區(qū)范圍。

無(wú)功功率協(xié)調(diào)配合方面，若VSC-HVDC逆變側(cè)僅采用常規(guī)定無(wú)功功率為0 Mvar，在進(jìn)行有功功率平衡的同時(shí)，LCC-HVDC整流側(cè)換流母線電壓及VSC-HVDC逆變側(cè)輸出無(wú)功功率如圖13所示。圖中uLCC為L(zhǎng)CC-HVDC整流側(cè)換流母線電壓，QVSC為VSC-HVDC逆變側(cè)輸出無(wú)功功率。

表4 有功附加控制器參數(shù)Table 4 Parameters of active power supplementary controller

圖11 柔性直流和常規(guī)直流配備有功附加控制時(shí)仿真結(jié)果Fig.11 Simulative results of VSC-HVDC and LCCHVDC with active power supplementary controllers

圖12 常規(guī)直流及柔性直流有功附加控制器輸出Fig.12 Outputs of active power supplementary controllers for LCC-HVDC and VSC-HVDC

圖13 柔性直流無(wú)無(wú)功附加控制器時(shí)仿真結(jié)果Fig.13 Simulative results of VSC-HVDC without reactive power supplementary controller

從圖13中可以看出，在有功平衡的過(guò)程中VSC-HVDC逆變側(cè)輸出無(wú)功一直保持為0 Mvar，不考慮LCC-HVDC換流站本身無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切，2.2 s后LCC-HVDC有功功率輸送容量減小，而系統(tǒng)無(wú)功并沒(méi)有相應(yīng)地變化，因此LCC-HVDC整流側(cè)換流母線電壓升高至362 kV。

由于VSC-HVDC逆變站離LCC-HVDC整流站位置較近，因此可以發(fā)揮VSC-HVDC無(wú)功調(diào)節(jié)的能力，在其常規(guī)定無(wú)功控制器基礎(chǔ)上增加無(wú)功附加控制器，以減小LCC-HVDC整流側(cè)換流母線電壓波動(dòng)。加入無(wú)功附加控制器后，仿真結(jié)果如圖14所示。

圖14 柔性直流有無(wú)功附加控制器時(shí)仿真結(jié)果Fig.14 Simulative results of VSC-HVDC with reactive power supplementary controller

由圖14可以看出，增加無(wú)功附加控制器后，當(dāng)LCC-HVDC整流側(cè)電壓升高時(shí)，VSC-HVDC逆變側(cè)吸收多余無(wú)功功率，以保證電壓穩(wěn)定在額定運(yùn)行點(diǎn)。通過(guò)VSC-HVDC無(wú)功附加控制器的作用，LCCHVDC整流側(cè)換流母線電壓最大幅值為358 kV，相比沒(méi)有無(wú)功附加控制時(shí)減小4 kV，有效減小了LCCHVDC整流側(cè)換流母線電壓的波動(dòng)。

上述仿真說(shuō)明本文所提的LCC-HVDC與VSCHVDC有功附加控制可以共同提高系統(tǒng)有功平衡能力，同時(shí)VSC-HVDC無(wú)功附加控制器可以有效配合LCC-HVDC的有功功率調(diào)整，維持其換流母線的電壓水平。

5 結(jié)論

a.本文針對(duì)一種新型的LCC-HVDC與VSCHVDC互聯(lián)輸電系統(tǒng)，分別設(shè)計(jì)了LCC-HVDC和VSC-HVDC有功附加控制器。通過(guò)有功附加控制器改變直流的輸送容量，可以有效提升系統(tǒng)有功功率平衡能力，改善頻率穩(wěn)定性。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置合適的死區(qū)和控制器參數(shù)，可以使平衡功率在LCC-HVDC和VSC-HVDC之間合理分配，使兩者協(xié)調(diào)運(yùn)行。

b.考慮到LCC-HVDC本身不具備無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力，本文還設(shè)計(jì)了VSC-HVDC無(wú)功附加控制器。當(dāng)LCC-HVDC改變輸送容量以維持系統(tǒng)內(nèi)有功功率平衡時(shí)，VSC-HVDC無(wú)功控制器發(fā)出／吸收無(wú)功功率，起到STATCOM的作用，以改善LCC-HVDC整流側(cè)換流母線電壓穩(wěn)定性。仿真表明本文設(shè)計(jì)的附加控制器對(duì)LCC-HVDC與VSC-HVDC互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)的有功、無(wú)功平衡具有較好的控制效果。

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