[发明专利]一种储能MMC-同步机并联供电系统的暂态稳定提升方法

说明书

本发明公开了一种储能MMC‑同步机并联供电系统的暂态稳定提升方法，该方法在故障期间采用广域测量系统获得同步机的转子角频率并传送至MMC，据此计算同步机功角与MMC的并网点电压的实时相位差，并根据相位差调整MMC的注入有功、无功电流分量。本发明能够使得储能MMC工作在有利于并联系统暂态稳定的区域，提升系统的暂态稳定性；本发明不改变MMC原本的内、外环控制器结构，稳态运行期间的控制策略不受影响。在使用本发明方法后，相比传统的MMC故障穿越策略，储能MMC‑同步机并联供电系统故障期间同步机功角摆开减小，临界切除时间增大，暂态功角失稳风险降低，提高了供电系统的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，具体涉及一种储能MMC-同步机并联供电系统的暂态稳定提升方法。

背景技术

随着电力电子器件的高速发展，基于电压源型换流器的柔性直流输电(voltagesource converter based high voltage direct current，VSC-HVDC)技术也得到广泛应用。相较基于半控型器件的传统直流系统，VSC-HVDC具有控制灵活、不需要电网提供换相电压、可独立控制有功功率及无功功率、可以为无源网络提供同步交流电源支撑等优势，且具有向无源网络供电、可独立控制有功功率及无功功率、能灵活地实现潮流反转等优点，在新能源并网、交流大电网之间互联、海上风电接入、直流配电网等场景中应用广泛，发展前景巨大。其中模块化多电平换流器MMC凭借其谐波分量较少，不需要应用功率器件串联技术等优势，成为了大规模新能源基地并网中首选的电压源换流器。与此同时，MMC-HVDC作为重要的非同步机电源，在未来电力系统中能够替代同步机电源向系统中供电。

MMC-HVDC作为非同步机电源时，主要有跟网型和构网型两种典型控制策略。跟网型MMC通常采用电流矢量控制，外环控制器实现有功/无功量的解耦控制，有功控制环通常定有功功率，无功环可以采用定无功功率/交流电压控制策略，采用锁相环(phase lockedloop，PLL)跟踪并网点电压，实现与有源电网的同步。当MMC配备储能装置时，其既能采用跟网型控制也能采用构网型控制，并且能够在储能装置容量范围内具备有功、无功的吞吐能力，因此储能MMC在并网运行、向无源网络供电等应用场景中灵活性更强。

随着电能需求的增长、环保压力的增大，对清洁能源的需求不断上升，未来传统同步机电源的主导地位将被打破；随着同步机电源逐渐被非同步机电源取代，具备四象限运行能力的储能MMC具备更加广阔的应用前景。现有MMC故障穿越策略中，最常用的两种策略是：①故障期间MMC向系统全部注入无功电流[S.De Rijcke,H.Ergun and D.Van Hertem,et al,Grid Impact of Voltage Control and Reactive Power Support by WindTurbines Equipped With Direct-Drive Synchronous Machines,IEEETrans.Sustain.Energy,vol.3,no.4,pp.890-898,Oct.2012]；②故障期间根据MMC的并网阻抗角调整MMC的注入有功、无功电流分量[MA S,GENG H and LIU L,et al.Grid-Synchronization Stability Improvement of Large Scale Wind Farm During SevereGrid Fault[J].IEEE Trans.Power Syst.2018,33(1):216-226]。

上述两种故障穿越策略主要用于提升MMC自身的并网暂态稳定性，然而，在储能MMC-同步机并联供电系统中，其可能无法发挥储能MMC的有功吞吐能力，不利于提升系统的暂态稳定。因此，需要另外研究储能MMC-同步机并联供电系统暂态稳定提升策略，以实现未来储能MMC-同步机并联供电系统稳定可靠地运行。

发明内容