基于储能系统控制的同步交直流系统稳定性改善方法.docx

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基于储能系统控制的同步交直流系统稳定性改善方法

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摘要：直流输电因其在经济性、交流故障隔离等方面的优势，成为了我国实现“全国联网、西电东送、北电南送”跨区电力资源优化战略的重要基础。在此背景下，研究针对交直流系统的安全控制策略十分必要。然而，相比于传统交流系统，交直流混联系统的稳定特性更加复杂，研究能够快速响应交直流复杂动态特性的紧急安全控制技术具备一定的挑战性。

关键词：储能系统;交直流同步互联系统;稳定性;改善方法;

引言

随着分布式可再生能源接入配电网的渗透率不断提高，配电系统运行中不确定性急剧增加，导致系统运行风险显著攀升。交直流混联配电系统通过多端的中低压柔性直流互联多个交流馈线，基于直流灵活的潮流控制与转供能力，大大增加了功率调节的柔性，同时通过互联运行，可确保实现对更大范围的分布式电源功率波动的分担以及提高系统N–1故障时的可靠性，在可再生能源接入及系统运行等各方面均具有独特优势，是目前智能配电领域发展的重要方向。但是多端柔性直流引入配电网后，由于互联的电压源换流器(voltagesourceconverter，VSC)运行模式复杂多样，同时交流和直流之间风险耦合影响，不同VSC运行控制模式下还存在截然不同的转供能力与运行范围，这些都使得含柔性直流的交直流混联配电系统在风险评估及运行优化控制方面面临新的严峻挑战.

1交直流混联电力系统储能容量优化配置

构建交直流混联电力系统模型

交直流混联电力系统模型可分为交流系统、直流电网以及换流站模型。交流系统基于模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter，MMC)实现与直流电网之间的联系。因此，交流系统模型里不仅存在和MMC直接连接的交流节点，还存在与其间接连接的交流节点。直流电网模型里存在的节点有3种，依次是和直流负载或电源直接连接的直流节点、和MMC直接连接的直流节点与中间直流节点.

1.2基于BESS模型的储能容量优化配置

约束条件.交直流混联电力系统优化配置并不属于简单的电源规划优化问题，必须符合系统和电站的工作约束、系统备用容量约束以及电池储能约束。1)系统功率均衡约束表示为∑MFf=1Qfzβfz+QLz=QLz(1++κ)(9)其中，QLz是z时刻系统的负荷值;Qfz、βfz分别表示机组f在z时刻的出力大小(开机时是1，关机时是0);、κ分别表示均衡约束系数与系统线损率。2)系统备用约束DG+Qbmax≥QLmax(1++κ)(1+As)(10)其中，QLmax是系统最大负荷值;DG表示系统原始装机容量;Qbmax表示电池储能系统(BatteryEnergyStorageSystem，BESS)的最大额定功率。

2直流系统运行过程中的常见问题

2.1直流系统运行过程中出现接地故障

在直流系统中，最常见的接地发生在运行期间，这主要是由于材料的质量，例如。b.如果在第二个回路中使用的绝缘材料不完善，可能会导致荒谬的错误。第二，外部影响通常发生在发电厂的施工现场，例如。b.由于进入带电电路而容易发生接地故障的昆虫；三是室外湿度对系统中金属构件的影响，如果室外空气湿度过高，可能会出现土壤问题。这是一个人不慎落入坏人之手或维护不当而造成的接地问题。接地端有三种类型:第一种是电阻性质接地，也称为金属接地，可再分为许多不同类型，例如。b.单个和多个接触。单一接触失败的可能性最小且最容易解决，而多极接触必须确定故障点。第二种接地是由另一个电源引起的接地问题。第三，由于设备连接不当，出现多极接地连接器。

2.2直流系统运行中的电池问题

发电厂通常有许多直流设备。电池组通常是一个备用电源，仅在断电时使用。电池充电状态原则上完好无损，只能通过科学合理的维护才能运行，以确保直流电源正常运行。电池组的主要问题包括:如果组成电池组的多个电池具有不同的容量和规格，则可能导致电池充电不均匀并危及电池寿命。第二，电池连接设计为总容量直接受其中一个电池容量的影响。其中三个是电池数量众多的电池，难以确定其容量，而且难以实现。

3直流系统双极短路故障保护策略

系统发生双极短路故障后，系统电流瞬间增大，断路器容量一定，当短路电流大到断路器无法开断时，需要一定的限流措施与断路器配合运行，实现故障保护。本文提出一种双极短路保护策略，即为限流电路与闭锁换流站跳闸相互配合运行的故障保护策略，即将限流电路装设在ＭＭＣ换流站正负极出口处，故障后先闭锁换流站、断路器跳闸，对线路进行检修，检修结束后解锁换流站，在解锁换流站前投入限流电阻，然后闭合断路器进行系统重启，系统重启同时退出限流电阻。

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