送出系统

±400kV海上风电柔性直流输电系统为江苏如东黄沙洋海域三个海上风电场的直流送出系统，该输电系统包括海上和陆上换流站及两站间连接的直流海缆，海上换流站交流侧6回220kV海缆出线，陆上换流站交流侧1回500kV出线，系统直流电压±400kV，直流电流1375A，直流出线1回，承担黄沙洋海域H6（400MW）、H8（300MW）及H10(400MW)三个风电场共1100MW总装机规模的电力输送。本技术产品自2018年开始研究，2021年正式投运，系世界上在运容量最大、电压等级最高的海上风电柔性直流输电系统，系统设计可靠性大于98.51%，系统损耗小于2%，各项性能指标处于世界领先水平，经济社会效益显著。

基于阻抗分析方法，以模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）环流控制为研究重点，对海上风电经柔直送出系统的稳定性影响展开深入研究。首先，采用谐波线性化的方法建立了柔直换流站与海上风电场的阻抗模型，进而推导了计及频率耦合效应的海上风电经柔直送出系统的阻抗模型。其次，基于阻抗稳定判据，揭示了环流控制对MMC阻抗及柔直送出系统稳定性的影响，进而提出了一种基于环流环节的MMC阻抗重塑控制方案。最后，通过RT-LAB硬件在环实时仿真系统，验证了稳定性分析结果的正确性和阻抗塑造方案的可行性。

在新能源孤岛经柔直送出系统中，通过投入等容量分组交流耗能电阻可实现故障穿越期间系统盈余功率的消纳。当单组耗能电阻功率过大时，会对系统造成严重冲击。因此，提出了一种基于进制转换的非等容量交流耗能电阻优化配置方法及其投切策略。首先，分析了等容量分组交流耗能电阻的动作特性。然后，为柔直系统配置单组容量各不相同但总容量与柔直系统容量相等的多组交流耗能电阻，并对不同容量的耗能电阻进行组合，以获得不同的耗能功率。最后，在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建并网模型进行验证。仿真结果表明，采用该方法及投切策略提高了耗能电阻的投切精度，降低了对系统的冲击，缩短了故障恢复时间，实现了对故障穿越期间盈余功率的精准消纳。

目前柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案，而整流站采用DRU（二极管不控整流单元）可以进一步提升直流系统的经济性和可靠性。因此提出基于构网型风电机组和DRU的海上风电交流系统稳态潮流计算方法。描述了基于DRU的海上风电并网系统拓扑结构，介绍了风电机组采用Q-f（无功功率-频率）下垂控制的构网型控制策略，提出了稳态潮流计算方法。该方法根据DRU换流站交流母线的无功功率不平衡量来进行潮流迭代，并计及构网型风电机组的Q-f下垂控制特性。在海上风电低频交流汇集送出系统和海上风电中频交流汇集直流送出系统中，分析了基于构网型风电机组和DRU的海上风电交流系统的稳态运行特性，验证了所提方法的有效性。

在新能源孤岛经柔直送出系统中，通过投入等容量分组交流耗能电阻可实现故障穿越期间系统盈余功率的消纳。当单组耗能电阻功率过大时，会对系统造成严重冲击。因此，提出了一种基于进制转换的非等容量交流耗能电阻优化配置方法及其投切策略。首先，分析了等容量分组交流耗能电阻的动作特性。然后，为柔直系统配置单组容量各不相同但总容量与柔直系统容量相等的多组交流耗能电阻，并对不同容量的耗能电阻进行组合，以获得不同的耗能功率。最后，在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建并网模型进行验证。仿真结果表明，采用该方法及投切策略提高了耗能电阻的投切精度，降低了对系统的冲击，缩短了故障恢复时间，实现了对故障穿越期间盈余功率的精准消纳。

二极管不控整流单元作为海上风电送出系统的整流侧器件是海上风电领域的技术热点。二极管不控整流一般选择多重化整流电路，以12脉波整流电路居多。通过对多重化整流电路中的12脉波整流电路和24脉波整流电路的串联多重联结和并联多重联结分别进行理论分析，研究其交流侧电流和直流侧电压的谐波特性，得出其谐波次数与谐波幅值的计算方法，求出电流谐波总畸变率和电压纹波因数。对比分析12脉波整流电路和24脉波整流电路的特性，探讨将24脉波整流电路应用于二极管不控整流单元的可行性，并基于PSCAD/EMTDC进行了仿真验证。

对于新能源经柔直送出系统，新能源控制器与柔直控制器参数匹配不佳会引起次/超同步振荡问题。为此，采用了基于VSG（虚拟同步发电机）控制的开环策略，取消了传统闭环控制方式下的内、外环及锁相环节，优化了柔直的阻抗特性，降低了与新能源的次/超同步振荡风险，同时适应孤岛与联网的运行方式。针对开环控制自身特性存在双极功率不平衡及故障后短路电流过高的问题，相应提出了双极功率平衡及故障穿越策略，并基于RTDS仿真验证了所提VSG控制及故障穿越策略的有效性。

对于新能源经柔直送出系统，新能源控制器与柔直控制器参数匹配不佳会引起次/超同步振荡问题。为此，采用了基于VSG（虚拟同步发电机）控制的开环策略，取消了传统闭环控制方式下的内、外环及锁相环节，优化了柔直的阻抗特性，降低了与新能源的次/超同步振荡风险，同时适应孤岛与联网的运行方式。针对开环控制自身特性存在双极功率不平衡及故障后短路电流过高的问题，相应提出了双极功率平衡及故障穿越策略，并基于RTDS仿真验证了所提VSG控制及故障穿越策略的有效性。

有研究表明，多机系统发生SSO（次同步振荡）时，机组间具有相近扭振频率。为此，分析了相近频率机组轴系间的交互影响，及系统串补度、机组间电气距离和相近扭振频率对次同步振荡的作用机理。首先，基于特征矩阵，推导两台火电机组并列送出系统的复转矩系数表达式。然后，将单机的简化复转矩系数法扩展到多机系统，推导了双火电机组电气阻尼的简化表达式，分析了其他机组对待研机组阻尼的作用，结果表明，串补度、机组电气距离以及相近扭振频率都会影响到系统阻尼和稳定性。最后，通过算例验证了各影响因素对系统次同步稳定性的作用机理。 Research findings indicate that in multi-unit systems experiencing subsynchronous oscillations(SSO), the units tend to exhibit similar torsional vibration frequencies. Therefore, an analysis was conducted on the interactive effects among shaft systems of units with similar frequencies, as well as the mechanisms of system series compensation, electrical distances between units. Additionally, the paper delved into the mechanisms through which system series compensation, electrical distances between units, and similar torsional vibration frequencies impact the SSO. Firstly, based on characteristic matrices, the expression for the complex torque coefficients of two parallel thermal power units in the system was derived. Subsequently, the simplified complex torque coefficient method for a single unit was extended to encompass multi-unit systems, resulting in a streamlined expression for the electrical damping of dual thermal power units. The analysis further examined the influence of other units on the damping of the target unit, revealing that series compensation, electrical distances between units, and similar torsional vibration frequencies all exert an influence on system damping and stability. Finally, the mechanisms through whi

随着柔性直流输电技术在远海风电的广泛应用，海上换流站接入远海风电场时出现了中频振荡现象，严重危害系统安全稳定运行。为此，提出了一种基于虚拟导纳的中频振荡抑制策略。首先，采用模块化状态空间法建立了海上风电场经柔直送出系统的小信号模型。然后，采用参与因子分析方法揭示了影响中频振荡的关键因素，并分析了各关键因素对中频振荡的影响特性。在此基础上，提出在柔直控制系统中添加虚拟导纳的阻尼控制策略，并基于阻尼控制器对中频、LCL振荡的差异影响划分了控制器参数的稳定域。最后，在Matlab/Simulink中搭建时域仿真模型。结果表明，所提策略在系统不同运行工况下均可有效抑制中频振荡，提高了系统稳定性。