附錄交直流系統(tǒng)長期電壓穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀國內(nèi)外文獻綜述上世紀(jì)五十年代，馬爾科維奇提出了電壓穩(wěn)定判據(jù)，但當(dāng)時電網(wǎng)規(guī)模較小且結(jié)構(gòu)稀疏，該問題尚未顯現(xiàn)，相關(guān)研究也較少。直到21世紀(jì)初期，世界上出現(xiàn)了多起由于電壓崩潰而導(dǎo)致的大規(guī)模停電事故，該問題開始被研究者關(guān)注。隨著高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展和負(fù)荷的不斷增加，系統(tǒng)線路輸送容量越來越接近于線路傳輸?shù)淖畲笕萘?，系統(tǒng)運行點不斷接近于穩(wěn)定的臨界點。在這種場景下，由慢動態(tài)設(shè)備如自恢復(fù)負(fù)荷和發(fā)電機過勵磁限制（Overexcitationlimit，OEL）和有載調(diào)壓變壓器（on-loadtapchanger，OLTC）等引起的長期電壓失穩(wěn)問題也越來越突出。針對動態(tài)電壓穩(wěn)定問題[5-6]現(xiàn)有研究使用的方法有小擾動分析法[7-8]，能量函數(shù)法[9-10]、動態(tài)分析方法[11-12]和時域仿真法[13-14]。長期電壓失穩(wěn)主要是由發(fā)電無法滿足負(fù)荷的需求引起的，具體原因可以分為兩類：一、發(fā)電因故障退出運行而導(dǎo)致總的發(fā)電容量小于負(fù)荷容量；二、發(fā)電充足，但因網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)致使功率無法輸送到負(fù)荷側(cè)。隨著系統(tǒng)負(fù)荷的增加和系統(tǒng)發(fā)電與負(fù)荷的逐漸分離，長期電壓穩(wěn)定問題日益凸顯出來。由于電壓問題的局部特性，傳統(tǒng)控制方式采用多就地控制，這種控制反應(yīng)迅速但各控制量之間缺乏協(xié)調(diào)，將造成控制動作冗余，控制代價過大；且OLTC在某些場景下出現(xiàn)負(fù)調(diào)壓現(xiàn)象，這會加速電壓崩潰的發(fā)生。文獻[15-16]通過切除電壓最低點處的負(fù)荷來防止電力系統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰，存在一定的協(xié)調(diào)機制，但僅使用切負(fù)荷作為控制手段，控制手段單一且減低了供電可靠性。文獻[17]基于文獻[15-16]增加了變壓器分接頭控制，然而上述文獻所涉及的控制種類仍然較少，不能從本質(zhì)上解決分散式控制的缺點。傳統(tǒng)二級電壓控制通過改變區(qū)域內(nèi)發(fā)電機機端電壓參考值和投切并聯(lián)電容器將來中樞點電壓控制到設(shè)定值附近[18]，但其控制器由P-I控制器實現(xiàn)，因此無法考慮系統(tǒng)各類約束條件及對控制進行優(yōu)化。為了解決上述問題，將約束條件考慮到控制中，文獻[19]將MPC應(yīng)用到長期電壓協(xié)調(diào)控制中，將切負(fù)荷、投切電容器、OLTC變比作為控制手段，通過樹搜索法得到結(jié)果，但當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模增加其計算量將快速增長，無法滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)實時電壓控制的需要。為加快求解速度文獻[20]采用軌跡靈敏度將電力系統(tǒng)線性化，極大地減少了計算量，使其滿足在線應(yīng)用的場景，其應(yīng)用場景為交流系統(tǒng)。隨著直流的發(fā)展，直流控制量可參與到控制中，文獻[21]將傳統(tǒng)直流作為控制手段加入到長期電壓協(xié)調(diào)控制中，但沒有考慮交直流控制設(shè)備的時間響應(yīng)特性，會造成優(yōu)化結(jié)果應(yīng)用到實際場景中因?qū)嶋H控制元件的延時而產(chǎn)生控制偏差，因此需要對各類無功設(shè)備進行精準(zhǔn)建模。對系統(tǒng)無功控制設(shè)備進行建模時，根據(jù)其響應(yīng)速度可分為慢響應(yīng)設(shè)備和快響應(yīng)設(shè)備，前者主要包含OLTC和發(fā)電機OEL，后者包含同步發(fā)電機及其自動電壓控制器（automaticvoltageregulator，AVR）、快速動態(tài)負(fù)荷、高壓直流輸電。其中，慢響應(yīng)設(shè)備的動作在長期電壓失穩(wěn)過程中對電壓穩(wěn)定性有明顯的影響。針對OLTC，學(xué)者們進行了如下研究：文獻[22]全面分析了OLTC動態(tài)與電壓穩(wěn)定性的關(guān)系，對其負(fù)調(diào)壓特性和特殊失穩(wěn)模式進行了分析。文獻[23]采用時域仿真法證明在系統(tǒng)擾動較小但無功功率不足時，存在OLTC連續(xù)調(diào)節(jié)而導(dǎo)致長期電壓失穩(wěn)的現(xiàn)象。文獻[24]通過PV曲線從機理上分析了OLTC對電壓的影響。文獻[25]對OLTC進行建模，并提出一種預(yù)防電壓崩潰的分布式電壓控制方案。文獻[26-27]分析了OLTC的動態(tài)特性并分析了其對于系統(tǒng)電壓的影響?；旌隙囵伻虢恢绷飨到y(tǒng)電壓控制研究針對不同的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)交直流系統(tǒng)呈現(xiàn)出不同交互特性，需根據(jù)電網(wǎng)特性提出直流間、交直流間的控制方案，以保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。本文針對LCC/VSC混合多饋入交直流系統(tǒng)展開研究。此類電網(wǎng)為柔性直流(VSC-HVDC)與傳統(tǒng)直流(LCC-HVDC)共享同一條或電氣距離較近的交流母線，形成了混合多饋入交直流混聯(lián)系統(tǒng)。由于兩換流站饋入點電氣距離近，導(dǎo)致直流之間的相互作用明顯增強，如何合理利用直流的可控資源，保證直流的安全運行并提高交直流系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性是此類電網(wǎng)亟待解決的問題之一。目前針對于并聯(lián)混合多饋入直流系統(tǒng)的研究集中在分析柔性直流與傳統(tǒng)直流之間的相互影響[28-32]和暫態(tài)無功協(xié)調(diào)控制策略[33-35]兩方面。文獻[28]定量分析了LCC關(guān)斷角控制器等控制元件對于兩直流系統(tǒng)的交互作用及小信號穩(wěn)定性影響。文獻[29]研究了直流控制系統(tǒng)對混合多饋入直流系統(tǒng)小信號穩(wěn)定性的影響，對混合直流控制系統(tǒng)的設(shè)計及參數(shù)取值有重要的價值。文獻[30]研究了LCC-HVDC和VSC-HVDC短路比大小以及兩換流站之間的電氣距離對混合直流系統(tǒng)動態(tài)特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種基于參數(shù)靈敏度分析的混合直流系統(tǒng)控制器參數(shù)優(yōu)化整定算法。文獻[31]從受端電網(wǎng)的角度進行分析，利用等效短路比定量分析了VSC-HVDC對LCC-HVDC受端交流電網(wǎng)的影響。文獻[32]研究了VSC-HVDC對LCC-HVDC線路在換相故障抗擾度指標(biāo)、有效短路比、電壓靈敏度因子等方面的改善作用，并證明VSC-HVDC可顯著提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。文獻[33]針對VSC-HVDC線路，提出了一種自調(diào)整功率限制器，使其在電網(wǎng)故障情況下提供最大的無功支持。此舉可有效提升暫態(tài)電壓穩(wěn)定性和饋入交流系統(tǒng)的有效短路比。文獻[34]提出在故障時根據(jù)熄弧角得到其與交流系統(tǒng)交換的無功功率并將其附加到VSC-HVDC無功控制環(huán)上，可有效提高LCC抵御換相失敗的能力。文獻[35]針對于換相失敗導(dǎo)致送端電網(wǎng)出現(xiàn)暫態(tài)低電壓或過電壓的現(xiàn)象，提出基于熄弧角的暫態(tài)無功協(xié)調(diào)控制策略，有效改善了送端電網(wǎng)電壓的暫態(tài)特性。隨著遠距離直流輸電容量和負(fù)荷水平的增加，系統(tǒng)運行點日益趨近穩(wěn)定極限，故障后由于系統(tǒng)負(fù)荷恢復(fù)和動態(tài)調(diào)節(jié)元件動作，系統(tǒng)進入不穩(wěn)定點，產(chǎn)生長期電壓失穩(wěn)。文獻[36]針對電壓穩(wěn)定建立全時域仿真與控制，針對靜態(tài)、暫態(tài)和長期電壓失穩(wěn)給出相應(yīng)評價方法和控制方案。提出控制方案可有效解決電壓穩(wěn)定性問題，但僅針對純交流系統(tǒng)展開研究，未涉及到交直流混聯(lián)系統(tǒng)。文獻[37]從控制量優(yōu)選、考慮系統(tǒng)穩(wěn)定裕度、自適應(yīng)調(diào)整控制步長等方面對MPC電壓協(xié)調(diào)控制進行了改進，使其滿足在線應(yīng)用的要求。文獻[21,38]分別將傳統(tǒng)直流和分層接入特高壓直流納入到協(xié)調(diào)控制中，以提高系統(tǒng)的長期電壓穩(wěn)定性，但未涉及混合多饋入直流場景。因此本文為了降低傳統(tǒng)直流換相失敗風(fēng)險并提高系統(tǒng)長期電壓穩(wěn)定性，提出一種混合多饋入交直流混聯(lián)系統(tǒng)長期電壓分級協(xié)調(diào)控制方案。高風(fēng)電滲透率下交直流系統(tǒng)電壓控制研究隨著我國大型海上風(fēng)電場的建設(shè)和運行，如何合理接納海上風(fēng)力發(fā)電已成為電力系統(tǒng)亟待解決的問題之一。其中，風(fēng)電并網(wǎng)方式是影響交流電網(wǎng)電壓的重要因素，不同的并網(wǎng)方式對交流系統(tǒng)有不同的影響。現(xiàn)有的風(fēng)電并網(wǎng)方式分為交流并網(wǎng)、基于LCC-HVDC并網(wǎng)和VSC-MTDC并網(wǎng)。在上述風(fēng)電并網(wǎng)方式中，VSC-MTDC因其具有有功無功解耦控制、風(fēng)電場與陸地電網(wǎng)的頻率解耦、可多端運行等優(yōu)點而成為風(fēng)電并網(wǎng)最佳選擇。隨著風(fēng)電裝機容量在電網(wǎng)中所占比的不斷增大，風(fēng)電出力波動對電網(wǎng)電壓的影響也從風(fēng)饋入點擴展到整個交流系統(tǒng)。風(fēng)電的隨機性和波動性會導(dǎo)致電壓波動甚至發(fā)生越限[39-40]。因此，有必要采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧员ＷC系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。目前的研究分為風(fēng)電場內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)[41-44]和交流系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)[45-47]。文獻[41]是風(fēng)電場控制的概述，描述了風(fēng)機控制的基本概念、風(fēng)電場控制方法、風(fēng)場信息通信技術(shù)。文獻[42]提出了一種基于MPC的風(fēng)電場電壓控制器，該控制器采用靜止無功發(fā)生器、風(fēng)力發(fā)電機和OLTC進行電壓控制，并對整個風(fēng)電場的無功功率進行優(yōu)化，使動態(tài)無功功率備用最大化。針對VSC-MTDC連接的大型風(fēng)電場，文獻[43]提出了一種基于MPC的PQ協(xié)調(diào)控制方案，使風(fēng)電匯集母線和風(fēng)機端電壓保持在允許范圍內(nèi)。為了提高計算效率，采用ADMM對大規(guī)模優(yōu)化問題進行分布式求解。為減少棄風(fēng)量，文獻[44]提出了一種動態(tài)無功分配方案，該方案可在保證電壓安全的前提下，容納更多的風(fēng)電。但上述控制策略僅針對風(fēng)電場內(nèi)部，未考慮風(fēng)電場對交流系統(tǒng)的影響。文獻[45]針對有源配電網(wǎng)無功優(yōu)化展開研究，利用二階錐松弛將原非凸問題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)凸優(yōu)化問題。針對風(fēng)電的不確定性，采用兩階段魯棒優(yōu)化法對其進行求解，但該方法僅對正常運行情況下的無功功率進行優(yōu)化，而不考慮故障后的電壓控制。文獻[46]針對含有大型風(fēng)電場饋入的輸電系統(tǒng)，提出了一種基于魯棒優(yōu)化的電壓優(yōu)化控制。對并聯(lián)電容器/電抗器和有載變壓器分接頭開關(guān)進行優(yōu)化，以最大限度地減少棄風(fēng)和母線電壓越限，但沒有考慮風(fēng)電場通過VSC-MTDC饋入的情況。文獻[47]中提出了一種適用于配電網(wǎng)中的協(xié)調(diào)電壓-無功控制方案，考慮到控制設(shè)備的時間響應(yīng)特性，將其分為慢響應(yīng)控制設(shè)備和快響應(yīng)控制設(shè)備，對其分別進行控制。當(dāng)風(fēng)電不確定參數(shù)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)波動時，僅使用慢速控制即可保證后續(xù)快速控制維持系統(tǒng)的電壓安全。在不考慮無功功率置換的情況下，該控制策略可能會導(dǎo)致快速響應(yīng)裕度不足，從而無法對系統(tǒng)突發(fā)事件進行快速響應(yīng)。文獻[43,46]中沒有將VSC-MTDC的控制添加到策略中，這可能會影響控制的有效性。文獻[48]針對異步電網(wǎng)互聯(lián)的VSC-MTDC系統(tǒng)，設(shè)計了一種頻率控制策略，該策略有三種控制方式：一次頻率控制、校正頻率控制和MTDC二次頻率控制[49]。在海上風(fēng)電場經(jīng)過VSC-MTDC匯集到交流系統(tǒng)時，在單個直流換流站退出運行后，文獻[50]中提出了一種有功功率再分配優(yōu)化方案。文獻[51]描述了一種多端直流系統(tǒng)下垂系數(shù)的優(yōu)化方案，所提出的下垂系數(shù)設(shè)計方案可以使功率裕度較大的換流器承擔(dān)較大部分的功率分配，從而有效地避免了換流站過載問題。文獻[48-51]主要考慮了VSC-MTDC直流電壓控制和其參與交流系統(tǒng)頻率控制。然而，很少有文獻考慮VSC-MTDC在電壓控制中的貢獻。為了解決風(fēng)電波動引起的交流電網(wǎng)電壓波動甚至越限，充分利用VSC-MTDC，提高電壓長期控制的有效性，本文提出了基于電壓分區(qū)和不同運行狀態(tài)的兩階段分布式電壓控制策略?？紤]控制信號丟包的交直流系統(tǒng)電壓控制研究當(dāng)風(fēng)電通過VSC-MTDC饋入到多個異步交流電網(wǎng)之中，形成VSC-MTDC互聯(lián)的交直流電網(wǎng)。在這種新型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中，VSC-MTDC電網(wǎng)將多個交流系統(tǒng)解耦，使其可以獨立運行，并且在電壓控制中可以充分發(fā)揮VSC-MTDC有功無功快速控制的能力，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本節(jié)文獻將從VSC-MTDC控制策略，分布式電壓控制以及信息對控制系統(tǒng)的影響三部分展開。文獻[52]對原有直流換流站下垂控制進行了改進，通過對死區(qū)的設(shè)定值和電壓裕度來協(xié)調(diào)各換流站，使之以一定的順序參與控制，保證了交直流系統(tǒng)交換功率的平衡，使系統(tǒng)可以在故障后快速過渡到新的穩(wěn)定運行點。文獻[53]為了彌補傳統(tǒng)下垂控制的不足，提出了一種改進的直流微電網(wǎng)分布式二次控制方案。通過調(diào)整下垂控制的斜率和截距，消除直流電壓偏差，并且可以實現(xiàn)不同阻抗線路的精準(zhǔn)分流。文獻[54]研究了多終端直流網(wǎng)絡(luò)的分層控制結(jié)構(gòu)，與以往工作的主要不同之處在于，傳統(tǒng)的集中式二次控制被全分布式、基于agent的方式所取代，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間相互協(xié)作、自協(xié)調(diào)，使網(wǎng)絡(luò)達到最優(yōu)運行狀態(tài)。但研究還是僅針對于直流電網(wǎng)展開，未考慮到直流控制量參與到交流電網(wǎng)控制中。文獻[52-54]主要從VSC換流站控制設(shè)計的角度展開研究，為了提高交流系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性將直流控制量考慮到交流電壓控制框架中，其研究為文獻[55-60]。文獻[55]從靜態(tài)電壓的角度出發(fā)，利用連續(xù)潮流法得到系統(tǒng)負(fù)荷裕度，并以此為指標(biāo)分析VSC-MTDC各控制量對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響。在崩潰點處推導(dǎo)出負(fù)荷裕度對柔性直流控制量的靈敏度，并基于此靈敏度提出相應(yīng)的控制策略。該文獻利用靜態(tài)方法未考慮系統(tǒng)動態(tài)變化中各元件的變化，將造成控制誤差。文獻[56]針對交直流中壓配電網(wǎng)展開研究，為了消納高滲透率的分布式電源，提出一種電壓協(xié)調(diào)的控制方法。根據(jù)區(qū)域最低電壓將電網(wǎng)運行分成正常和警戒運行狀態(tài)，在正常狀態(tài)下以降低有功損耗為控制目標(biāo)，在警戒狀態(tài)下則優(yōu)先保證電壓安全。文獻[57]提出一種基于多代理的主動配電網(wǎng)分布式的電壓控制方法，每個代理手記當(dāng)?shù)氐男畔ⅲ瑑H與相鄰子區(qū)域進行信息交換，即可完成對系統(tǒng)的電壓控制和目標(biāo)優(yōu)化，大大減小了對通訊系統(tǒng)的需求，提高了計算速度和控制的響應(yīng)時間，但該文獻僅針對于交流配電網(wǎng)，未考慮現(xiàn)有配電網(wǎng)中直流的控制，結(jié)果不夠全面。文獻[58]提出了一種適用于交直流配電網(wǎng)分層控制方法。直流換流站為第一層控制，采用下垂控制平衡直流配電網(wǎng)的負(fù)荷，并根據(jù)下垂曲線對直流母線電壓進行控制。分布式電源為第二層控制，用于維持當(dāng)?shù)仉妷浩胶狻５谌龑涌刂朴蓞^(qū)域控制中間完成，進行區(qū)域電壓優(yōu)化。文獻[59]首先對含有多條直流饋入的受端電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性進行評估，其次建立多饋入系統(tǒng)二級電壓控制模型，可適用于LCC-HVDC和VSC-HVDC構(gòu)成的混合多直流饋入系統(tǒng)。并且適用H2作為指標(biāo)，建立二級協(xié)同電壓控制的通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型。文獻[60]提出了一個多端直流饋入異步交流系統(tǒng)安全評價的一個框架，為了在故障后，充分利用高壓直流變流器的靈活性，提高系統(tǒng)的長期電壓穩(wěn)定性。同時考慮到各輸電系統(tǒng)運營商之間合作和信息交換，但未詳細展開說明。本文在此基礎(chǔ)上考慮控制信號丟包的影響，利用分布式MPC對長期電壓穩(wěn)定性展開研究?？紤]信息系統(tǒng)對于控制影響的文獻較少，其中文獻[61]首先保證系統(tǒng)安全運行，在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)電壓與功率控制進行協(xié)調(diào)控制。為了解決集中式控制在通信及多目標(biāo)上的限制，該文獻提出一種對通信要求低的分布式控制策略，可以有效解決電壓調(diào)節(jié)和功率分配直接的沖突。文獻[62]針對多端直流網(wǎng)絡(luò)，基于圖論給出了常見的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，使用一致性算法并考慮收斂問題，給出了一個最優(yōu)通訊設(shè)計方案，并提出一種針對于頻率穩(wěn)定性的VSC-MTDC換流站協(xié)調(diào)控制方案。參考文獻韓民曉,文俊,徐永海.高壓直流輸電原理與運行[M].機械工業(yè)出版社,2009.湯廣福,賀之淵,龐輝.柔性直流輸電工程技術(shù)研究、應(yīng)用及發(fā)展[J].電力系統(tǒng)自動化,2013,37(15):3-14.王永平,趙文強,楊建明,等.混合直流輸電技術(shù)及發(fā)展分析[J].電力系統(tǒng)自動化,2017,41(07):156-167.徐政.交直流電力系統(tǒng)動態(tài)行為分析[M].機械工業(yè)出版社,2004.袁小明,程時杰,胡家兵.電力電子化電力系統(tǒng)多尺度電壓功角動態(tài)穩(wěn)定問題[J].中國電機工程學(xué)報,2016,36(19):5145-5154+5395.徐濤,黃慧,張勇軍.電力系統(tǒng)動態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法及其研究進展[J].電氣應(yīng)用,2011,30(01):37-41.VournasCD.Voltagestabilityandcontrollabilityindicesformultimachinepowersystems[J].IEEETransactionsonPowersystems,1995,10(3):1183-1194.M.Noroozian,N.A.Petersson,B.Thorvaldson,A.B.NilssonandC.W.Taylor,BenefitsofSVCandSTATCOMforelectricutilityapplication[C].IEEEPESTransmissionandDistributionConferenceandExposition,2003.ClaudioA.VoltagecollapseandtransientenergyfunctionanalysesofAC/DCsystems[D].Madison:UniversityofWisconsinMadison,1991ZhanF,DuZ,ZhaoF,etal.AnalysisofthetransientvoltagestabilityofAC/DCsystemsbasedonnumericalenergyfunctionmethod[C]IEEEPESAsia-PacificPowerandEnergyEngineeringConference,2016.黃瑩.交直流電力系統(tǒng)動態(tài)特性分析方法研究[D].浙江大學(xué),2005.張芳.電力系統(tǒng)動態(tài)電壓穩(wěn)定控制算法研究[D].天津大學(xué),2007.邵瑤,湯涌,郭小江,周勤勇.多直流饋入華東受端電網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性分析[J].電網(wǎng)技術(shù),2011,35(12):50-55.莫琦,張堯,武志剛,郭力.交直流互聯(lián)系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定問題仿真分析[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,2006(06):87-90+95.OtomegaB,CutsemTV.UndervoltageLoadSheddingUsingDistributedControllers[J].IEEETransactionsonPowersystems,2007,22(4):18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