Page 136 - 《中国电力》2026年第4期

2026 年 第 59 卷

主 换 流 站 的 电 压 -功 率 特 性 曲 线 如 图 3 b) 所 自动切换至下垂控制策略。图 3 d) 呈现了 APC 换
示，通过调节有功功率输出以维持直流母线电压 流站的电压-功率动态特性，表明换流站在双向往
稳定，当检测到系统功率失衡时，控制器将自动 复功率传输工况下的运行特性。图 3 d) 中：P re f 表
调整传输功率以维持系统平衡状态。图 3 b) 中： 示交流侧的有功功率参考值；k 为电压调节的下
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U dcre f 为直流电压参考值；P ma x 和 P mi n 分别为换流 垂特性系数。
站的最大和最小有功功率。 主从协调控制策略中，主换流站采用恒定直
为确保直流系统在正常运行工况下的功率平 流电压控制模式，为系统提供稳定的直流电压参
衡及最优潮流分布，辅助换流站采用带死区的下 考基准，提升系统电压稳定性；辅助换流站采用
垂控制策略，其直流电压-功率特性如图 3 c) 所示。 带 死 区 的 下 垂 控 制 策 略 ， 有 效 防 止 有 功 功 率 振
图 3 c) 中：U 为辅助换流站电压死区；k 为辅助 荡，确保直流潮流合理分配。当系统遭遇异常扰
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d
换流站下垂系数；U x 与 U n 为正常情况下辅助 动 ， 主 换 流 站 与 辅 助 换 流 站 调 节 能 力 不 足 时 ，
ma mi
换流站的最大和最小直流电压；U dcma x 与 U dcmi n 为 APC 换流站自动切换至下垂控制策略，显著增强
辅助换流站切入下垂控制模式的电压阈值上、下 系统应对新能源波动及异常工况的能力。动态分
限。其中，设置死区可防止有功功率振荡，并确 层控制策略根据直流功率波动量幅值及换流站最
保 当 辅 助 换 流 站 交 直 流 两 侧 功 率 交 换 趋 近 于 零 大调节能力，动态设定不同优先级控制阈值，能
时，直流潮流仍能合理分配。辅助换流站设置了 够快速响应新能源接入带来的功率变化，提升系

3 种控制模式。 统 实 时 控 制 能 力 ， 精 准 实 现 有 功 功 率 的 均 衡 分
1）静止同步补偿器模式：当直流电压高于 配，维持系统稳定运行。

（U dcref –U ）且低于（U dcref +U ）时，辅助换流站
d
d
直流功率输出为零。此时换流站工作特性类似于 2 异常工况下海上风电经 VSC-MTDC 系
静 止 同 步 补 偿 器 （ static synchronous compensator， 统分层协同控制
STATCOM），主要为交流电网提供动态电压支撑。

2）下垂控制模式：当直流电压低于（U dcref – 2.1 总体控制框架
U ）或高于（U dcref +U ）时，辅助换流站切换至 为实现海上风电经 VSC-MTDC 系统在稳态及
d
d
下 垂 控 制 模 式 ， 实 现 直 流 电 压 的 差 异 化 调 节 。 异 常 工 况 下 直 流 电 压 控 制 与 功 率 控 制 的 优 异 性
STATCOM 模式及下垂控制模式均针对正常运行 能 ， 采 用 分 层 控 制 策 略 实 现 功 率 分 配 与 实 时 控
工况设计。 制，系统控制框架如图 4 所示。
3） 限 流 模 式 ： 当 直 流 电 压 高 于 U ma x 或 低 于 在图 4 中，VSC-MTDC 系统采用分层控制架
U mi n 时，辅助换流站进入限流模式运行，此时系
统处于异常工况。在正常运行工况下，辅助换流 主控制 风电换流站 主换流站
恒有功功率控制 恒直流电压控制
站与主控站协同执行直流电压控制。当系统处于
主辅控制 ：
最大或最小运行模式时，辅助换流站应优先于主
辅助换流站 APC换流站
换流站进入限流模式运行。 考虑死区的 APC控制(正常工况)
当系统遭遇严重扰动时，主换流站与辅助换 下垂控制 下垂控制(异常工况)
流站的有功功率输出能力会受到制约。例如在交
流电网发生持续性低电压运行或换流设备意外脱 正常工况
次级控制 运行模式计算层 优先控制
网等工况下，系统将面临功率失稳风险。这种状 模式
异常工况
态下，直流电压调节机制将失效，进而引发直流 APC控制器 共享控制
参数计算层 模式
母线电压异常波动，最终触发保护装置动作迫使

换流站退出运行。为增强直流网络在异常工况下
图 4 海上风电经 VSC-MTDC 系统分层控制架构
的电压调控能力，设置了 APC 换流站作为电压支
Fig. 4 Hierarchical control architecture for offshore wind
撑单元。当系统进入非正常运行状态时，该站将 power integration via VSC-MTDC systems

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