[發明專利]一種多端柔性直流輸電系統的直流電壓偏差斜率控制方法

有效

• 申請號: 201310093266.0
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103178539A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 顧益磊
• 申請（專利權）人: 浙江省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及電力系統多端柔性輸配電、電力電子和用戶電力技術領域，更具體的說，是涉及一種多端柔性直流輸電的直流電壓偏差斜率控制方法。

背景技術

近年來，隨著風電系統的不斷發展，大規模風電系統的并網問題成為了熱門話題。在眾多的風電系統并網問題的解決方案中，VSC-MTDC（Voltage?Source?Converter?Multi-Terminal?DC?Transmission?system,采用電壓源換流器的多端柔性直流輸電系統）受到了廣泛的關注與應用。與傳統的LCC-MTDC（Line?Commutated?Converter?Multi-Terminal?DC?Transmission?system,采用相控換流器的多端直流輸電系統）相比，VSC-MTDC具有控制靈活、擴建容易、能夠與短路容量較小的弱交流系統甚至無源交流系統相連等諸多優點。

在多端柔性直流輸電系統中，直流電壓的地位可以類比交流系統中頻率的地位，其穩定直接影響到直流潮流的穩定，因此多端柔性直流輸電系統中，對直流電壓控制極其重要。目前，對多端柔性直流輸電系統的直流電壓的控制有單點直流電壓控制、多點直流電壓控制以及直流電壓斜率控制，其中，單點直流電壓控制采用一個換流站作為直流電壓控制站，而其余的換流站負責控制其他變量，例如交流功率、交流頻率及交流電壓等，由于僅有一個換流站對直流電壓進行控制，如果此換流站出現故障或功率越限而失去直流電壓的控制能力，整個柔性直流輸電系統的潮流將失穩，因此單點直流電壓控制的使用性比較差。對于多點直流電壓控制，即在直流輸電系統中有多個換流站具備有直流電壓的控制能力，按照是否需要換流站間通訊設備分類，多點直流電壓控制又分為主從控制和直流電壓偏差控制。主從控制是一種需要換流站間通信的控制方式，其利用換流站間的通信系統實現直流電壓的穩定；直流電壓偏差控制是一種無需站間通信的控制方式，即是在定直流站故障退出運行后，后備定直流電壓站能夠檢測到直流電壓的較大偏差并轉入定直流電壓運行模擬，保證直流電壓的穩定，同時，直流電壓偏差控制設計比較簡單、可靠性強，因此，成為了最受歡迎的多端柔性直流輸電系統的控制方式。而直流電壓斜率控制是近年來受到關注的新穎的直流電壓控制方式，運用直流電壓斜率控制器的多端柔性直流輸電系統，各個換流站有獨立的直流功率與直流電壓的P_dc-U_dc關系曲線或者直流電流與直流電壓的I_dc-U_dc關系曲線，其將穩定直流電壓的任務分配給多個換流站，以實現在不同運行情況下直流功率快速平衡的分配。

然而，直流電壓偏差控制方式以及直流電壓斜率控制方式各自都存在著缺陷，使得這兩種控制方式的應用受到了一定的限制。對于直流電壓偏差控制方式存在如下缺陷：1、由于同一時刻只有單個換流站參與功率調節，因此其響應速度不及直流電壓斜率控制方式；2、多個后備定電壓換流站需要多個定電壓的優先級，增加了控制器設計的復雜度；3、當直流系統規模變大的時候，直流系統需要的后備定直流電壓換流站將增多，由于直流電壓偏差控制方式中各后備定直流電壓偏差將越大，然而電壓源型換流站與直流線路存在著直流電壓運行范圍，即為了維持電壓源型換流站功率穩定運行，直流電壓存在著運行下限，以及為了保持直流網絡絕緣水平，直流電壓存在運行上限；因此，偏差取值不能夠超出直流電壓運行的范圍，這限制了后備定直流電壓換流站的個數。這些缺陷使得直流電壓偏差控制方法在換流站個數較多的直流網絡中推廣應用有一定的難度。對于直流電壓斜率控制方式，其換流站能夠迅速地對直流網絡的潮流變化作出響應，調整其直流功率，因此這種控制方式比較適合應用于潮流頻繁變化的柔性直流輸電系統中，例如具有風電場的多端柔性直流輸電系統中，但是其缺陷是采用斜率控制器的換流站直流功率不能夠精確地跟蹤其設定值，從而無法實現直流功率的精確控制。

發明內容

有鑒于此，針對上述提出的直流電壓偏差控制方式以及直流電壓斜率控制方式的缺陷，本發明提供了一種多端柔性直流輸電系統的直流電壓偏差斜率控制方法，將直流電壓偏差控制方式與直流電壓斜率控制方式相結合，其利用直流電壓偏差控制方式的偏差特性實現換流站穩態時的有功功率調節，并且利用直流電壓斜率控制方式的斜率特性使多個換流站能夠起到后備定直流電壓的作用，加快系統的動態響應特性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種多端柔性直流輸電系統的直流電壓偏差斜率控制方法，包括：