[發(fā)明專利]直流電壓控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310446639.8
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN104518519B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董云龍;田杰;李海英;曹冬明
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11270
• 代理人: 張振偉,王黎延

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流電壓控制技術(shù)，尤其涉及一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的直流電壓控制方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著電壓源換流器的快速發(fā)展，基于電壓源換流器的直流輸電系統(tǒng)已經(jīng)成為直流輸電系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢。多端柔性直流輸電系統(tǒng)指的是在同一直流網(wǎng)架下，包含有兩個以上VSC換流站的柔性直流輸電系統(tǒng)。其最顯著特點是能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電、多落點受電。作為一種更靈活、快捷的輸電方式，多端柔性直流在風電等新能源并網(wǎng)、構(gòu)筑城市直流配網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

雖然多端柔性直流系統(tǒng)比兩端柔性直流系統(tǒng)具有更高的經(jīng)濟性和靈活性，但是其協(xié)調(diào)控制更為復(fù)雜。多端柔性直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要前提就是直流電壓的穩(wěn)定。

目前業(yè)界提出了如下幾種多端柔性直流輸電的協(xié)調(diào)控制方式：

（1）單點直流電壓控制方式；

只有一個換流站控制直流電壓，其余換流站選擇有功功率控制或頻率控制。以三端柔性直流輸電為例進行說明，圖1為單點直流電壓協(xié)調(diào)控制方式的原理示意圖，圖中，橫坐標為直流電流，縱坐標為直流電壓；站1控制直流電壓，站2和站3處于有功功率或頻率控制；如圖1所示，其單點直流電壓協(xié)調(diào)控制原理也適用于其他多端柔性直流輸電系統(tǒng)。站1控制直流電壓，起直流電壓穩(wěn)定和功率平衡節(jié)點作用。其余換流站處于有功功率或頻率控制。

單點直流電壓控制方式的優(yōu)點是直流電壓的穩(wěn)定性好，缺點是當直流電壓主控站停運時，整個多端柔性直流輸電系統(tǒng)因直流電壓失穩(wěn)而退出運行，因此多端直流系統(tǒng)的可靠性和可用率差。

（2）基于直流電壓斜率的多點直流電壓協(xié)調(diào)控制方式；

將與交流電源相連的具有功率調(diào)節(jié)能力的多個換流器運行于直流電壓按斜率控制方式。以三端柔性直流輸電為例進行說明，圖2為基于直流電壓斜率的多點直流電壓協(xié)調(diào)控制方式的原理示意圖，圖中，橫坐標為直流電流，縱坐標為直流電壓；站1與站2采用基于斜率的直流電壓控制方式，站3選擇有功功率控制或頻率控制方式，如圖2所示。圖2中，站1與站2的直流參考電壓如式（1）所示：

其中，U_int是站1和站2的直流電壓額定值；k₁是站1的電壓-電流斜率，k₂是站2的電壓-電流斜率；U_{dc1_ref}是站1的直流電壓參考值，U_{dc2_ref}是站2的直流電壓參考值，I_dc1是站1的電流參考值，I_dc2是站2的電流參考值。通過控制斜率k₁與k₂的比例關(guān)系，從而控制兩個定直流電壓換流站吸收或者發(fā)送的有功功率的比值。

采用基于直流電壓斜率的多點直流電壓控制方式，提高了整個多端系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)能力和穩(wěn)定性，但其直流電壓控制質(zhì)量差，不能恒定，且對于參于直流電壓控制的單個換流站無法實現(xiàn)定有功功率控制。

（3）基于直流電壓偏差的多點直流電壓協(xié)調(diào)控制方式；

以三端柔性直流為例，采用基于直流電壓偏差的多點直流電壓協(xié)調(diào)控制方式原理如圖3所示。圖3中，橫坐標為直流電流，縱坐標為直流電壓；站1采用定直流電壓控制，站2采用帶直流電壓偏差的功率控制器，站3采用定有功功率控制或者定頻率控制。正常運行時指定站1作為直流電壓主控站。當站1停運時，直流網(wǎng)絡(luò)的功率失去平衡，若注入直流網(wǎng)絡(luò)功率小于直流網(wǎng)絡(luò)發(fā)送功率，則直流電壓下降。站2檢測到直流電壓低于直流電壓定值U_refl時，站2在容量允許范圍內(nèi)由當前控制方式切換為定直流電壓控制，穩(wěn)定柔性直流系統(tǒng)的直流電壓。基于直流電壓偏差的多點直流電壓協(xié)調(diào)控制方式，相對單點直流電壓協(xié)調(diào)控制方式提高了多端柔性直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但如果多端柔性直流系統(tǒng)中，采用直流電壓偏差控制的從站較多，則由于直流電壓偏差值的依次遞增，最后順序接管的從站接管時的直流電壓偏差會很大，影響到系統(tǒng)的絕緣性能；如果將依次遞增的偏差值設(shè)的較小，又容易引起誤接管。另外，主控站退出運行造成的功率缺額只能由第一順序的從站消納，因此，從站接管時極易引起系統(tǒng)直流電壓的較大振蕩，從而出現(xiàn)直流過壓或者欠壓故障。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的直流電壓控制方法及裝置，能在直流電壓主控站失去直流電壓控制功能時，由直流電壓控制從站實現(xiàn)對直流電壓的控制，且在所選直流電壓控制從站進行直流電壓控制前，有至少一個直流電壓控制從站使能輔助控制功能，消納當前的功率缺額。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：