[發明專利]一種多端柔性直流輸電系統的控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310585802.9
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103606945A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 馬巍巍;李泓志;季蘭蘭;王海田;楊杰;閻發友
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;國網浙江省電力公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種多端柔性直流輸電（VSC-HVDC）領域，具體涉及一種多端柔性直流輸電系統的控制系統及其控制方法。

背景技術

多端柔性直流輸電系統發展目標是未來大規模能源的傳輸網絡，可以實現新能源的平滑接入；實現有功無功的獨立控制；實現快速靈活的輸電；做到全局功率的調節互濟；可長距離電纜或架空線傳輸。與兩端直流輸電系統相比，多端直流輸電系統可以提供更高的供電可靠性和設備的冗余性，適應性更強的供電模式；而要實現靈活和安全的潮流控制是發展多端直流輸電系統所必需首先解決的問題。

目前世界上建設完成的柔性直流工程都為兩端直流工程，直流系統的控制系統都是針對兩端系統需求設計的，但它們顯然不能滿足多端系統控制的要求。因此，相對于傳統交流電網的調度控制策略，含多端柔性直流輸電系統的控制及方法目前仍處于技術空白。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種多端柔性直流輸電系統的控制系統，另一目的是提供一種多端柔性直流輸電系統的控制方法，本發明實現多端直流網絡中潮流和直流電壓的靈活、安全控制。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供一種多端柔性直流輸電系統的控制系統，其改進之處在于，所述系統包括直流上層調度控制子系統及每個換流站的站控子系統；所述直流上層調度控制子系統和每個換流站的站控子系統之間通過站間通訊網絡分別連接。

進一步地，所述直流上層調度控制子系統包括系統決策控制主機、順序事件記錄系統、現場總線系統和分布式I/O接口；所述系統決策控制主機通過現場總線系統與順序事件記錄系統和分布式I/O接口分別連接。

進一步地，所述站控系統包括站控主機、順序事件記錄系統、現場總線系統和分布式I/O接口；所述站控主機通過現場總線系統與順序事件記錄系統和分布式I/O接口分別連接。

本發明基于另一目的提供的一種多端柔性直流輸電系統的控制方法，其改進之處在于，所述控制方法用的系統為多端柔性直流輸電系統的控制系統，所述方法包括下述步驟：

（1）確定直流系統的直流電壓主控站；

（2）確定直流系統的公共參考電壓、各換流站功率指令及斜率控制的下垂系數；

（3）直流上層調度控制子系統將直流系統的公共參考電壓、各換流站功率指令及斜率控制的下垂系數傳遞給每個換流站；

（4）直流系統狀態估計，判斷是否有故障發生；若直流系統運行正常，則直流上層調度控制子系統根據換流站運行狀況重新計算多端直流系統最優潮流，并修正直流系統的公共參考電壓、各換流站功率指令及斜率控制的下垂系數；否則，進行N-1事件校驗并發送預定控制保護動作時序；

（5）換流站的站控系統執行控制，并將采集的換流站信息進行反饋，同時返回步驟（4）。

進一步地，所述步驟（1）中，上層調度控制系統根據各換流站交流側容量及功率需求，確定直流系統的直流電壓主控站。

進一步地，所述步驟（2）中，以直流系統網絡損耗最小為目標，結合各換流站交流側功率需求、換流器和直流線路約束條件（如直流線路熱穩定極限），計算直流網絡最優潮流，確定直流系統的公共參考電壓、各換流站功率指令及斜率控制的下垂系數；

基于直流系統公共參考電壓的換流站下垂控制模塊包括電壓比較器、兩個功率比較器、功率放大器、增益單元和比例積分控制單元；所述電壓比較器、功率放大器和增益單元依次連接；增益單元的輸出傳送至其中一個功率比較器和另一個功率比較器的輸出進行比較后，將比較結果傳送至比例積分控制單元；基于直流系統公共參考電壓的換流站下垂控制模塊的數學模型用下式表示：