[發(fā)明專利]一種連接風電場的柔性直流輸電系統(tǒng)直流過電壓抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410400790.2
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104158205A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 韓民曉;許冬
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

1.一種連接風電場的柔性直流輸電系統(tǒng)直流過電壓抑制方法，當受端換流站VSC2所連接的交流系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落故障時，其特征在于，所述方法包括下列步驟：

步驟1：直流電壓互感器采集送端換流站VSC1端口的直流電壓U_dc，將采集到的直流電壓模擬信號通過A/D轉換器進行A/D轉換，轉換后的直流電壓U_dc數(shù)字信號傳送給送端換流站VSC1的控制機柜；

步驟2：送端換流站VSC1的控制機柜根據(jù)所采集的直流電壓U_dc值升高送端換流站VSC1輸出的交流電壓頻率f，具體步驟如下：

步驟201：計算雙饋風機角速度ω和直流電壓U_dc的函數(shù)關系；設E為直流電容儲存的能量，則有，

E=12CUdc2---(1)]]>

(1)式中，C為等效直流電容值，U_dc為送端換流站VSC1輸出的直流電壓，雙饋風機的加速功率為：

PWT=Hωdωdt,(ω≤ωmax)]]>

(2)(2)式中，H為風電場的總轉動慣量，ω為雙饋風機的角速度，ω_max為雙饋風機最大角速度；設Δt時間雙饋風機增加的動能為E_wt，調節(jié)初始時間為t₀，由(2)式可得：

Ewt=∫t0t0+ΔtHωdωdtdt---(3)]]>

由雙饋風機所增加的風機動能E_wt等于直流電容多儲存的能量E，得：

∫t0t0+ΔtHωdωdtdt=12C(Udc2-UdcN2)---(4)]]>

(4)式中U_dcN為額定直流電壓；

有

H[ω2(t0+Δt)-ω2(t0)]=C(Udc2-UdcN2)---(5)]]>

(5)式中ω₀為調節(jié)前雙饋風機的初始角速度，即t₀時刻的角速度；

令

k1=ω2(t0+Δt)-ω2(t0)Udc2-UdcN2=CH---(6)]]>

因此，雙饋風機的角速度ω和送端換流站VSC1輸出的直流電壓U_dc的關系為：

ω=ω0(Udc≤UdcN+ΔUdc)ω02+k1(Udc2-UdcN2)(Udc>UdcN+ΔUdc)---(7)]]>

步驟202：計算風機角速度ω和送端換流站VSC1輸出的交流電壓頻率f的函數(shù)關系；

由風機的角速度ω與交流電壓頻率f的變化量成比例增加，這里人為設定比例系數(shù)為k₂，則有關系式：

ω=ω02+k2(f2-fN2)---(8)]]>

(8)式中f_N為額定交流頻率，

步驟203：計算送端換流站VSC1輸出的交流電壓頻率f與直流電壓U_dc與之間的函數(shù)關系；

將(7)式帶入(6)式可得送端換流站VSC1輸出的交流電壓頻率f與送端換流站VSC1輸出的直流電壓U_dc的關系為：

f=fN(UdcN<Udc≤UdcN+ΔUdc)fN2+k(Udc2-UdcN2)(UdcN+ΔUdc<Udc≤Udcmax)---(9)]]>

(9)式中U_dcmax為直流電壓最大限值，k＝k₁/k₂；

步驟204：送端換流站VSC1中的控制機柜按(9)式升高送端換流站VSC1輸出的交流電壓頻率f；

步驟3：雙饋風機控制器實時跟蹤送端換流站VSC1輸出的交流頻率f，雙饋風機控制器按(8)式增大雙饋風機角速度ω，降低風電場的輸出到直流系統(tǒng)的功率，當風電場輸出功率小于等于故障期間VSC2所能送出的功率時，受端換流站VSC2的控制機柜控制直流電壓U_dc恢復到額定值；送端換流站VSC1中的控制機柜延時控制送端換流站VSC1輸出的交流電壓頻率f恢復到額定值f_N。