[發明專利]一種多端柔性直流電網跨區域平抑風電波動的協調控制方法

有效

• 申請號: 201610058923.1
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105490304B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 徐箭;周密;孫元章
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G06Q50/06;H02J3/24
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種多端柔性直流電網跨區域平抑風電波動的協調控制方法，其特征是包括以下步驟：

步驟1、根據各區域的風電和水電容量以及區域電網調節能力，將多端系統中的區域劃分為X區域、Y區域和Z區域三類；其中X區域風電容量大，超過該區域可調范圍，作為待調節區域；Y區域風電容量小或者無風電，而水電備用充足，作為調節區域；Z區域不符合前述特征，不參加風電波動的跨區調節；

步驟2、在X區域和Y區域的柔性直流換流站的換流站級控制中加入附加控制環節，當風電波動導致系統頻率超過一定范圍時，啟動該附加控制環節，將X區域由于風電波動產生的不平衡功率在X區域和Y區域間進行合理分配，抑制X區域系統頻率的偏移；其中，附加控制的實現方法是：在屬于X區域的某個交流電網X_i中，通過引入頻率偏差量頻率偏差放大倍數和風功率波動判斷邏輯，修正X_i區域換流站的有功功率指令值，改變X_i區域換流站的有功輸出量；各Y區域換流站的有功功率指令值則根據X區域的有功總附加修正量，按照自身備用容量的比例調節其換流站輸出功率，保證直流網內的功率平衡；

具體控制方法如下：

電網正常運行時，附加控制不啟動；當X_i區域風功率波動過大導致系統頻率超過啟動限值時，系統根據當前時刻X_i區域的風功率波動趨勢來進行邏輯判斷，若此時X_i區域的系統頻率達到啟動上限值或下限值，且風功率相對于前一時刻的值有增加或減小的趨勢，則附加控制啟動；隨后，相應頻率偏差量通過比例環節將疊加至其換流站有功功率指令值上，抑制其頻率的繼續偏移；同時，為保證直流網內功率平衡，上層控制系統根據所有X區域的有功總附加修正量在線修正各Y區域換流站的有功功率指令值在Y區域內各交流電網按比例分配功率調節量，直至X_i區域頻率偏移恢復至啟動限值以下，附加控制關閉；

由于Z區域不參與風電的跨區調節附加控制，因此，該類區域的VSC換流站采用常規電壓下垂控制；

步驟3、極端情況下，當附加控制開始工作后，若某參與風電波動調節的區域頻率偏移至某一限值，該區域的P-f控制啟動，不平衡功率將在所有互聯區域中得到平衡，維持系統的穩定運行；所述P-f控制方法的原理是：在電壓下垂控制中引入交流系統的頻率偏差量Δf′，將其乘以放大系數K_f后作為換流站有功功率指令值的修正量，修正換流站輸出的有功功率；并且P-f控制存在啟動限值f^ref±A；

其中，A和B是協調控制中的限值參數；是X_i區域頻率偏移啟動值；f^ref是頻率偏移啟動值。

2.根據權利要求1所述的一種多端柔性直流電網跨區域平抑風電波動的協調控制方法，其特征是：所述步驟3中，將P-f控制作為附加控制的后備控制，各X，Y，Z區域可通過區域選擇開關來選擇相應的跨區調節附加控制策略；

對于X區域，當X_i區域頻率偏移達到B且附加控制啟動后，若參與調節的某區域頻率仍波動至超過{f^ref-A，f^ref+A}，A＞B，則啟動P-f控制，所有互聯區域均參與頻率控制，包括Z區域也參與頻率控制；共同維持系統穩定；此外，在X_i區域的附加控制中加入上下限{-(A-B)，(A-B)}，即附加控制正常作用所對應的區間為{-(A-B)，(A-B)}，當X_i區域超過A后，附加控制的功率疊加量將被保持在為A時所對應的上限值，以確保P-f控制過程中換流站調節功率不受風電波動的影響，從而快速使全網系統恢復穩定；

對于Y區域，在X_i區域的風電附加控制啟動后，Y_j區域根據比例分配風功率調節量，并調節相應的換流站有功功率；若在調節過程中Y_j區域交流電網的頻率超出范圍{-(A-B)，(A-B)}，則其P-f控制啟動，控制頻率穩定。

3.根據權利要求2所述的一種多端柔性直流電網跨區域平抑風電波動的協調控制方法，其特征是，所有控制參數按照如下方法確定：

參數組一：協調控制中的限值參數A和B，確定的原則為：在避免附加控制啟動太過頻繁的同時保證其響應的及時性，同時為該控制留有充分的作用區間；

參數組二：X_i區域的附加控制參數確定的方法為：考慮與P-f控制的配合，在X_i區域附加控制中引入功率裕度系數α，使得

式中，為X_i區域的換流站初始功率，和分別為X_i區域換流站正常運行的最小和最大輸出功率；根據附加控制所對應的頻率偏差量的范圍{-(A-B)，(A-B)}，可得范圍：

考慮控制的快速性，取其允許范圍內的最大值，即

參數組三：Y_j區域的附加控制參數，將所有X區域輸入到多端柔性直流網的風電跨區調節附加功率之和按照各Y區域當前的備用容量之比分配，即

式中，為Y_j區域當前的機組備用容量，可通過本地PMU實時同步采樣監測到；

參數組四：各區域P-f控制的系數K_f，對于P-f控制中的系數K_f，其數值大小直接決定了該控制方式下各區域換流站響應其交流系統的頻率偏差量Δf′所產生的功率調整量，即該區域的不平衡功率量，故綜合考慮其交流系統強度和換流站容量裕度來對K_f進行整定。