[發明專利]一種直流電網分層控制系統及其設計方法

有效

• 申請號: 201611174220.1
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN108206518B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 鄭超;牛拴保;李惠玲;霍超;呂思卓
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司;國家電網公司西北分部
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J1/14
• 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

本發明涉及一種直流電網分層控制系統及其設計方法，包括直流電網全網協調控制層、與其連接的區域直流子網中多換流站協調控制層以及與區域直流子網協調控制層連接的電壓源換流站VSC本體控制層；直流電網全網協調控制層和區域直流子網中多換流站協調控制層均采用主備控制方式；控制系統還包括分別與直流電網全網協調控制層和區域直流子網中多換流站協調控制層連接的直流電網廣域量測系統WAMS。本發明提供的技術方案采用換流站本體控制層、子網協調控制層、全網控制層，實現直流電網控制功能的多層級有效協同與配合，結構清晰、功能明確，可保障直流電網安全穩定運行。

技術領域

本發明涉及電力系統領域的控制技術，具體涉及一種直流電網分層控制系統及其設計方法。

背景技術

我國水能資源、煤炭資源以及光伏、風電等新能源，主要集中于西北和西南地區，南北縱向距離長，東西地域覆蓋面積廣。從電源特性上看，豐枯期水電出力差異、新能源電力功率波動、火電可調控容量三者，具有較好的互補性；從負荷特性上看，跨多個時區的負荷具有較大的錯峰容量。因此，西部電網大范圍互聯，將可綜合發揮電源互濟效益和錯峰效益，提升西部電網整體運行效益。然而，通過交流電網將大范圍的西部能源基地互聯，伴隨長距離交流輸電的同步穩定、無功電壓調節等問題，將會制約分散分布的各大型能源基地間電力交換能力，從而難以發揮聯網運行效益。

直流電網是利用直流輸電線路形成輻射狀、網狀等拓撲結構，用以連接分散分布的多個換流站，實現電力匯集、轉運和調控的輸電技術。在具備多類型電源、覆蓋地域面積廣的西北地區建設直流輸電網，具有如下的顯著技術優勢：

(1)能源基地互聯距離，不受同步穩定和無功電壓調節約束；

(2)綜合電源出力特性，統一匯集和外送，充分發揮互濟效益；

(3)通過直流輸電網進行功率快速支援，避免潮流在交流電網中轉移穿越；

(4)一端故障多點支援，分散擾動沖擊，消弱影響程度；

(5)整體提升外送通道和輸變電設備利用率。

構建直流電網，連接大型水電基地、大型火電基地、大型風電基地以及大型光伏發電基地，實現多類型電源互濟提升電網運行效率，是一種可行的網架構建方案。然而，目前針對直流電網，尚無控制系統設計方法，迫切需要提出相關方法支撐直流電網發展。

發明內容

為解決上述現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種直流電網分層控制系統及其設計方法，采用換流站本體控制層、子網協調控制層、全網控制層，實現直流電網控制功能的多層級有效協同與配合，結構清晰、功能明確，可保障直流電網安全穩定運行。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供一種直流電網分層控制系統，其改進之處在于，所述控制系統包括直流電網全網協調控制層、與其連接的區域直流子網中多換流站協調控制層以及與區域直流子網協調控制層連接的電壓源換流站VSC本體控制層；所述直流電網全網協調控制層和區域直流子網中多換流站協調控制層均采用主備控制方式；所述控制系統還包括分別與直流電網全網協調控制層和區域直流子網中多換流站協調控制層連接的直流電網廣域量測系統WAMS。

進一步地，所述直流電網全網協調控制層用于調控多源廣域互濟、全網潮流優化計算、聯絡線潮流控制、故障緊急支援控制、區域直流子網故障隔離控制、交直流協調控制以及在線預警與輔助決策；

所述區域直流子網中多換流站協調控制層用于調控區域直流子網內直流支路潮流控制器，避免支路過負荷，包括：區域直流子網換流站功率分配、區域直流子網潮流優化、受擾特性優化和局部交直流協調控制。