[發明專利]一種柔性直流輸電系統的下垂控制方法及裝置

在審

• 申請號: 201711237257.9
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107895964A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 朱良合;袁志昌;盛超;駱潘鈿;楊汾艷;劉正富;唐釀;黃輝;郭敬梅
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種柔性直流輸電系統的下垂控制方法及裝置。

背景技術

與傳統直流輸電相比，基于電壓源換流器的新一代柔性直流輸電具有控制能力強、響應速度快、有功無功解耦輸出等優點，且不受交流電網短路容量限制，適合向無源系統送電，并具備組成直流電網的條件，因此受到國內外的高度關注，成為電氣工程領域的研究熱點，該技術在電網異步互聯方面的應用也得到了廣泛認可。

下垂控制無需通訊，控制結構簡單，具有可擴展性好等優勢，因而更適合用于多端柔性直流系統的控制。

現有的下垂控制中，內環電流控制中的參考電流由直流電壓和傳輸功率共同決定，如下式所示：

i_dref＝(k_p+k_i/s)[(U_dcref-U_dc)+K_D(P_ref-P)]；

這種簡單的功率-電壓下垂控制中傳輸功率參考值為恒定的參考值，不具備頻率支援的能力，當交流電網發生頻率擾動時，不具備自動直接調節交流電網頻率、直流電壓的能力，導致了可能造成直流電壓因偏離額定值太大，中斷柔性直流輸電系統的正常工作的技術問題。

發明內容

本發明提供了一種柔性直流輸電系統的下垂控制方法及裝置，用于解決現有的下垂控制中，內環電流控制中的參考電流由直流電壓和傳輸功率共同決定，這種簡單的功率-電壓下垂控制中傳輸功率參考值為恒定的參考值，不具備頻率支援的能力，當交流電網發生頻率擾動時，不具備自動直接調節交流電網頻率、直流電壓的能力，導致的可能造成直流電壓因偏離額定值太大，中斷柔性直流輸電系統的正常工作的技術問題。

本發明提供的一種柔性直流輸電系統的下垂控制方法，包括：

S1：在一個下垂控制周期內獲取到有源交流網絡相連的換流站的直流電壓、有功功率和交流頻率；

S2：確定當直流電壓為額定值時對應的換流站輸出功率為功率參考值；

S3：確定所述直流電壓的電壓上限值和電壓下限值，根據所述電壓上限值和電壓下限值判斷所述直流電壓是否在電壓限值范圍內，若所述直流電壓是在電壓限值范圍內，則執行步驟S4，若否，則執行步驟S5；

S4：計算所述有功功率的時間變化微分值，若所述時間變化微分值小于或等于第一預設值，則跳轉至步驟S6，若所述時間變化微分值大于第一預設值，則跳轉至步驟S7；

S5：確定與所述直流電壓對應的換流站輸出功率為新的功率參考值，并執行步驟S8；

S6：確定當前下垂控制周期內的所述輸出功率為參與下垂控制計算的功率參考值，并跳轉至步驟S8；

S7：確定上一下垂控制周期內的所述輸出功率為參與下垂控制計算的功率參考值；

S8：確定所述參與下垂控制計算的功率參考值為換流站的直流電壓-有功功率特性調節曲線的新功率參考值。

優選地，步驟S1之后，步驟S2之前還包括：

S11：通過濾波器去除所述直流電壓、所述有功功率和所述交流頻率中的高頻S波動成分。

優選地，所述計算所述有功功率的時間變化微分值具體包括：

確定采樣步長Δt，t時刻對應的有功功率為P(n)，t+(m+i)Δt時刻對應的有功功率為P(n+m+i)，t+iΔt時刻對應的有功功率為P(n+i)，其中，m為一個下垂控制周期內的采樣點數，n、m為整數；

根據第一預設公式計算所述有功功率的時間變化微分值，所述第一預設公式具體為：

優選地，所述步驟S8之后還包括：

S9：當進入一個下垂控制周期時，跳轉至步驟S1。

本發明提供的一種柔性直流輸電系統的下垂控制裝置，包括：

第一獲取模塊，用于在一個下垂控制周期內獲取到有源交流網絡相連的換流站的直流電壓、有功功率和交流頻率；

第一確定模塊，用于確定當直流電壓為額定值時對應的換流站輸出功率為功率參考值；

第二確定模塊，用于確定所述直流電壓的電壓上限值和電壓下限值；

第一判斷模塊，用于根據所述電壓上限值和電壓下限值判斷所述直流電壓是否在電壓限值范圍內，若所述直流電壓是在電壓限值范圍內，則觸發第一計算模塊，若否，則觸發第三確定模塊；