[發明專利]一種頻率電壓協調控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201810446898.3
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108521139B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 高得力;劉建琴;馬為民;高丙團;楊志超
• 申請（專利權）人: 國網經濟技術研究院有限公司;東南大學;國網安徽省電力有限公司經濟技術研究院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

本發明涉及一種頻率電壓協調控制方法及裝置，混合直流多端直流輸電系統至少包括1個LCC換流器和2個MMC換流器。其中，整流側LCC為12脈動換流器，采用定直流電壓控制；逆變側包括多個MMC換流器，采用定有功功率與定交流電壓控制模式，或者采用定有功功率與定無功功率控制模式；針對受端電網頻率波動和直流電壓波動，通過在MMC控制器中引入頻率下垂策略和電壓下垂控制方法，即雙下垂控制策略，保證具有調頻能力的交流系統通過MMC進行功率支援，實現頻率支撐和電壓穩定；本發明提供的技術方案利用混合多端直流輸電系統對受端弱電網頻率和直流電壓的快速高效協同調節，保證受端電網頻率和直流側電壓的穩定。

技術領域

本發明涉及一種輸配電技術領域，特別是關于一種混合多端直流輸電系統頻率電壓協調控制方法及裝置。

背景技術

在現代電力系統中，基于晶閘管器件和相控換流器的直流輸電技術在電力遠距離大功率輸送方面具有顯著技術優勢。隨著新能源發電并網和海上電力輸送的需求增加，LCC-HVDC已不能滿足需求，由此出現了新型的基于電壓源型換流器的柔性直流輸電技術(MMC-HVDC)。該技術的特點是采用了全控型電力電子器件，但存在傳送容量小、電壓等級低等缺點。因此，繼承了傳統直流輸電和柔性直流輸電兩者優點的混合直流輸電系統被視為一種經濟有效的直流輸電方案，并逐漸成為目前全球能源輸電網發展背景下的研究熱點。

由于受端弱電網的裝機容量有限，整個系統慣性小，頻繁的負荷投切將導致受端交流系統頻率的不穩定，需要通過調節直流系統的傳輸功率使交流系統頻率維持在正常范圍之內。當受端頻率或系統電壓發生偏差時，通過站間通信將信號傳輸給送端換流站的頻率控制器，調節送端換流站輸送的功率。由于傳輸信號的遲滯，影響系統的控制精度，此外對于瞬時負荷變化引起的頻率瞬時跳變，送端頻率、電壓控制器無法及時作用，且頻繁切換頻率、電壓控制器也會帶來額外的設備損耗。

發明內容

為使輸電交流系統在發生事故時具有相互功率支援的能力，本發明的目的是提供一種頻率電壓協調控制方法及裝置，一方面可以讓換流站對交流側系統的頻率和電壓做出響應，另一方面保證所有具備功率調節能力的換流器都參與直流網絡不平衡功率的調節，實現系統頻率電壓穩定控制。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種頻率電壓協調控制方法，其包括以下步驟：1)根據頻率下垂控制和電壓下垂控制原理，建立各換流站的有功功率偏差值表達式；2)基于功率守恒的原則，建立頻率偏差和電壓偏差的關系式，將頻率偏差和電壓偏差的關系式代入步驟1)中的有功功率偏差值表達式，得到各換流站有功功率偏差值轉化為頻率偏差單一變量控制的表達式；3)根據各換流站有功功率偏差值和頻率偏差單一變量之間的表達式判斷換流站交流側系統頻率偏差和直流電壓偏差是否分別小于預先設定的允許頻率偏差和允許電壓偏差，若兩者均小于，則不需對各換流站的有功功率參考值進行調整；反之，則根據有功功率偏差值對各換流站的有功功率參考值進行調整。

進一步，所述步驟1)中，各換流站的有功功率偏差值表達式為：

式中，ΔP_i為各換流站的有功功率偏差值，功率的正方向為直流側流向交流側；i＝1，2，...，N+1，分別代表LCC換流站、MMC1換流站、MMC2換流站...、MMCN換流站，N為MMC換流站的個數；Δu_i為換流站i直流側電壓的偏差值；Δf_i為換流站i交流側系統頻率的偏差值；k_ui為換流站i直流側電壓偏差系數；k_fi為換流站i交流側系統頻率偏差系數；MMC換流站為多電平換流站，LCC換流站為電網換相型換流站。

進一步，所述步驟2)中，各換流站有功功率偏差值和頻率偏差單一變量之間的表達式為：