[發(fā)明專利]一種柔性直流輸電系統(tǒng)換流站多換流單元間的分散自律型電壓平衡控制的方法

有效

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• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109687500B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 楊碩;郭春義;鄭安然;趙成勇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

本發(fā)明公開了一種柔性直流輸電系統(tǒng)換流站多換流單元間的分散自律型電壓平衡控制的方法，首先根據柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的總直流電壓和該換流站中換流單元的個數得到每一換流單元的平均直流電壓；再根據該換流站傳輸的總有功功率與換流單元的個數得到每一換流單元的平均有功功率；根據每一換流單元直流電壓的實測量與平均直流電壓得到相應換流單元的直流電壓比值；然后將所獲得的直流電壓比值乘以獲得的平均有功功率，獲得相應換流單元的功率指令值；將獲得的功率指令值分散引入至每一換流單元中，實現(xiàn)對換流單元自身電壓的自律調節(jié)。上述方法能夠解決柔性直流定有功功率換流站內多換流單元由于直流電壓分配不均而引起的功率不平衡問題。

技術領域

本發(fā)明涉及輸配電技術領域，尤其涉及一種柔性直流輸電系統(tǒng)換流站多換流單元間的分散自律型電壓平衡控制的方法。

背景技術

模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)憑借其模塊化、低諧波含量、低損耗、可向無源網絡供電等優(yōu)勢受到廣泛關注，在城市配電網增容、大規(guī)模風電場并網、電網互聯(lián)及高壓大容量的功率變化等場合都有著廣闊的應用場景。MMC-HVDC應用在遠距離大容量輸電場合存在的主要問題在于受限于現(xiàn)有功率器件的制造水平，其直流電壓和直流電流較小。借鑒傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)在特高壓場景下單12脈動換流器串聯(lián)的結構，以MMC換流器作為基本換流單元，利用多個換流單元的串聯(lián)可以滿足高壓大容量甚至特高壓輸電的需求，有效解決了單個MMC換流單元電壓等級低輸送容量小的難題。

對于采用定有功功率控制且由多個換流單元串聯(lián)而成的換流站而言，由于換流單元內的電壓分配沒有得到有效的約束且換流單元間的參數和控制會存在差異，換流單元內的基本控制難以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運行的需求，從而導致各換流單元之間的直流電壓分配不均，進而引起各換流單元間的有功功率不平衡的問題，而現(xiàn)有技術中缺乏相應的解決方案。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)換流站多換流單元間的分散自律型電壓平衡控制的方法，該方法通過將功率指令值分散引入至每一個換流單元實現(xiàn)對換流單元自身電壓的自律調節(jié)，從而解決柔性直流定有功功率換流站內多換流單元由于直流電壓分配不均而引起的功率不平衡問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種柔性直流輸電系統(tǒng)換流站多換流單元間的分散自律型電壓平衡控制的方法，所述方法包括：

步驟1、根據柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的總直流電壓和該換流站中換流單元的個數得到每一換流單元的平均直流電壓；

步驟2、再根據該換流站傳輸的總有功功率與換流單元的個數得到每一換流單元的平均有功功率；

步驟3、根據每一換流單元直流電壓的實測量與步驟1獲得的平均直流電壓得到相應換流單元的直流電壓比值；

步驟4、然后將步驟3所獲得的直流電壓比值乘以步驟2獲得的平均有功功率，獲得相應換流單元的功率指令值；

步驟5、將獲得的功率指令值分散引入至每一換流單元中，實現(xiàn)對換流單元自身電壓的自律調節(jié)。

所述步驟1的過程具體為：

將柔性直流輸電系統(tǒng)換流站中的N個換流單元依次進行編號1,2,3,…k，k+1，…N，N≥4；

再按下式得到每一換流單元的平均直流電壓：

其中，U_{dc_total}為換流站的總直流電壓，N為換流單元的個數。

在步驟2中，每一換流單元的平均有功功率的獲得過程為：

按下式獲得每一換流單元的平均有功功率：