[發明專利]考慮有功傳輸能力的混合雙饋入系統的協調控制策略

有效

• 申請號: 202010812772.0
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN112086985B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李清
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/16;H02J3/18
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 鄧潮彬;黃培智

本發明公開一種考慮有功傳輸能力的混合雙饋入系統的協調控制策略，包括建立了混合雙饋入系統LCC?HVDC直流電流與VSC?HVDC無功功率的關聯表達式，以混合雙饋入系統總有功傳輸最大值為求解目標，得到在不同換流母線電壓跌落值下的系統最佳運行點，最后基于擬合曲線法，得到混合雙饋入系統控制曲線斜率，提出一種混合雙饋入直流輸電系統協調控制方法。本發明提高了混合雙饋入系統的連續換相失敗免疫能力，有效抑制了LCC?HVDC逆變側交流電壓跌落后的后續換相失敗，與此同時最大限度的維持了系統總有功功率傳輸量最大。

技術領域

本發明涉及直流輸電技術領域，尤其涉及一種考慮有功傳輸能力的混合雙饋入系統的協調控制策略。

背景技術

電網換相換流器的高壓直流輸電(Line Commutated Converter based HighVoltage Direct Current，LCC-HVDC)具有傳輸容量大，建設成本低等優勢，在遠距離大容量輸電場合應用廣泛，但因其采用半控型電力電子器件，其也存在容易發生換相失敗、需要大量無功補償和濾波裝置等缺點。20世紀90年代以來，電壓源型換流器高壓直流輸電(voltage source converter high voltage direct current，VSC-HVDC)技術迅速發展，其以自關斷能力的全控型半導體絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate BipolarTransistor,IGBT)為開關器件，具有有功無功獨立控制、動態補償交流無功缺額和支撐交流電壓等優點，能夠彌補傳統直流輸電的缺陷，將其與LCC-HVDC結合，同時饋入同一交流電網時便構成了混合多饋入直流輸電系統(HMIDC)。

換相失敗是LCC-HVDC系統最常見的典型故障，一旦發生換相失敗，將會引起直流電壓下降，傳輸功率降低和電流上升等不利影響，在受端交流系統較弱的情況下，系統存在的風險將更為突出。再者，我國存在由多條LCC-HVDC組成的多饋入系統，若不及時抑制后續換相失敗，將可能導致換流閥組閉鎖甚至多個直流系統發生級聯閉鎖故障，威脅整個系統的安全穩定運行。

針對抑制LCC-HVDC換相失敗的研究一直是直流輸電系統研究的重點。利用無功補償裝置，如SVC、STATCOM等可以快速提高受端交流母線電壓，增大系統有效短路比，提供一定的無功支撐。但無功補償裝置投資成本高、動態響應速度較慢，在母線壓降較大的情況下難以及時抑制換相失敗。采用改進的低壓限流控制(voltage dependent current orderlimiter，VDCOL)來抑制直流故障電流的上升也是抑制后續換相失敗的有效方案之一。有學者提出一種基于模糊控制的低壓限流控制策略，該策略考慮了無功功率、直流電流和系統電壓恢復速度之間的關系。還有學者提出一種自適應低壓限流控制，可以基于交流母線電壓的跌落程度動態調節限流曲線斜率，達到加快系統恢復速度，提高系統暫態穩定性的目的。

在混合雙饋入系統中，利用VSC-HVDC的動態無功補償能力抑制LCC-HVDC換相失敗具有較好的效果和應用價值。研究表明，VSC-HVDC對LCC-HVDC具有較強的無功功率支撐能力，能有效調節交流電壓的穩定性，改善系統的動態性能，減小了換向失敗的幾率和抑制了后續換相失敗的風險。但是單一的改進LCC-HVDC低壓限流控制或VSC-HVDC無功功率可能無法達到最佳的效果。因為孤立調節單一直流線路均會加劇混合雙饋入系統的受端有功功率缺額，進而對母線電壓的穩定性產生不利影響，加劇后續換相失敗的可能性。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種考慮有功傳輸能力的混合雙饋入系統的協調控制策略，通過分析LCC-HVDC與VSC-HVDC之間的相互作用關系，綜合利用了直流系統的有功傳輸能力和無功支撐能力，主要解決單一的改進LCC-HVDC低壓限流控制或VSC-HVDC定無功功率控制可能會無法達到抑制后續換相失敗的最佳效果，且最大限度的增加了系統總有功功率傳輸量。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：