[發明專利]一種基于柔性直流輸電互聯兩區域電網的控制系統及方法

有效

• 申請號: 202011061121.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112234643B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 朱介北;王曉南;劉迎澍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/24;H02J3/48
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張建中

本發明公開了一種基于柔性直流輸電互聯兩區域電網的控制系統，包括依次連接的第一、二同步發電機區域電力系統，以及設有第一換流器和第二換流器的電壓源型換流器高壓直流輸電系統；第一換流器的交流側與第一同步發電機區域電力系統相連；第二換流器的交流側與第二同步發電機區域電力系統相連；第一、二換流器的直流側各自并聯一電容器且通過直流母線連接；第一、二換流器均由雙閉環控制器驅動控制；第一換流器控制器設有功率外環模塊；第二換流器的控制器設有電壓外環模塊；功率外環模塊包括電網頻率計算模塊、比較選通模塊、遠程控制模塊、本地控制模塊；電壓外環模塊包括直流電壓?頻率下垂控制模塊。本發明可以自適應地實現系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及交直流互聯電網領域，特別涉及一種基于柔性直流輸電互聯兩區域電網的控制系統及方法。

背景技術

目前，可再生能源和天然氣在一次能源中所占份額比例越來越高，煤炭量的消耗比重也逐年下降，在環境保護方面有著優越性的清潔能源也給電力系統帶來了機遇和挑戰，主要體現在其固有的間歇性和隨機性以及各個國家和地區分布不均等問題，為了平衡可再生能源的分布和消耗問題，交直流電網互聯成為一種高效利用新能源的重要方法。而在電網互聯中，柔性直流輸電技術其能夠電流自關斷、控制靈活方便和脈寬調制技術的應用等優勢被廣泛應用，但缺點是柔性直流對外呈現低慣量和弱阻尼，不能積極參與電網調節，也無法為互聯電網提供阻尼來抑制擾動。與此同時，當互聯電網有一端口發生頻率變化時，其他端口側電力系統無法對其進行功率支持。

換流站目前普遍使用的一種控制方式即矢量控制，通常通過電壓外環和電流內環控制兩部分控制目標。電壓外環通過接受系統級控制傳遞的參考值經過處理產生控制信號傳遞給電流內環，而電流內環通過處理后產生期望輸出的電壓參考值，并傳遞給觸發級控制器。矢量控制具有較好的控制效果，并能夠實現過電流控制以及大功率應用場合。現有文獻大多針對單端系統慣量和阻尼進行補償，即對于互聯電力網絡來說只有應用慣量補償的電力系統能夠自給自足慣量和阻尼，對于相互聯的其他系統是否擁有虛擬慣量則不予關注，這對于兩端系統或者多端系統的頻率支撐是非常不利的。為了補償所減少的等效系統慣量，改善換流器的動態特性，提高兩端系統的相互支撐能力，有關學者設計了一種將直流電容的能量方程與轉子運動方程對比得出頻率和直流電壓的關系方程，從而使用電容能量來提升系統穩定性，但是其方案對電容值要求較大，對于實際的占地需要一定的考慮。有關學者設計了使用主從控制、平均電流控制方法為來進行兩端系統相互聯系，但是該方案需要通信機制來分享各個分布式電源或者儲能電池的信息，然而，這些方法花費高且其穩定性取決于通信的有效性。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于柔性直流輸電互聯兩區域電網的控制系統及方法。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種基于柔性直流輸電互聯兩區域電網的控制系統，包括依次連接的第一同步發電機區域電力系統、第二同步發電機區域電力系統以及電壓源型換流器高壓直流輸電系統；電壓源型高壓直流輸電系統包括第一換流器和第二換流器；第一換流器的交流側與第一同步發電機區域電力系統相連；第二換流器的交流側與第二同步發電機區域電力系統相連；第一、二換流器的直流側各自并聯一電容器且通過直流母線連接；第一、二換流器均由雙閉環控制器驅動控制；第一換流器的控制器設有功率外環模塊、第一電流內環模塊及第一脈沖寬度調制器；第二換流器的控制器設有電壓外環模塊、第二電流內環模塊及第二脈沖寬度調制器；功率外環模塊輸出參考電流至第一電流內環模塊；第一電流內環模塊，其還輸入第一換流器交流側的實際電流和實際電壓，其輸出脈寬控制信號至脈沖寬度調制器；電壓外環模塊輸出參考電流至第二電流內環模塊；第二電流內環模塊，其還輸入第二換流器交流側的實際電流和實際電壓，其輸出脈寬控制信號至第二脈沖寬度調制器；第一、二脈沖寬度調制器相應控制第一、二換流器的工作；其中：