[發明專利]一種針對于背靠背換流站的三段式控制策略

有效

• 申請號: 202011129728.6
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112260304B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 李衛東;吳限;李梓鋒
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種針對于背靠背換流站的三段式控制策略，應用于背靠背直流工程的互聯大電網中，考慮到背靠背換流站在兩端交流系統的空間分布和地理位置建立兩區域三機組模型，對于兩區域三機組模型中的背靠背直流系統進行建模，其中背靠背直流系統包括背靠背換流站建模以及直流附加控制器建模；根據受到擾動后頻率響應階段的不同屬性特征將頻率響應階段劃分三個不同的階段，并針對三個階段分別實行基于模型預測控制器的主動控制策略、基于階梯式控制器的主動控制策略以及基于PI控制器的被動控制策略。本發明通過背靠背直流輸電系統的快速可控性，非擾動區域快速地向擾動區傳輸直流功率，有效地攔截頻率下降趨勢，實現了功率缺額的再分配。

技術領域

本發明屬于電網頻率穩定控制領域，涉及一種針對于背靠背換流站的三段式控制策略。

背景技術

近年來電力系統能量交互愈發緊密，特高壓輸電工程輸送快速靈活，線路損耗小，占地費用少，其作為西電東送、南北互供發展策略的最佳實現方式，大系統互聯方式向直流方式轉變。相比于交流互聯電網，直流輸電工程不存在交流輸電的穩定問題，有利于遠距離大規模輸電；實現電力系統間的非同步聯網，有利于區域間備用容量的共享；執行快速準確的頻率響應控制策略，有利于擾動后非擾動區域對于擾動區域的功率支援以及對端的頻率調節能力。其中，對于兩側區域電氣弱連接的直流輸電工程多采用背靠背直流工程，以不同頻率獨立非同步運行并以系統聯絡線的角色承擔兩電網間電力交換計劃，通過快速控制改善所連交流電網的穩定性和可靠性。從世界范圍來看，背靠背換流站在已運行和正在建設的直流工程中約占1/3。

針對直流異步互聯電網而言，兩端不同裝機規模電網的頻率響應能力相差懸殊而又各自獨立運行，故障前后頻率位于低位的概率上升，容易發生低頻減載現象。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種針對于背靠背換流站的三段式控制策略。

本發明采用的技術方案如下：

一種針對于背靠背換流站的三段式控制策略，所述策略包括：

步驟1：建立背靠背直流互聯系統的兩區域三機組模型，其中將電力系統劃分為兩個研究系統，研究系統1為擾動發生區，研究系統2為非擾動發生區，其中研究系統1又進一步劃分為子系統A和子系統B。所述擾動發生區內子系統A和子系統B通過交流聯絡線進行連接，背靠背換流站作為弱連接兩端研究系統的HVDC聯絡線，背靠背換流站的一端接于交流聯絡線中，背靠背換流站的另一端與系統2相連，子系統A，子系統B以及系統2內均設置有相同的一組發電機組，其包括火電機組、水電機組、儲能設備和燃氣機組。

步驟2：對于所述兩區域三機組模型中背靠背換流站進行建模，根據聯絡線節點功率平衡方程推導得到背靠背換流站功率傳輸方程：

公式(1)、(2)分別表示子系統A、子系統B經由交直流聯絡線傳輸功率狀態方程，ΔP_tieA為子系統A經由交直流聯絡線傳輸功率，ΔP_tieB為子系統B經由交直流聯絡線傳輸功率，Δf_1A為子系統A的頻率偏差信號，Δf_1B為子系統B的頻率偏差信號，其中系統2作為饋入端向系統1支援功率ΔP_2d；

公式中，定義D_abs為絕對電氣距離系數，其表示子系統A與子系統B的實際電氣距離，定義為相對電氣距離系數集，表示背靠背換流站與子系統A的相對電氣距離，表示背靠背換流站與子系統B的相對電氣距離。