[發(fā)明專利]混合級聯(lián)直流輸電功率轉帶能力優(yōu)化控制方法和系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114583741A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 李明;肖鯤;趙崢;李探;張濤;田園園;鄭寬;盧亞軍;熊凌飛;黃曹煒;羅舒翰;滕尚甫
• 申請（專利權）人: 國網經濟技術研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/38;H02M7/04;H02M7/44;H02M1/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙悅

本發(fā)明涉及一種混合級聯(lián)直流輸電工程功率轉帶能力優(yōu)化控制方法和系統(tǒng)，包括：計算穩(wěn)態(tài)調制比，根據穩(wěn)態(tài)調制比判斷柔性直流換流器的運行方式是否為單極半壓運行，根據判斷結果選擇最大的調制比；判斷穩(wěn)態(tài)調制比是否大于最大的調制比，若是升高換流變檔位，若否在維持原檔位不變；計算直流控制系統(tǒng)的調制比，根據直流控制系統(tǒng)的調制比判斷是否注入三次諧波；在故障發(fā)生時，獲取柔性直流換流器降壓能力限制下的最大功率，并根據該最大功率計算故障后直流控制系統(tǒng)的功率；根據故障后直流控制系統(tǒng)的功率，更新功率指令值，柔性直流換流器根據功率指令值對直流電壓進行調整，并反饋至安控裝置執(zhí)行切機。其能夠提升混合級聯(lián)特高壓直流輸電工程功率轉帶能力，提高系統(tǒng)運行的可靠性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種混合級聯(lián)直流輸電工程功率轉帶能力優(yōu)化控制方法和系統(tǒng)，屬于直流輸電領域，特別涉及混合特高壓直流輸電系統(tǒng)優(yōu)化技術領域。

背景技術

我國能源資源與負荷中心呈逆向分布，需穩(wěn)步推進特高壓骨干電網建設，發(fā)揮特高壓大電網的輸送能力。我國部分負荷中心，直流饋入需求不斷增大，但區(qū)外直流的密集饋入將造成換流站間的電氣距離減小，多饋入短路比下降，多回直流同時換相失敗風險逐漸增大，使電網面臨嚴重的安全穩(wěn)定問題。為實現(xiàn)遠距離大容量輸電和多落點供電，解決受端多饋入短路比下降的難題，可采用混合級聯(lián)特高壓直流輸電技術，即常規(guī)直流換流器和多個柔性直流換流器級聯(lián)聯(lián)接的技術方案，該技術結合了常規(guī)直流和柔性直流換流器的優(yōu)勢，可有效改善受端交流電網的穩(wěn)定性，且可靠性高，運行方式靈活，具有廣泛的應用前景，是構建未來能源互聯(lián)網的關鍵技術。

特高壓直流工程當發(fā)生單極或閥組故障退出時，為盡可能減少功率損失，需盡可能多地由健全極和健全閥組快速增大功率，轉帶故障極或故障閥組的功率。此時，直流電流需快速增大，因此將造成線路壓降快速增大，而送端的電壓上升能力非常有限，因此實現(xiàn)功率轉帶主要依靠受端閥組電壓的快速降低。由于混合的低壓端采用半橋型模塊化多電平換流器，此類換流器快速降壓時，要維持原來的交流電壓輸出，需要快速增大調制比，如果快速降壓的幅值較小，調制比將達到其最大調節(jié)范圍，進而造成輸出電壓“削頂”畸變、控制器飽和、換流器失控等一系列后果，半橋型模塊化多電平換流器的快速降壓能力受限。因此，對于混合級聯(lián)特高壓直流輸電工程，如不采取特殊的設計和控制方面的措施，單極或單閥組退出時健全極和健全閥組轉帶功率的能力將受到嚴重限制，甚至可能不僅不能轉帶，而且健全極或健全閥組還需要降低自身的功率，這將嚴重降低混合級聯(lián)特高壓直流輸電工程的可靠性。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種混合級聯(lián)直流輸電工程功率轉帶能力優(yōu)化控制方法和系統(tǒng)，其能夠提升混合級聯(lián)特高壓直流輸電工程功率轉帶能力，從而降低極或閥組退出時系統(tǒng)的功率損失，提高系統(tǒng)運行的可靠性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了以下技術方案：一種混合級聯(lián)直流輸電工程功率轉帶能力優(yōu)化控制方法，包括：計算穩(wěn)態(tài)調制比，根據穩(wěn)態(tài)調制比判斷柔性直流換流器的運行方式是否為單極半壓運行，根據判斷結果選擇最大的調制比；判斷穩(wěn)態(tài)調制比是否大于最大的調制比，若是升高換流變檔位，若否在維持原檔位不變；直流控制系統(tǒng)實時計算調制比，根據直流控制系統(tǒng)的調制比判斷是否注入三次諧波；在故障發(fā)生時，獲取柔性直流換流器降壓能力限制下的最大功率，并根據該最大功率計算故障后直流控制系統(tǒng)的功率；根據故障后直流控制系統(tǒng)的功率，更新功率指令值，柔性直流換流器根據功率指令值對直流電壓進行調整，并反饋至安控裝置執(zhí)行切機。

進一步，調制比的計算公式為：

其中，u_1p為換流器生成的基波調制波峰值；U_dc為直流額定直流電壓為U_dc。

進一步，若柔性直流換流器的運行方式不是單極半壓運行，則選擇第一最大調制比作為最大的調制比，表示需要考慮柔性直流換流器的快速降壓能力；若柔性直流換流器的運行方式是單極半壓運行，則選擇第二最大調制比作為最大的調制比，表示不需要考慮柔性直流換流器的快速降壓能力。