[發明專利]一種用于多直流異步互聯電網頻率穩定的控制方法

在審

• 申請號: 202211273575.1
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115693705A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 葉林;張步昇;王啟亨;彭藝術;裴銘;王凱豐
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/36
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 閆萍

本發明提供一種用于多直流異步互聯電網頻率穩定的控制方法。該方法能夠將區域電網受到故障擾動后的功率波動短時間內恢復穩定至故障發生之前的穩定運行狀態，且擁有更加穩定的協調與控制性能，能有效地控制各交流電網間的頻率穩定，有利于解決多直流異步互聯電網間因功率互濟不平衡導致的頻率穩定控制問題。

技術領域

本發明屬于電網控制技術領域，涉及一種用于多直流異步互聯電網頻率穩定的控制方法。

背景技術

我國能源資源富饒，但在空間尺度上資源生產中心與負荷消費中心表現為逆向化極其不平衡的分布特征，即我國的能源資源的生產與負荷消費分布存在極大的空間區域差異性。跨區域、遠距離、大容量的高壓直流輸電技術是我國實現西電東輸、北電南送，保證人們生產生活用電的重要研究方向。生產生活需求使得高壓直流輸電技術理論與實踐化的新思維、新技術和新應用等不斷涌現，我國在大電網多區域能源互聯、協調控制、以及資源共享方面進行著積極的探索，使得電網直流異步互聯的輸電方式得到發展。

根據各區域電網之間聯通線路的類型，可以分為有交流通道連接的同步電網和沒有交流通道且僅靠直流線路連接的異步電網；區域電網僅通過多條直流線路進行互聯互濟，就實現了區域電網間多直流異步互聯，這種方式能夠有效解決復雜拓撲結構下區域電網間能源資源的互補支援問題，也可以有效平衡多直流輸電線路間功率波動，進而穩定系統頻率變化。異步互聯電網還可以實現多區域電網在頻率和相位都不相同的條件下運行，并且可以實現快速控制和快速恢復。隨著電網異步互聯工程建設投運的逐漸普及，異步互聯電網的優勢凸顯且應用前景寬廣，高壓直流輸電線路能夠獨立相互連接各端交流電網，有效避免一系列連續故障引發的大規模停電斷電事故發生，減少極端氣候和特殊地理因素的影響。

一般異步互聯電網的直流輸電線路上功率很大，發生直流閉鎖故障時對兩端系統的影響也會很大。異步互聯之后的多直流電網的備用容量和系統慣量都會有不同程度的下降，因此，降低了直流線路兩端交流電網之間的功率支援能力，使得在面對電網間因負荷切機或直流閉鎖等故障引起的系統擾動時，異步互聯電網直流輸電線路上的功率無法實現有效調度與協調控制，進而導致兩端系統在其各自電網間的功率出現不平衡問題，使得電網頻率發生不穩定的波動現象，頻率穩定問題愈加突出，因此，迫切需要有更加有效的控制方法來維持異步互聯之后的多直流電網的頻率穩定。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，一種用于多直流異步互聯電網頻率穩定的控制方法，包括下述步驟：

設定交流電網參數、整流/逆變站參數、直流輸電參數和系統控制模塊參數，搭建多直流異步互聯電路模型；

構建適應于多直流異步互聯電網的“主-極-閥”分層協同控制模型；

設定異步互聯之后的多直流電力系統允許的頻率偏差因子之和的最大值的計算表達式；

建立受擾動狀態下保持系統頻率安全穩定的最優目標函數；

配置電路模型的底層變量使其滿足約束條件下的目標函數，完成對多直流系統間功率互濟支援的有效控制，進而穩定系統頻率波動。

在上述方案的基礎上，所述多直流異步互聯電路模型為基于PSCAD預先搭建的用于模擬真實多直流的仿真電路模型。

在上述方案的基礎上，所述交流電網參數包括等效電壓源參數和等效電源阻抗參數，所述整流/逆變站參數包括變壓器參數和六脈沖控制橋電路參數，所述直流輸電參數包括平波電抗器參數和直流輸電線路等效阻抗參數，所述系統控制模塊參數包括定電壓控制環節相關參數、定電流控制環節相關參數和定觸發角控制環節相關參數。

在上述方案的基礎上，所述基于PSCAD預先搭建的用于模擬真實多直流的仿真電路模型具體包括以下部分：

用于異步互聯的兩側交流電網模型、雙極并聯的整流/逆變控制器模塊、多直流輸電線路模塊和系統控制模塊；