專利名稱：一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性直流輸電領(lǐng)域控制技術(shù)，具體涉及一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制方法。
背景技術(shù)：
隨著電力電子器件和控制技術(shù)的進(jìn)步，柔性直流容量和電壓等級(jí)越來(lái)越高。多端柔性直流輸電在運(yùn)行靈活性、可靠性上比兩端柔性直流輸電更有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)構(gòu)建多端柔性 直流輸電能夠滿足電網(wǎng)互聯(lián)、城市電網(wǎng)供電、多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)(新能源)互聯(lián)等，具有重要意義。但多端柔性直流輸電控制系統(tǒng)相對(duì)兩端柔性直流輸電更加復(fù)雜。如何實(shí)現(xiàn)多端柔性直流輸電各站的協(xié)調(diào)控制是多端柔性直流輸電的難點(diǎn)。目前業(yè)界提出了如下幾種多端柔性直流輸電的協(xié)調(diào)控制方式(I)單點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制方式；只有一個(gè)換流站控制直流電壓，其余換流站選擇有功功率控制或頻率控制。以三端柔性直流輸電為例進(jìn)行說(shuō)明，其單點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制原理圖如圖I所示，同樣的原理也適用于其它多端柔性直流輸電系統(tǒng)。其中，站I控制直流電壓，起直流電壓穩(wěn)定和功率平衡節(jié)點(diǎn)作用。其余換流站處于有功功率或頻率控制。單點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制的缺點(diǎn)為當(dāng)控制直流電壓站停運(yùn)時(shí)，整個(gè)多端柔性直流輸電系統(tǒng)因電壓失穩(wěn)而退出運(yùn)行。(2)基于直流電壓斜率的多點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制方式；將與交流電源相連的具有功率調(diào)節(jié)能力的多個(gè)換流器運(yùn)行于直流電壓按斜率控制方式。以三端柔性直流輸電為例進(jìn)行說(shuō)明，三個(gè)換流站中選擇站I與站2采用基于斜率的直流電壓控制方式，站3選擇有功功率控制或頻率控制方式，如圖2所示。站I與站2的直流參考電壓如式(I)所示Udcl—J^f-Uint-Ii1Idcl(I) Udc2 _ref-Uint-k21 dc2其中，Uint是站I和站2的直流電壓額定值屯是站I的電壓-電流斜率，k2是站2的電壓-電流斜率；udc;1 M是站I的直流電壓參考值，Udc2 ref是站2的直流電壓參考值，Idcl是站I的電流參考值，Itk2是站2的電流參考值。通過(guò)控制斜率匕與1^2的比例關(guān)系，從而控制兩個(gè)定直流電壓換流站吸收或者發(fā)送的有功功率的比值。采用基于直流電壓斜率的多點(diǎn)直流電壓控制方式，提高了整個(gè)多端系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)能力和穩(wěn)定性，但其直流電壓控制質(zhì)量差，不能恒定，且對(duì)于參與直流電壓控制的單個(gè)換流站無(wú)法實(shí)現(xiàn)定有功功率控制。(3)基于直流電壓偏差的多點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制方式；以三端柔性直流為例，采用基于直流電壓偏差的多點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制方式原理如圖3所示。站I采用定直流電壓控制，站2采用帶直流電壓偏差的功率控制器，站3采用定有功功率控制或者定頻率控制。正常運(yùn)行時(shí)指定站I作為直流電壓主控站。當(dāng)站I停運(yùn)時(shí)，直流網(wǎng)絡(luò)的功率失去平衡，若注入直流網(wǎng)絡(luò)功率小于直流網(wǎng)絡(luò)發(fā)送功率，則直流電壓下降。站2檢測(cè)到直流電壓低于直流電壓閾值Urefl時(shí)，站2在容量允許范圍內(nèi)由當(dāng)前控制方式切換為定直流電壓控制，穩(wěn)定柔性直流系統(tǒng)的直流電壓?；谥绷麟妷浩畹亩帱c(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制方式，相對(duì)單點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制方式提高了多端柔性直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但通過(guò)檢測(cè)直流電壓上升或者下降到設(shè)定值較慢，其存在接管時(shí)系統(tǒng)直流電壓振蕩較大，容易出現(xiàn)過(guò)電壓或者欠壓故障。為了解決以上協(xié)調(diào)控制策略存在的不足，提高多端柔性直流輸電穩(wěn)定性和可靠性，充分發(fā)揮多端柔性直流輸電優(yōu)勢(shì)，需要一種魯棒性更強(qiáng)、更靈活的協(xié)調(diào)控制策略。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其可以有效地控制直流電壓，并且在直流電壓主控站因故障停運(yùn)后，直流電壓控制從站能夠接管控制，減小系統(tǒng)直流電壓振蕩。 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是—種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，所述直流輸電系統(tǒng)包括一個(gè)直流電壓主控站、至少一個(gè)直流電壓控制從站和至少一個(gè)普通換流站，直流電壓主控站控制整個(gè)系統(tǒng)的直流電壓，其余所有換流站選擇有功功率控制或者頻率控制；如果直流電壓主控站停運(yùn)，則一個(gè)直流電壓控制從站接管直流電壓控制，剩余換流站維持原控制方式不變；所述接管步驟包括(I)在站間通訊有效的情況下，直流電壓主控站通過(guò)站間通訊將停運(yùn)信息發(fā)送至該接管的直流電壓控制從站，該直流電壓控制從站監(jiān)視到直流電壓主控站停運(yùn)后，即從當(dāng)前控制方式切換到直流電壓控制方式；(2)在站間通訊失效或者無(wú)站間通訊的情況下，直流電壓控制從站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直流電壓的變化，當(dāng)直流電壓值與額定值的差值超過(guò)一定閾值后，即從當(dāng)前控制方式切換到直流電壓控制方式。上述直流電壓主控站和直流電壓控制從站之間通過(guò)站間通訊相連。上述步驟(I)中，直流電壓控制從站通過(guò)站間通訊監(jiān)測(cè)到直流電壓主控站的停運(yùn)信息后，即快速無(wú)偏差接管直流電壓控制，直流電壓指令值為額定值或當(dāng)前運(yùn)行值。上述步驟(I)中，停運(yùn)信息是停運(yùn)狀態(tài)、閉鎖狀態(tài)、交流開(kāi)關(guān)分位或極隔離信息。上述步驟(2 )中，直流電壓控制從站有偏差接管直流電壓控制，將直流電壓控制在接管時(shí)設(shè)定的參考值，或通過(guò)斜率恢復(fù)到額定值。上述步驟(2)中，閾值是系統(tǒng)直流電壓額定值的O. 01 O. 3倍。上述直流電壓控制從站設(shè)有至少兩個(gè)，這些直流電壓控制從站按優(yōu)先級(jí)接管直流電壓控制。上述直流電壓控制從站接管直流電壓控制后，直流電壓主控站停運(yùn)一段時(shí)間后再恢復(fù)正常運(yùn)行情況下，選擇有功功率控制或者頻率控制。上述直流電壓控制從站接管直流電壓控制后，直流電壓主控站停運(yùn)一段時(shí)間后再恢復(fù)正常運(yùn)行情況下，將其作為新的直流電壓控制從站。
采用上述方案后，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)直流電壓有效控制，在站間通訊有效的情況下，當(dāng)直流電壓主控站退出運(yùn)行時(shí)，直流電壓控制從站可以快速且無(wú)偏差接管，系統(tǒng)直流電壓振蕩很小。當(dāng)站間通訊失效時(shí)，可以通過(guò)有偏差方法進(jìn)行接管。在有站間通訊與無(wú)站間通訊情況下均能正常工作，以無(wú)偏差接管為主選方法，有偏差接管為備選方法，保證直流電壓主控站故障后，剩余換流站可以繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，提高系統(tǒng)可靠性。


圖I是現(xiàn)有單點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制方式原理圖(以三端柔性直流為例)；其中，所有子圖橫坐標(biāo)為直流電流，縱坐標(biāo)為直流電壓；站I控制直流電壓，，站2和站3處于有功功率或頻率控制；圖2是基于直流電壓斜率的多點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制方式原理圖(以三端柔性直流 為例)；其中，所有子圖橫坐標(biāo)為直流電流，縱坐標(biāo)為直流電壓；站I與站2采用基于斜率的直流電壓控制方式，站3選擇有功功率控制或頻率控制方式；圖3是基于直流電壓偏差的多點(diǎn)直流電壓協(xié)調(diào)控制方式原理圖(以三端柔性直流輸電為例)；其中，所有子圖橫坐標(biāo)為直流電流，縱坐標(biāo)為直流電壓；站I為直流電壓主控站，采用直流電壓控制方式；站2為直流電壓控制從站，當(dāng)系統(tǒng)直流電壓大于低限定值Urefl且小于高限定值Urefh時(shí)，采用定有功功率或者定頻率控制方式，當(dāng)系統(tǒng)直流電壓小于低限定值Urefl或大于高限定值Urefh時(shí)，切換至直流電壓控制方式；站3為普通站，采用有功功率或頻率控制方式；圖4是本發(fā)明提供的協(xié)調(diào)控制方法的控制原理圖(以三端柔性直流輸電為例)。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，將站間通訊功能與基于直流電壓偏差的協(xié)調(diào)控制方法相結(jié)合，所述直流輸電系統(tǒng)中，通常都會(huì)設(shè)置一個(gè)直流電壓主控站和至少一個(gè)直流電壓控制從站，其它都作為普通換流站，所述直流電壓主控站和直流電壓控制從站之間通過(guò)站間通訊相連，而普通換流站與直流電壓主控站或直流電壓控制從站之間可以有站間通訊，也可以沒(méi)有站間通訊；在實(shí)現(xiàn)控制時(shí)，直流電壓主控站控制整個(gè)系統(tǒng)的直流電壓，也即進(jìn)行直流電壓控制，直流電壓控制從站和所有普通換流站均選擇有功功率控制或者頻率控制；如果直流電壓主控站停運(yùn)，則直流電壓控制從站接管直流電壓控制，剩余普通換流站維持原控制方式不變，當(dāng)設(shè)置有兩個(gè)及以上直流電壓控制從站時(shí)，將按照優(yōu)先級(jí)接管直流電壓主控站的直流電壓控制；所述接管步驟包括( I)在直流電壓主控站與直流電壓控制從站之間的站間通訊有效的情況下，直流電壓主控站通過(guò)站間通訊將停運(yùn)信息發(fā)送至直流電壓控制從站，該直流電壓控制從站監(jiān)視到直流電壓主控站停運(yùn)后，即快速無(wú)偏差接管直流電壓控制，從當(dāng)前控制方式切換到直流電壓控制方式，直流電壓指令值為額定值或當(dāng)前運(yùn)行值；所述停運(yùn)信息是指停運(yùn)狀態(tài)、閉鎖狀態(tài)、交流開(kāi)關(guān)分位、極隔離等所有表征該換流站不能正常運(yùn)行的信息；
(2)在直流電壓主控站與直流電壓控制從站之間的站間通訊失效或者無(wú)站間通訊的情況下，直流電壓控制從站監(jiān)測(cè)直流輸電系統(tǒng)直流電壓的變化，當(dāng)直流電壓值與額定值的差值超過(guò)一定閾值(該差值可以是系統(tǒng)直流電壓額定值的O. 01 O. 3倍之間)后，即有偏差接管直流電壓控制，從當(dāng)前控制方式切換到直流電壓控制方式，該直流電壓控制從站既可以將直流電壓控制在接管時(shí)設(shè)定的參考值，也可以通過(guò)斜率恢復(fù)到額定值。另外，采用本發(fā)明所提供的協(xié)調(diào)控制方法后，所述直流電壓主控站停運(yùn)一段時(shí)間后再恢復(fù)正常運(yùn)行情況下，選擇有功功率控制或者頻率控制，可以將其作為新的直流電壓控制從站。下面結(jié)合附圖以三端柔性直流輸電系統(tǒng)為具體實(shí)施例，對(duì)協(xié)調(diào)控制的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D4，三端柔性直流輸電系統(tǒng)中，正常運(yùn)行時(shí)，站I為直流電壓主控站，選擇定直流電壓控制方式；站2為直流電壓控制從站，選擇定有功功率控制或者定頻率控制方式；站3為普通換流站，選擇定有功功率控制或者定頻率控制方式。站I和站2之間通過(guò)站間通訊相連，站I將系統(tǒng)停運(yùn)信息通過(guò)站間通訊發(fā)送至站2。 當(dāng)站I退出運(yùn)行時(shí)，如果站間通訊正常，則站2通過(guò)選擇器，確定直流電壓接管方式為無(wú)偏差接管，站2通過(guò)站間通訊監(jiān)測(cè)到站I停運(yùn)信息后，將自身的控制方式由定有功功率或者定頻率控制方式切換為定直流電壓控制方式，直流電壓參考值選擇額定值，實(shí)現(xiàn)無(wú)偏差直流電壓接管控制，維持柔性直流輸電系統(tǒng)直流電壓的恒定；站3還是維持原來(lái)的控制方式不變。當(dāng)站I退出運(yùn)行時(shí)，如果站間通訊失效，則站2通過(guò)選擇器，確定直流電壓接管方式為有偏差接管，站I停運(yùn)后會(huì)引起直流電壓的波動(dòng)，站2監(jiān)測(cè)到直流電壓的波動(dòng)范圍超過(guò)閾值后，判斷站I停運(yùn)，即將控制方式由定有功功率或者定頻率控制方式切換為定直流電壓控制方式，直流電壓參考值選擇預(yù)設(shè)的定值，實(shí)現(xiàn)有偏差直流電壓接管控制，維持柔性直流輸電系統(tǒng)直流電壓的恒定。本發(fā)明以三端柔性直流輸電系統(tǒng)介紹實(shí)施方案，但本發(fā)明不限于三端系統(tǒng)，對(duì)三端以上的多端柔性直流輸電系統(tǒng)都適用。任何牽涉到將站間通訊協(xié)調(diào)控制方法與基于直流電壓偏差控制方法結(jié)合起來(lái)的協(xié)調(diào)控制方法都屬于本發(fā)明范圍之內(nèi)。最后應(yīng)該說(shuō)明的是結(jié)合上述實(shí)施例僅說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請(qǐng)待批的專利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法,所述直流輸電系統(tǒng)包括一個(gè)直流電壓主控站、至少一個(gè)直流電壓控制從站和至少一個(gè)普通換流站，直流電壓主控站控制整個(gè)系統(tǒng)的直流電壓，其余所有換流站選擇有功功率控制或者頻率控制；其特征在于如果直流電壓主控站停運(yùn)，則一個(gè)直流電壓控制從站接管直流電壓控制，剩余換流站維持原控制方式不變；所述接管步驟包括 (1)在站間通訊有效的情況下，直流電壓主控站通過(guò)站間通訊將停運(yùn)信息發(fā)送至該接管的直流電壓控制從站，該直流電壓控制從站監(jiān)視到直流電壓主控站停運(yùn)后，即從當(dāng)前控制方式切換到直流電壓控制方式； (2)在站間通訊失效或者無(wú)站間通訊的情況下，直流電壓控制從站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直流電壓的變化，當(dāng)直流電壓值與額定值的差值超過(guò)一定閾值后，即從當(dāng)前控制方式切換到直流電壓控制方式。
2.如權(quán)利要求I所述的一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述直流電壓主控站和直流電壓控制從站之間通過(guò)站間通訊相連。
3.如權(quán)利要求I所述的一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述步驟(I)中，直流電壓控制從站通過(guò)站間通訊監(jiān)測(cè)到直流電壓主控站的停運(yùn)信息后，即快速無(wú)偏差接管直流電壓控制，直流電壓指令值為額定值或當(dāng)前運(yùn)行值。
4.如權(quán)利要求I所述的一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述步驟(I)中，停運(yùn)信息是停運(yùn)狀態(tài)、閉鎖狀態(tài)、交流開(kāi)關(guān)分位或極隔離信息。
5.如權(quán)利要求I所述的一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述步驟(2 )中，直流電壓控制從站有偏差接管直流電壓控制，將直流電壓控制在接管時(shí)設(shè)定的參考值，或通過(guò)斜率恢復(fù)到額定值。
6.如權(quán)利要求I所述的一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述步驟(2)中，閾值是系統(tǒng)直流電壓額定值的O. Ol O. 3倍。
7.如權(quán)利要求I所述的一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述直流電壓控制從站設(shè)有至少兩個(gè)，這些直流電壓控制從站按優(yōu)先級(jí)接管直流電壓控制。
8.如權(quán)利要求I所述的一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述直流電壓控制從站接管直流電壓控制后，直流電壓主控站停運(yùn)一段時(shí)間后再恢復(fù)正常運(yùn)行情況下，選擇有功功率控制或者頻率控制。
9.如權(quán)利要求I所述的一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于所述直流電壓控制從站接管直流電壓控制后，直流電壓主控站停運(yùn)一段時(shí)間后再恢復(fù)正常運(yùn)行情況下，將其作為新的直流電壓控制從站。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，如果直流電壓主控站停運(yùn)，則直流電壓控制從站接管直流電壓控制，剩余換流站維持原控制方式不變；所述接管步驟包括在站間通訊有效的情況下，主控站通過(guò)站間通訊將停運(yùn)信息發(fā)送至從站，從站監(jiān)視到直流電壓主控站停運(yùn)后，即從當(dāng)前控制方式切換到直流電壓控制方式；在站間通訊失效或者無(wú)站間通訊的情況下，從站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直流電壓的變化，當(dāng)直流電壓值與額定值的差值超過(guò)一定閾值后，即從當(dāng)前控制方式切換到直流電壓控制方式。此方法可以有效地控制直流電壓，并且在直流電壓主控站因故障停運(yùn)后，直流電壓控制從站能夠接管控制，減小系統(tǒng)直流電壓振蕩。
文檔編號(hào)H02J3/36GK102969733SQ20121044233
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者董云龍, 田杰, 李鋼, 曹冬明, 李海英, 劉海彬 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司