多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方法
【專利摘要】一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方法，其中至少兩個(gè)換流站為采用直流電壓斜率控制的定直流電壓站，其余換流站為采用定有功功率控制的定功率換流站。多端柔性直流輸電系統(tǒng)設(shè)置有n個(gè)定直流電壓站、m個(gè)定功率換流站和一個(gè)功率分配單元，功率分配單元設(shè)置有功率反饋計(jì)算單元和n個(gè)與定直流電壓站一一對(duì)應(yīng)連接的直流電壓控制單元。功率反饋計(jì)算單元設(shè)置有n個(gè)濾波器和一個(gè)加法器。每個(gè)直流電壓控制單元分別設(shè)置有分配器、第一比較器、比例積分器、第二比較器和直流電壓斜率控制器。每個(gè)定直流電壓站分別設(shè)置有直流電壓斜率控制單元、外環(huán)電壓控制器、內(nèi)環(huán)電流控制器和反PARK變換器及換流閥。本發(fā)明能將系統(tǒng)運(yùn)行電壓穩(wěn)定到額定電壓上。
【專利說明】多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于多端柔性直流輸電系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及多端柔性直流輸電系統(tǒng)中 多個(gè)定直流電壓站的功率分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 多端柔性直流輸電系統(tǒng)是在同一直流網(wǎng)絡(luò)中，含有兩個(gè)以上VSC換流站的柔性直 流輸電系統(tǒng)。其最顯著的特點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電、多落點(diǎn)受電。作為一種靈活、快捷 的輸電方式，多端柔性直流輸電技術(shù)在風(fēng)電等新能源并網(wǎng)、構(gòu)筑城市直流配電網(wǎng)等領(lǐng)域具 有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 多端柔性直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提是直流電壓的穩(wěn)定。目前，直流電壓 斜率控制單元有主從控制、直流電壓偏差控制及直流電壓斜率控制。其中，主從控制實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn) 單，但對(duì)換流站間通信要求較高，換流站間通信的準(zhǔn)確性直接影響控制效果。電壓偏差控制 無(wú)需站間通信，但設(shè)計(jì)復(fù)雜，控制器參數(shù)的選取會(huì)對(duì)控制的效果造成影響。直流電壓斜率控 制方法無(wú)需站間通信，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，根據(jù)各換流站不同的容量特性設(shè)定各自斜率不同的調(diào)差 特性曲線，實(shí)現(xiàn)多個(gè)換流站共同作用、同時(shí)決定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，能夠彌補(bǔ)只采用一個(gè)換流站 作為主站進(jìn)行直流電壓控制的缺陷。
[0004] 定直流電壓斜率控制方法，可以采用電壓-有功功率下降特性或采用電壓-電流 下降特性兩種方法，斜率一般按容量進(jìn)行整定，但定直流電壓斜率控制有兩個(gè)問題，第一個(gè) 問題是由于定直流電壓站采用了直流電壓斜率控制，當(dāng)實(shí)際功率偏離了下垂特性設(shè)計(jì)的額 定功率，會(huì)導(dǎo)致直流電壓偏移額定電壓，第二個(gè)問題是設(shè)計(jì)多個(gè)定直流電壓站之間功率分 配時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中通常忽略掉線路電阻，導(dǎo)致多個(gè)定直流電壓控制站之間的功率分配偏離 設(shè)計(jì)的分配比例。
[0005] 因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站 的功率分配方法以克服現(xiàn)有技術(shù)不足甚為必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種多端柔性直流輸電系統(tǒng) 中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方法，該多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功 率分配方法，既能將多端柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行電壓穩(wěn)定到額定電壓上，又能使多個(gè)定 直流電壓站的功率按照設(shè)定的比例分配，且不受線路電阻的影響。。
[0007] 本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。 提供一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方法，所述多端柔性 直流輸電系統(tǒng)含有三個(gè)以上柔性直流輸電換流站或由三個(gè)以上柔性直流輸電換流站構(gòu)成 的柔性直流輸電系統(tǒng)，其中至少兩個(gè)換流站為采用直流電壓斜率控制的定直流電壓站，其 余換流站為采用定有功功率控制的定功率換流站。
[0008] 上述多端柔性直流輸電系統(tǒng)設(shè)置有n個(gè)定直流電壓站、m個(gè)定功率換流站和一個(gè) 功率分配單元，其中，n為大于等于2的自然數(shù)，m為大于等于1的自然數(shù)； n個(gè)定直流電壓站分別為第1定直流電壓站、第2定直流電壓站、……第i定直流電壓 站、......和第n定直流電壓站，1彡i彡n ; m個(gè)定功率換流站分別為1定功率換流站、第2定功率換流站、……第y定功率換流 站、……和第m定功率換流站，1彡i彡m ; 所述功率分配單元設(shè)置有功率反饋計(jì)算單元和n個(gè)與定直流電壓站一一對(duì)應(yīng)連接的 直流電壓控制單元，n個(gè)直流電壓控制單元分別為第1直流電壓控制單元、第2直流電壓控 制單元、……第i直流電壓控制單元、……和第n直流電壓控制單元； 所述功率反饋計(jì)算單元設(shè)置有n個(gè)濾波器和一個(gè)加法器，n個(gè)濾波器分別與n個(gè)定直流 電壓站一一對(duì)應(yīng)連接，n個(gè)濾波器分別為第1濾波器、第2濾波器、……第i濾波器、…… 和第n濾波器； 第i定直流電壓站的有功功率反饋值Pfi輸入至第i濾波器的輸入端，經(jīng)第i濾波器過 濾處理后作為第i定直流電壓站有功功率反饋值？^^輸入至加法器，加法器將每個(gè)直流電 壓站有功功率反饋值按照式（1)進(jìn)行求和計(jì)算獲得定直流電壓站的總有功功率P，

【權(quán)利要求】
1. 一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方法，其特征在于：所 述多端柔性直流輸電系統(tǒng)含有三個(gè)以上柔性直流輸電換流站或由三個(gè)以上柔性直流輸電 換流站構(gòu)成的柔性直流輸電系統(tǒng)，其中至少兩個(gè)換流站為采用直流電壓斜率控制的定直流 電壓站，其余換流站為采用定有功功率控制的定功率換流站。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方 法，其特征在于： 所述多端柔性直流輸電系統(tǒng)設(shè)置有n個(gè)定直流電壓站、m個(gè)定功率換流站和一個(gè)功率 分配單元，其中，n為大于等于2的自然數(shù)，m為大于等于1的自然數(shù)； n個(gè)定直流電壓站分別為第1定直流電壓站、第2定直流電壓站、……第i定直流電壓 站、......和第n定直流電壓站，1彡i彡n; m個(gè)定功率換流站分別為1定功率換流站、第2定功率換流站、……第y定功率換流 站、……和第m定功率換流站，1彡i彡m; 所述功率分配單元設(shè)置有功率反饋計(jì)算單元和n個(gè)與定直流電壓站一一對(duì)應(yīng)連接的 直流電壓控制單元，n個(gè)直流電壓控制單元分別為第1直流電壓控制單元、第2直流電壓控 制單元、……第i直流電壓控制單元、……和第n直流電壓控制單元； 所述功率反饋計(jì)算單元設(shè)置有n個(gè)濾波器和一個(gè)加法器，n個(gè)濾波器分別與n個(gè)定直流 電壓站一一對(duì)應(yīng)連接，n個(gè)濾波器分別為第1濾波器、第2濾波器、……第i濾波器、…… 和第n濾波器； 第i定直流電壓站的有功功率反饋值Pfi輸入至第i濾波器的輸入端，經(jīng)第i濾波器過 濾處理后作為第i定直流電壓站有功功率反饋值？^^輸入至加法器，加法器將每個(gè)直流電 壓站有功功率反饋值按照式（1)進(jìn)行求和計(jì)算獲得定直流電壓站的總有功功率P，
每個(gè)直流電壓控制單元分別設(shè)置有分配器、第一比較器、比例積分器、第二比較器和直 流電壓斜率控制器； 第i直流電壓控制單元設(shè)置有分配器i、第一比較器i、比例積分器i、第二比較器i和 直流電壓斜率控制器i; 第i直流電壓控制單元的分配器i的分配系數(shù)設(shè)置為h，n個(gè)直流電壓控制單元的分 配器的分配系數(shù)滿足式（2):
加法器將總有功功率P輸入至分配器i，分配器i的輸出端、第i定直流電壓站的有功 功率反饋值Pfbki分別輸入至第一比較器i，第一比較器i的輸出端與比例積分器i的輸入 端連接，比例積分器i的輸出端、分配器i的輸出端分別與直流電壓斜率控制器i的輸入端 連接； 分配器i將總有功功率P與系數(shù)ki相乘作為第i定直流電壓站的有功功率設(shè)定值，第i定直流電壓站的有功功率設(shè)定值與有功功率反饋值Pfbki通過第一比較器i比較，比較后 的結(jié)果再經(jīng)比例積分器i調(diào)節(jié)后與第i定直流電壓站的有功功率設(shè)定值疊加，由第二比較 器i產(chǎn)生直流電壓斜率控制的有功功率指令值PMfi，直流電壓斜率控制器i根據(jù)有功功率 指令值Prefi產(chǎn)生Udrarfi; 每個(gè)定直流電壓站分別設(shè)置有直流電壓斜率控制單元、外環(huán)電壓控制器、內(nèi)環(huán)電流控 制器和反PARK變換器及換流閥； 第i定直流電壓站設(shè)置有直流電壓斜率控制單元i、外環(huán)電壓控制器i、內(nèi)環(huán)電流控制 器i和反PARK變換器i及換流閥i; 直流電壓斜率控制單元i設(shè)置有電流低通濾波器i、電流轉(zhuǎn)換器i、電流比較器i、斜率 控制器i、電壓微調(diào)比較器i和電壓比較器i; 換流閥i輸出的電流Idcd輸入至電流低通濾波器i的輸入端，有功功率指令值PMfi和 直流電壓斜率控制器i產(chǎn)生的Ud_fi分別輸入至電流轉(zhuǎn)換器i，電流轉(zhuǎn)換器i的輸出端、電 流低通濾波器i的輸出端分別與電流比較器i的輸入端連接，電流比較器i的輸出端與斜 率控制器i的輸出端連接，斜率控制器i的輸出端、直流電壓斜率控制器i的輸出端分別與 電壓微調(diào)比較器i的輸入端連接，電壓微調(diào)比較器i的輸出端、換流閥i輸出的電壓Utki* 別與電壓比較器i的輸入端連接，電壓比較器i的輸出端與外環(huán)電壓控制器i的輸入端連 接，外環(huán)電壓控制器i的輸出端與內(nèi)環(huán)電流控制器i的輸入端連接，內(nèi)環(huán)電流控制器i的輸 出端與反PARK變換器i的輸入端連接，反PARK變換器i的輸出端與換流閥i連接； 電流轉(zhuǎn)換器i根據(jù)有功功率指令值PMfdP直流電壓斜率控制器i產(chǎn)生的Udrarfi獲得直 流電流參考值； 換流閥i輸出的電流Itki作為反饋信號(hào)，經(jīng)過電流低通濾波器i進(jìn)行低通濾波后與直 流電流參考值比較，斜率控制器i對(duì)比較的結(jié)果與下降斜率Rtpi進(jìn)行相乘操作，相乘后的結(jié) 果作為微調(diào)信號(hào)與直流電壓參考值疊加獲得修正后的直流電壓參考值i，修正后的直流電 壓參考值i與直流電壓比較送入外環(huán)電壓控制器i，由外環(huán)電壓控制器i處理后再輸入至內(nèi) 環(huán)電流控制器i，內(nèi)環(huán)控制器i的處理結(jié)果經(jīng)反PARK變換器i輸入至第i定直流電壓站。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方 法，其特征在于： 第y定功率換流站的功率為Py，m個(gè)定功率換流站的功率滿足式（3):
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方 法，其特征在于：所述多端柔性直流輸電系統(tǒng)設(shè)置有2個(gè)定直流電壓站和1個(gè)定功率換流站 和功率分配單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多端柔性直流輸電系統(tǒng)中多個(gè)定直流電壓站的功率分配方 法，其特征在于： 比例積分器1和比例積分器2按照式（4)的邏輯關(guān)系進(jìn)行有功率指令值計(jì)算：
【文檔編號(hào)】H02J3/36GK104505853SQ201510008690
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月8日
【發(fā)明者】歐開健, 郭海平, 郭琦, 林雪華, 岳偉, 翁海清, 張海濤, 王國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心, 榮信電力電子股份有限公司, 北京榮信慧科科技有限公司