本發(fā)明涉及柔性直流電網(wǎng)調(diào)度控制領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心及其電壓穩(wěn)定控制方法。

背景技術(shù)：

與常規(guī)直流輸電相比，柔性直流輸電具有諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)。尤其是柔性直流輸電系統(tǒng)內(nèi)潮流翻轉(zhuǎn)時(shí)直流電流反向，而直流電壓極性不變，對(duì)構(gòu)成并聯(lián)多端直流系統(tǒng)和直流電網(wǎng)極為有利。利用柔性直流的這一特點(diǎn)，我國(guó)已建成舟山五端柔性直流輸電工程，并且正在規(guī)劃建設(shè)張北四端柔性直流電網(wǎng)示范工程，這將是世界上第一個(gè)高電壓、大容量的柔性直流電網(wǎng)。

與多端直流比，直流電網(wǎng)具有更高的設(shè)備冗余度，單個(gè)換流站閉鎖后并不影響整個(gè)直流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌硹l直流線路線路發(fā)生故障后直流潮流可根據(jù)其他線路重新分布后迂回送出，供電可靠性更高。特別是對(duì)雙極的直流輸電系統(tǒng)，單極換流器或線路故障后，還可通過(guò)極間功率轉(zhuǎn)帶，保證整個(gè)直流電網(wǎng)內(nèi)的功率平衡，具有較高的運(yùn)行靈活性。

提高柔性直流電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的同時(shí)，這些靈活多變的運(yùn)行方式增加了柔性直流電網(wǎng)的調(diào)度控制的復(fù)雜程度。柔性直流電網(wǎng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)之一是電壓穩(wěn)定。相對(duì)于傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)和多端柔性直流系統(tǒng)，柔性直流電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定調(diào)度控制系統(tǒng)和方法目前還處于技術(shù)空白。

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心，另一目的是提供一種基于這個(gè)電壓管理中心的電壓穩(wěn)定控制方法。從而實(shí)現(xiàn)柔性直流電網(wǎng)電壓穩(wěn)定問(wèn)題的分類控制，保證柔性直流電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心，所述電壓管理中心包括直流電壓控制主站和換流站內(nèi)設(shè)置的直流電壓控制子站，所述直流電壓控制主站與直流電壓控制子站通過(guò)高速通訊通道相連；所述直流電壓控制子站之間通過(guò)直流電壓控制主站與直流電壓控制子站間的高速通訊通道相連，互相傳輸各自的運(yùn)行狀態(tài)信息；

所述直流電壓控制主站包括二次調(diào)壓控制系統(tǒng)，所述直流電壓控制子站包括一次調(diào)壓控制系統(tǒng)；

所述直流電壓控制子站設(shè)有直流電壓控制主站備用站。

送端換流站與新能源發(fā)電站直接相連時(shí)，送端換流站的直流電壓控制子站設(shè)置新能源機(jī)組協(xié)控系統(tǒng)，所述新能源機(jī)組協(xié)控系統(tǒng)通過(guò)新能源機(jī)組的輔助控制，直接控制新能源發(fā)電的出力。

所述直流電壓控制子站包括一次調(diào)壓控制系統(tǒng)，在電壓輕微波動(dòng)或發(fā)生直流故障但換流站電壓未觸發(fā)二次調(diào)壓時(shí)，直接進(jìn)行電壓控制。

所述電壓控制主站中包括二次調(diào)壓控制系統(tǒng)，所述二次調(diào)壓控制系統(tǒng)包括電壓穩(wěn)定高速優(yōu)化計(jì)算系統(tǒng)，在直流嚴(yán)重故障導(dǎo)致?lián)Q流站電壓波動(dòng)觸發(fā)二次調(diào)壓時(shí)，精確控制最優(yōu)的換流站電壓。

所述直流電壓控制主站備用站包括一次調(diào)壓控制系統(tǒng)和二次調(diào)壓控制系統(tǒng)。

所述直流電壓控制主站和電壓控制主站備用站分別與柔性直流電網(wǎng)控制保護(hù)專網(wǎng)相連，接受柔性直流電網(wǎng)控制保護(hù)專網(wǎng)發(fā)送的柔性直流電網(wǎng)故障信息。

所述電壓管理中心與調(diào)度中心通過(guò)通訊系統(tǒng)相互連接，將柔性直流電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)傳輸至調(diào)度中心，并接受調(diào)度中心的控制指令。

調(diào)度中心設(shè)置所述柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心的換流站正常電壓運(yùn)行范圍和二次調(diào)壓觸發(fā)門檻值。

一種基于柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心的電壓穩(wěn)定控制方法，所述電壓穩(wěn)定控制方法包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)柔性直流電網(wǎng)的運(yùn)行方式，設(shè)置換流站正常電壓運(yùn)行范圍與柔性直流電網(wǎng)二次調(diào)壓觸發(fā)門檻值；

步驟2：柔性直流電網(wǎng)控制保護(hù)專網(wǎng)判斷是否發(fā)生故障，若發(fā)生故障，進(jìn)入步驟3，若沒(méi)發(fā)生故障，調(diào)壓結(jié)束；

步驟3：判斷電壓是否超過(guò)二次調(diào)壓觸發(fā)門檻值，若電壓小于二次調(diào)壓門檻值，各直流電壓控制子站采用一次調(diào)壓；若電壓大于二次調(diào)壓門檻值，直流電壓控制主站采用二次調(diào)壓；

步驟4：判斷電壓是否超過(guò)正常電壓運(yùn)行范圍，若超過(guò)，返回步驟3，若電壓回到正常運(yùn)行范圍，電壓調(diào)節(jié)結(jié)束。

所述一次調(diào)壓為實(shí)時(shí)有差調(diào)節(jié)，根據(jù)換流站的電壓特性曲線，直接通過(guò)直流電壓控制子站調(diào)壓。

所述二次調(diào)壓為快速無(wú)差調(diào)節(jié)，根據(jù)電壓穩(wěn)定高速優(yōu)化計(jì)算系統(tǒng)，精確計(jì)算故障情況下的各換流站的最優(yōu)電壓，由直流電壓控制主站向直流電壓控制子站下達(dá)控制指令。

所述一次調(diào)壓與二次調(diào)壓均通過(guò)控制換流站的功率來(lái)控制電壓。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1.本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過(guò)建立柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心，分別設(shè)置直流電壓控制主站和子站，實(shí)現(xiàn)了全直流網(wǎng)電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，并設(shè)置一個(gè)或多個(gè)直流電壓控制主站備用站，提高了電壓管理中心的可靠性；

2.本發(fā)明提供的技術(shù)方案，柔性直流電網(wǎng)電壓控制中心與調(diào)度中心通過(guò)高速通訊系統(tǒng)相互連接，可將柔性直流電網(wǎng)的運(yùn)行信息實(shí)時(shí)傳送至調(diào)度中心并接受調(diào)度中心的控制指令。在故障模式下先由電壓控制中心直接快速相應(yīng)并處理，若系統(tǒng)仍然不能穩(wěn)定，則交由調(diào)度中心控制，充分利用了柔性直流電網(wǎng)快速控制的功能；

3.本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過(guò)在直流電壓控制子站中加入新能源機(jī)組的協(xié)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了柔性直流電網(wǎng)在故障模式下直接控制新能源機(jī)組的出力，使新能源發(fā)電與柔性直流電網(wǎng)直接互相配合，充分發(fā)揮了柔性直流電網(wǎng)控制快速性的特點(diǎn)和“網(wǎng)”“源”協(xié)調(diào)控制優(yōu)勢(shì)，提高了送端換流站新能源孤島送出的穩(wěn)定性。

4.本發(fā)明提供的技術(shù)方案，提供了柔性直流電網(wǎng)電壓的兩級(jí)控制方法，通過(guò)一次調(diào)壓和二次調(diào)壓，針對(duì)不同的電壓穩(wěn)定問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)直流電網(wǎng)電壓的準(zhǔn)確分級(jí)、分類控制，提高了柔性直流電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

5.本發(fā)明提供的技術(shù)方案，根據(jù)柔性直流電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓和功率的耦合關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)各換流站的功率實(shí)現(xiàn)柔性直流電網(wǎng)全網(wǎng)電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)，提高了電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)的精度和可實(shí)施性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的柔性直流電網(wǎng)電壓穩(wěn)定控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明的柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心包括一個(gè)直流電壓控制主站，并在其他換流站設(shè)置直流電壓控制子站，若送端換流站與新能源發(fā)電(如風(fēng)電、光伏)直接相連，在該換流站還需設(shè)置新能源機(jī)組協(xié)控系統(tǒng)。所述柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心與調(diào)度中心通過(guò)通訊系統(tǒng)相互連接，將柔性直流電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)傳輸至調(diào)度中心，并接受調(diào)度中心的控制指令。所述調(diào)度中心向柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心中下達(dá)各換流站正常電壓運(yùn)行范圍、二次調(diào)壓觸發(fā)門檻值。所述電壓控制主站與柔性直流電網(wǎng)控制保護(hù)專網(wǎng)相連，接受控制保護(hù)專網(wǎng)發(fā)送的柔性直流電網(wǎng)故障信息。所述直流電壓控制主站與各直流電壓控制子站通過(guò)高速通訊通道相連，直流電壓控制子站可將運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)傳輸至直流電壓控制主站，直流電壓控制主站可直接控制直流電壓控制子站的電壓。所述直流電壓控制子站間通過(guò)直流電壓控制主站與直流電壓控制子站間的高速通訊通道相連，可互相傳輸各自的運(yùn)行狀態(tài)信息。

所述直流電壓控制子站包括一次調(diào)壓控制系統(tǒng)，可在電壓輕微波動(dòng)或直流故障但換流站電壓未觸發(fā)二次調(diào)壓時(shí)，直接進(jìn)行電壓控制。所述直流電壓控制主站中包括二次調(diào)壓控制系統(tǒng)，即電壓穩(wěn)定高速優(yōu)化計(jì)算系統(tǒng)，直流嚴(yán)重故障導(dǎo)致?lián)Q流站電壓波動(dòng)觸發(fā)二次調(diào)壓情況下，可精確控制出最優(yōu)的各換流子站電壓。所述新能源機(jī)組協(xié)控系統(tǒng)可通過(guò)新能源機(jī)組的輔助控制，直接控制新能源發(fā)電的出力，如直接控制風(fēng)電的勵(lì)磁控制系統(tǒng)等。所述直流電壓控制子站中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)直流電壓控制主站備用站，并且直流電壓控制主站備用站也與控制保護(hù)專網(wǎng)相連接。

圖2所示為基于電壓管理中心的電壓控制方法。直流電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的電壓與功率的關(guān)系如下式：

上式中i、j分別代表?yè)Q流站編號(hào)，且i≠j；Yij表示連接第i、j兩換流站的線路導(dǎo)納；ui、uj分別為第i、j換流站母線電壓。從上式可以看出，各換流站電壓與輸出功率相耦合,通過(guò)控制各換流站功率，即可達(dá)到控制電壓的目的。因此圖2中的一次調(diào)壓控制與二次調(diào)壓控制均通過(guò)功率控制調(diào)節(jié)換流站電壓。

本發(fā)明提供的一種基于柔性直流電網(wǎng)電壓管理中心的電壓穩(wěn)定控制方法，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)柔性直流電網(wǎng)的運(yùn)行方式，設(shè)置各換流站正常電壓運(yùn)行范圍與柔性直流電網(wǎng)二次調(diào)壓觸發(fā)門檻值。

步驟2：通過(guò)柔性直流電網(wǎng)控制保護(hù)專網(wǎng)判斷是否發(fā)生故障，若發(fā)生故障，進(jìn)行步驟3，否則，調(diào)壓結(jié)束。

步驟3：判斷是否超過(guò)二次調(diào)壓門檻值，若電壓超過(guò)二次調(diào)壓門檻值，電壓控制主站根據(jù)各換流站實(shí)時(shí)傳遞的信息，優(yōu)化計(jì)算得出各站最優(yōu)的功率值，通過(guò)控制各換流站的功率值進(jìn)行二次調(diào)壓，二次調(diào)壓后結(jié)束；若不超過(guò)二次調(diào)壓門檻值，各電壓控制子站根據(jù)各站電壓特性進(jìn)行一次調(diào)壓。

步驟4：再次進(jìn)行電壓越限判斷，若電壓超過(guò)正常運(yùn)行范圍，返回上一步驟，若電壓回到正常運(yùn)行范圍，電壓調(diào)節(jié)結(jié)束。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其保護(hù)范圍的限制,盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請(qǐng)后依然可對(duì)申請(qǐng)的具體實(shí)施方式進(jìn)行種種變更、修改或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。