本發(fā)明涉及一種柔性直流交流故障穿越控制方法及系統(tǒng)，屬于高壓直流輸電。

背景技術(shù)：

1、隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，柔性直流輸電技術(shù)在大規(guī)模清潔能源、跨區(qū)域大容量傳輸、電網(wǎng)柔性分區(qū)、深遠(yuǎn)海風(fēng)電高效送出、海量分布式新能源消納和直流負(fù)荷接入等領(lǐng)域迎來新的發(fā)展機(jī)遇。在大規(guī)模清潔能源經(jīng)濟(jì)高效送出和柔性互聯(lián)方面，柔性直流輸電以其快速控制的調(diào)節(jié)性能、大容量遠(yuǎn)距離送電等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。

2、在深遠(yuǎn)海風(fēng)電直流并網(wǎng)方面，當(dāng)海上風(fēng)電柔性直流輸電系統(tǒng)的受端交流系統(tǒng)發(fā)生故障時，則會導(dǎo)致并網(wǎng)點交流電壓驟降，受端換流站輸出功率減少，嚴(yán)重故障時，可能造成輸電中斷；由于并網(wǎng)點交流電壓驟降，海上送端換流站仍向受端換流站輸入故障前的原有的功率，此時會產(chǎn)生大量的盈余功率，盈余功率會引起直流側(cè)電壓快速上升，危害直流設(shè)備安全和絕緣安全，可能造成直流線路跳開、風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)等后果。

3、在現(xiàn)有的受端交流系統(tǒng)故障的控制策略中，往往通過陸上換流站內(nèi)配置的直流耗能裝置來消納風(fēng)電機(jī)組盈余功率，維持故障期間的功率平衡，該方法控制簡單、快速、有效且具有較高的可靠性；但是這種方法需要耗能電阻在短時間內(nèi)消耗大量功率，因此對其電阻參數(shù)要求較高，需要較高的投資成本與較大的占地需求，經(jīng)濟(jì)性不高，同時當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，這種直流耗能裝置的配置也會增加系統(tǒng)故障概率，不利于海上風(fēng)電直流并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；還有一種采用風(fēng)電機(jī)組降功率運(yùn)行的控制策略，利用海上換流站控制系統(tǒng)，降低海上交流系統(tǒng)的電壓或者提升海上交流系統(tǒng)的頻率，利用海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)自身具備的故障穿越能力和頻率調(diào)節(jié)能力風(fēng)電機(jī)組，使風(fēng)電組降功率運(yùn)行，減少注入直流系統(tǒng)的功率，能在一定程度上平衡功率，但是其本質(zhì)是利用海上風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力，對于嚴(yán)重故障作用不大，極易引起風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)；綜上，這兩種控制策略都僅能在一定范圍內(nèi)吸收盈余功率，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障造成陸上換流站輸出功率大幅度下降時，無法吸收大量的盈余功率。

4、申請公布號為cn117498460a的中國發(fā)明專利公開了一種海上風(fēng)電直流送出系統(tǒng)及控制方法的技術(shù)方案，該技術(shù)方案取消了陸上換流站直流側(cè)集中配置的直流耗能裝置，通過計算盈余功率估算值和直流電壓波動確定觸發(fā)調(diào)用的風(fēng)機(jī)耗能裝置的裝置數(shù)量和裝置容量，再根據(jù)風(fēng)機(jī)耗能裝置的裝置數(shù)量和裝置容量投入耗能裝置，減少了受端交流系統(tǒng)整體體積、重量和成本，相比于上述兩種控制策略，采用了海上風(fēng)機(jī)組中的耗能裝置，在受端交流系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，能夠進(jìn)行大量盈余功率的消耗。但是，在受端交流系統(tǒng)發(fā)生交流故障時，該技術(shù)方案需要等到根據(jù)盈余功率計算出投入的耗能裝置數(shù)量和裝置容量后才能觸發(fā)投入耗能裝置的操作，效率較低，不能及時對盈余功率進(jìn)行消耗，存在安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種柔性直流交流故障穿越控制方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的針對受端交流系統(tǒng)故障的控制方法在受端的交流系統(tǒng)發(fā)生交流故障時投入耗能裝置的操作效率較低的問題。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種柔性直流交流故障穿越控制方法，該方法包括：當(dāng)受端的交流系統(tǒng)發(fā)生瞬時故障時，若送端的風(fēng)電場的產(chǎn)生功率與額定功率的比值大于所述交流系統(tǒng)的交流電壓與額定電壓的幅值比，則開始向所述風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組中投入用于消耗送端盈余功率的耗能裝置，直至投入的所述耗能裝置使得所述風(fēng)電場的產(chǎn)生功率與額定功率的比值小于等于所述交流系統(tǒng)的交流電壓與額定電壓的幅值比；反之則不投入所述耗能裝置。

3、進(jìn)一步地，還包括：當(dāng)受端的交流系統(tǒng)瞬時故障結(jié)束后，退出風(fēng)電機(jī)組中的耗能裝置。

4、進(jìn)一步地，還包括：當(dāng)受端的交流系統(tǒng)發(fā)生瞬時故障時，根據(jù)所述交流系統(tǒng)的交流電壓的幅值限制有功電流和無功電流；當(dāng)所述交流系統(tǒng)瞬時故障結(jié)束后，停止對有功電流與無功電流的限制。

5、進(jìn)一步地，根據(jù)所述交流系統(tǒng)的交流電壓的幅值限制有功電流和無功電流的方式包括：根據(jù)所述交流系統(tǒng)的交流電壓的幅值確定有功電流和無功電流對應(yīng)的內(nèi)環(huán)電流控制的參考值，以限制有功電流和無功電流。

6、有益效果：作為開拓型發(fā)明，本發(fā)明通過比較受端的交流系統(tǒng)發(fā)生瞬時故障時的送端風(fēng)電場的產(chǎn)生功率與額定功率的比值與受端的交流系統(tǒng)的交流電壓與額定電壓的幅值比的大小，來判斷是否向送端的風(fēng)電場中的風(fēng)電機(jī)組中投入耗能裝置；直至投入的耗能裝置使得送端的風(fēng)電場的產(chǎn)生功率與額定功率的比值小于等于受端的交流系統(tǒng)的交流電壓與額定電壓的幅值比；該方案相當(dāng)于通過設(shè)定的投入耗能裝置的判斷條件，綜合考慮了受端出現(xiàn)故障對受端消耗功率的影響程度以及送端產(chǎn)生的待消耗的功率的大小導(dǎo)致的盈余功率的不同實際情況，即送端本身的輸送功率較低且受端故障導(dǎo)致的功率降低的情況較輕微使得基本不存在盈余功率、送端本身的輸送功率雖然較高但受端故障導(dǎo)致的功率降低的情況較輕微也使得基本不存在盈余功率、送端本身的輸送功率較低而受端故障導(dǎo)致的功率降低的情況較嚴(yán)重存在較大的盈余功率以及送端本身的輸送功率較高且受端故障導(dǎo)致的功率降低的情況較嚴(yán)重使得存在較大的盈余功率的情況，在判斷出存在較大的盈余功率的情況下能夠直接控制投入耗能裝置且投入的耗能裝置能夠保證將當(dāng)前的情況調(diào)整作為基本不存在盈余功率的情況，由此保證能夠及時判斷出存在較大的盈余功率的情況，且及時消納受端交流故障期間難以被消納的盈余功率，從而保證受端交流故障可靠穿越，并且觸發(fā)投入耗能裝置的速度更快，控制投入耗能裝置的邏輯簡單，效率更高。

7、本發(fā)明還提供了一種柔性直流交流故障穿越控制系統(tǒng)，包括用于控制送端的風(fēng)電場的換流器的第一控制器和用于控制所述風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組的耗能裝置投退的耗能裝置控制器，所述耗能裝置用于在被投入時消耗送端盈余功率；所述第一控制器用于在受端的交流系統(tǒng)發(fā)生瞬時故障時，若所述風(fēng)電場的產(chǎn)生功率與額定功率的比值大于所述交流系統(tǒng)的交流電壓與額定電壓的幅值比，則觸發(fā)耗能裝置控制器控制向所述風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組中投入所述耗能裝置，直至投入的所述耗能裝置使得所述風(fēng)電場的產(chǎn)生功率與額定功率的比值小于等于所述交流系統(tǒng)的交流電壓與額定電壓的幅值比；反之則不觸發(fā)耗能裝置控制器投入所述耗能裝置。

8、進(jìn)一步地，所述耗能裝置控制器還用于在所述故障結(jié)束后，控制退出所述耗能裝置。

9、進(jìn)一步地，還包括用于控制受端的交流系統(tǒng)的換流器對應(yīng)的第二控制器；所述第二控制器還用于在當(dāng)所述交流系統(tǒng)發(fā)生瞬時故障時，根據(jù)所述交流系統(tǒng)的交流電壓的幅值限制有功電流和無功電流；當(dāng)所述交流系統(tǒng)瞬時故障結(jié)束后，停止對有功電流與無功電流的限制。

10、進(jìn)一步地，根據(jù)所述交流系統(tǒng)的交流電壓的幅值限制有功電流和無功電流的方式包括：第二控制器根據(jù)所述交流系統(tǒng)的交流電壓的幅值確定有功電流和無功電流對應(yīng)的內(nèi)環(huán)電流控制的參考值，以限制有功電流和無功電流。

11、進(jìn)一步地，第一控制器、第二控制器和耗能裝置控制器之間的通信方式包括：第一控制器、第二控制器、耗能裝置控制器之間通過goose協(xié)議進(jìn)行光纖通信。

12、進(jìn)一步地，所述第二控制器還用于在檢測到所述交流系統(tǒng)發(fā)生瞬時故障時產(chǎn)生受端交流故障信號；第一控制器判斷所述交流系統(tǒng)是否發(fā)生瞬時故障的方式包括：當(dāng)檢測到受端交流故障信號存在，則判斷所述交流系統(tǒng)發(fā)生瞬時故障。

13、該柔性直流交流故障穿越控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與上述柔性直流交流故障穿越控制方法一致的有益效果。