[发明专利]多端DC输电系统和方法以及用于其控制的装置

说明书

技术领域

本发明大体上涉及输电系统领域，并且特别涉及多端DC输电系统以及其控制。

背景技术

例如对于长距离配电，高压直流(HVDC)输电系统对于交流(AC)输电系统是可行的替代方案。目前为止，HVDC输电是点对点两端输电，但具有一些例外。多端HVDC输电比典型的点对点输电更加复杂。特别是，控制系统更为复杂，并且在站之间的电通信要求变得更大。这个更复杂的控制系统的主要原因是在大的HVDC系统内很难控制电力潮流，特别是在存在扰动时。

在HVDC输电网络中存在扰动的情况下，例如换流器或线路的断电，必须按照次序执行控制动作，以保证网络的稳定性和电力配送。任何这种控制动作的目的都是为了处理扰动以及提供可接受的负载分布并且使不中断电力递送至终端用户。

下垂控制是已知的用于处理扰动的方法。这种下垂控制在例如T.Haileselassie等人的“Control of Multiterminal HVDC Transmission for offshore Wind Energy”中有所描述。该文献主要针对当在存在扰动时控制功率配送时用于避免通信需求的装置。虽然对于在存在诸如换流器损耗的大扰动时起负载分布作用，但是所描述的下垂控制方法的缺点是很难处理小的扰动。特别是，甚至测量中非常小的误差也会在整个系统造成巨大影响。

此外，对于星型网络配置，所描述的方法可能是可接受的操作，但是用于其它类型的网络配置将会碰到困难。

有鉴于此，存在对于在任何类型的扰动中以及在稳态操作中保证多端DC输电系统的电力控制的解决方案的需要。进一步，将期望提供适用于任何类型的电网配置的这种解决方案。

发明内容

本发明的一个目的是提供方法和装置以实现控制多端DC输电系统的改进方式，并且特别是提供可很好起作用与扰动类型无关的控制方法和相应的系统。

本发明的另一个目的是提供在任何网络配置中都可以实行的方法和系统，特别是其中DC多端输电系统的换流站可以以任何合适和期望的方式互连和放置。

这些目的尤其是通过在多端DC输电系统中控制电力潮流的方法以及通过在所附独立权利要求中所述的相应系统实现的。

根据本发明，提出了在多端DC输电系统中用于控制电力潮流的方法。该方法包括针对位于针对每个相应换流站所定义的控制死区内的操作点，将电力潮流控制至稳定状态参考操作点的第一个步骤。所述方法还包括当检测到超出控制死区中一个或多个的端点时，在换流站其中至少一个中通过下垂控制来控制电力潮流的第二个步骤。通过引入在其中对包括小扰动和规律负载变化的稳定状态操作进行处理的死区，减轻或至少缓和了现有技术的缺点。特别是，死区的使用造成多端DC输电系统比较不易受到测量中的误差的影响。进一步，通过利用本发明，大扰动，例如导致孤岛DC系统的故障，连同小扰动均能够被处理。本发明因此提供可靠的和可适应的多端DC输电系统。此外，根据本发明的多端DC输电系统还能够用于任何类型的网络配置，包括复杂网络配置。该解决方案因此适用于各种网络配置类型并且这继而在确定换流站位置时提供了高的灵活性。特别是归功于引入死区与下垂控制结合的使用，在小扰动期间不需要共同电压参考值，并且现有技术提到的问题被克服并且能够处理任何类型的网络配置。

根据本发明的一个实施例，稳态参考操作点与多端DC输电系统的稳态操作的电压分布相关，并且控制死区被定义为稳态操作。

根据本发明的另一实施例，下垂控制的下垂特性对于每个换流站单独定义。进一步，特定的换流站可以具有若干不同的下垂常数。换流站的下垂特性是用来在多端DC输电系统中确定功率分享和在扰动处确定DC电压的一部分。

仍然根据本发明的又一实施例，为每个换流站设有在电力/电流和过电压时的限制。在下垂特性中具有转效点确保任何换流站的容量或者其所连接的AC网络的容量不会被超出。

根据本发明的另一实施例，考虑整个多端DC输电系统的DC电压分布，通过多端DC输电系统的主控制单元来确定稳态参考操作点。暂态和动态稳定性得以确保，并且在不同换流站的功率控制之间交互的风险因此减小了。

当阅读以下详细描述时，在进一步从属权利要求中定义的本发明另外特点和其优势会变得明白。

本发明同样涉及到相应的多端DC输电系统，由此实现与以上相似的优势。

附图说明

图1图示了根据本发明的多端DC输电系统的实施例。

图2图示了示例性的换流站特征。