[发明专利]一种多端柔性直流输电系统协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性直流输电领域控制技术，具体涉及一种多端柔性直流输电系统的协调控制方法。

背景技术

随着电力电子器件和控制技术的进步，柔性直流容量和电压等级越来越高。多端柔性直流输电在运行灵活性、可靠性上比两端柔性直流输电更有优势。同时构建多端柔性直流输电能够满足电网互联、城市电网供电、多个风电场（新能源）互联等，具有重要意义。但多端柔性直流输电控制系统相对两端柔性直流输电更加复杂。如何实现多端柔性直流输电各站的协调控制是多端柔性直流输电的难点。

目前业界提出了如下几种多端柔性直流输电的协调控制方式：

(1)单点直流电压协调控制方式；

只有一个换流站控制直流电压，其余换流站选择有功功率控制或频率控制。以三端柔性直流输电为例进行说明，其单点直流电压协调控制原理图如图1所示，同样的原理也适用于其它多端柔性直流输电系统。其中，站1控制直流电压，起直流电压稳定和功率平衡节点作用。其余换流站处于有功功率或频率控制。

单点直流电压协调控制的缺点为当控制直流电压站停运时，整个多端柔性直流输电系统因电压失稳而退出运行。

(2)基于直流电压斜率的多点直流电压协调控制方式；

将与交流电源相连的具有功率调节能力的多个换流器运行于直流电压按斜率控制方式。以三端柔性直流输电为例进行说明，三个换流站中选择站1与站2采用基于斜率的直流电压控制方式，站3选择有功功率控制或频率控制方式，如图2所示。站1与站2的直流参考电压如式（1）所示：

U_{dc1_ref}=U_int-k₁I_dc1

                            （1）

U_{dc2_ref}=U_int-k₂I_dc2

其中，U_int是站1和站2的直流电压额定值；k₁是站1的电压-电流斜率，k₂是站2的电压-电流斜率；U_{dc1_ref}是站1的直流电压参考值，U_{dc2_ref}是站2的直流电压参考值，I_dc1是站1的电流参考值，I_dc2是站2的电流参考值。通过控制斜率k₁与k₂的比例关系，从而控制两个定直流电压换流站吸收或者发送的有功功率的比值。

采用基于直流电压斜率的多点直流电压控制方式，提高了整个多端系统的功率调节能力和稳定性，但其直流电压控制质量差，不能恒定，且对于参与直流电压控制的单个换流站无法实现定有功功率控制。

(3)基于直流电压偏差的多点直流电压协调控制方式；

以三端柔性直流为例，采用基于直流电压偏差的多点直流电压协调控制方式原理如图3所示。站1采用定直流电压控制，站2采用带直流电压偏差的功率控制器，站3采用定有功功率控制或者定频率控制。正常运行时指定站1作为直流电压主控站。当站1停运时，直流网络的功率失去平衡，若注入直流网络功率小于直流网络发送功率，则直流电压下降。站2检测到直流电压低于直流电压阈值U_refl时，站2在容量允许范围内由当前控制方式切换为定直流电压控制，稳定柔性直流系统的直流电压。基于直流电压偏差的多点直流电压协调控制方式，相对单点直流电压协调控制方式提高了多端柔性直流系统的稳定性。但通过检测直流电压上升或者下降到设定值较慢，其存在接管时系统直流电压振荡较大，容易出现过电压或者欠压故障。

为了解决以上协调控制策略存在的不足，提高多端柔性直流输电稳定性和可靠性，充分发挥多端柔性直流输电优势，需要一种鲁棒性更强、更灵活的协调控制策略。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种多端柔性直流输电系统协调控制方法,其可以有效地控制直流电压，并且在直流电压主控站因故障停运后，直流电压控制从站能够接管控制，减小系统直流电压振荡。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种多端柔性直流输电系统协调控制方法，所述直流输电系统包括一个直流电压主控站、至少一个直流电压控制从站和至少一个普通换流站，直流电压主控站控制整个系统的直流电压，其余所有换流站选择有功功率控制或者频率控制；如果直流电压主控站停运，则一个直流电压控制从站接管直流电压控制，剩余换流站维持原控制方式不变；所述接管步骤包括：