[发明专利]直流电压控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及直流电压控制技术，尤其涉及一种多端柔性直流输电系统中的直流电压控制方法及装置。

背景技术

随着电压源换流器的快速发展，基于电压源换流器的直流输电系统已经成为直流输电系统发展的主流趋势。多端柔性直流输电系统指的是在同一直流网架下，包含有两个以上VSC换流站的柔性直流输电系统。其最显著特点是能够实现多电源供电、多落点受电。作为一种更灵活、快捷的输电方式，多端柔性直流在风电等新能源并网、构筑城市直流配网等领域具有广阔的应用前景。

虽然多端柔性直流系统比两端柔性直流系统具有更高的经济性和灵活性，但是其协调控制更为复杂。多端柔性直流输电系统稳定运行的重要前提就是直流电压的稳定。

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，图1为单点直流电压协调控制方式的原理示意图，图中，横坐标为直流电流，纵坐标为直流电压；站1控制直流电压，站2和站3处于有功功率或频率控制；如图1所示，其单点直流电压协调控制原理也适用于其他多端柔性直流输电系统。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。

单点直流电压控制方式的优点是直流电压的稳定性好，缺点是当直流电压主控站停运时，整个多端柔性直流输电系统因直流电压失稳而退出运行，因此多端直流系统的可靠性和可用率差。

（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，图2为基于直流电压斜率的多点直流电压协调控制方式的原理示意图，图中，横坐标为直流电流，纵坐标为直流电压；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。图2中，站1与站2的直流参考电压如式（1）所示：

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，且对于参于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。图3中，横坐标为直流电流，纵坐标为直流电压；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定值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。但如果多端柔性直流系统中，采用直流电压偏差控制的从站较多，则由于直流电压偏差值的依次递增，最后顺序接管的从站接管时的直流电压偏差会很大，影响到系统的绝缘性能；如果将依次递增的偏差值设的较小，又容易引起误接管。另外，主控站退出运行造成的功率缺额只能由第一顺序的从站消纳，因此，从站接管时极易引起系统直流电压的较大振荡，从而出现直流过压或者欠压故障。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种多端柔性直流输电系统中的直流电压控制方法及装置，能在直流电压主控站失去直流电压控制功能时，由直流电压控制从站实现对直流电压的控制，且在所选直流电压控制从站进行直流电压控制前，有至少一个直流电压控制从站使能辅助控制功能，消纳当前的功率缺额。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：