[发明专利]一种交流与柔性直流并联输电系统的交流线路潮流自动控制方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种交直流并联柔性直流输电系统中交流线路的潮流自动控制方法，尤其是提出了一种通过远方测量装置测量交流输电通道的有功潮流，传送至柔性直流换流站用以控制直流线路传输的有功功率，最终将交流输电通道的有功潮流控制在设定阈值以下的控制方法，属于电力系统的电网稳定控制领域。

背景技术

    近年来，随着国民经济的不断发展，社会对电力的需求越来越大，对电网的安全可靠性要求也越来越高。风电作为新兴的绿色清洁能源，已具有与传统常规电源发电竞争的潜力，是目前非常具有开发利用价值和技术相当成熟的新能源和可再生能源。然而，风电的接入方式与远距离输送制约了风电的发展，尤其是大规模风电并网后，由于风电输出功率的随机性与波动性，导致了电力系统调度和电能质量都面临新的问题。柔性直流输电作为采用基于可控关断器件的IGBT和PWM的交直流输电技术，可以有效地实现有功功率和无功功率的潮流控制，具有较强的输电灵活性。

    在传统的柔性直流输电潮流控制中，换流站直接接收上级信号作为参考值，并发出相应的有功功率，而相对较为复杂的控制功能，如抑制低频振荡或紧急功率支援等，则通过有功功率附加信号的形式叠加到有功调度指令上，形成最终的换流站有功功率参考值。通常，功率附加控制环节的功率输出要远小于换流站容量，一般对于交流线路低频振荡和次同步振荡的频率，大约在零点几秒的到几秒的范围。

    本发明所述的方法适用于大规模风电场、新能源发电通过交流线路和柔性直流输电并列向交流大电网送电的系统，主要针对稳态运行工况，通过测量交流输电通道的有功潮流，并传输至柔性直流换流站，实时调节直流线路的功率，实现对交流线路潮流的连续控制。本发明专利提出将交流通道潮流控制到接近零的水平，其意义在于：（1）柔性直流换流站的输电损耗由两部分组成，柔直变流器的开关损耗和变流器及直流线路的通态损耗，其中开关损耗占据相当大的比例，而通态损耗随着传输功率的增加而增加，但是增加的比例较小。因此，在柔性直流输电系统运行的过程中，应该尽量减小并列交流通道的有功潮流，以减小整个输电系统的损耗。（2）交流通道故障后，电网转化成风电等新能源发电机组对大电网输电的模式，送电端的换流站需要切换至纯直流运行方式，按照固定的交流电压和交流频率控制，如果交流通道原有的有功潮流很大，则失去交流通道后这部分潮流需要转移到直流线路上，带来的冲击将不利于换流站实现平滑的控制模式切换，从这个角度看，将稳态运行时交流通道的有功潮流控制在接近零的水平，有助于直流换流站在系统故障条件下从定功率控制模式切换到定交流电压和频率的控制模式，从而提高整个输电系统的可靠性。

发明内容

    本发明的目的是提出一种交流与柔性直流并联输电系统中交流线路的潮流自动控制方法，通过直流输电系统的功率附加控制功能,自动调节交流线路的潮流,使其在稳态时传输有功功率为设定值，为风电场柔性多端直流输电的潮流控制提供新的解决手法。

本发明的技术方案是：本发明交流与柔性直流并联输电系统的交流线路潮流自动控制方法，包括以下步骤:

         1) 在交流通道与柔性直流通道构成的交直流并联输电系统中，在一个控制周期到来时，远端测量装置实时测量交流通道上的电压和电流，并以此计算得到实际的交流通道有功功率P_data； 

2）根据P_data与来自监控后台的使能信号EN_SCADA得到交流通道潮流自动控制使能信号EN_PFCTRL，其实施步骤如下：

2-1）将P_data输入至低通滤波器，经低通滤波后得到滤波后的交流通道有功功率P_delay；低通滤波器的传递函数为                                               ，其中s为复频域算子，T₁为低通滤波器参数；

2-2）将P_delay送至滞环比较器，经滞环比较后，得到交流通道有功功率是否已在控制死区内的判断结果BPTH；置换比较的逻辑如下：（a）记滞环比较器的上限功率阈值为Hp_max，当P_delay>Hp_max时，BPTH=1；（b）记滞环比较器的下限功率阈值为Hp_min，P_delayy<Hp_min时，BPTH=0，Hp_max=5MW,Hp_min=0MW；