[发明专利]一种背靠背柔性直流输电系统及双环附加频率控制方法

说明书

本发明提供一种背靠背柔性直流输电系统及双环附加频率控制方法，该系统包括：背靠背换流器本体，基本控制器，有功附加控制器以及无功附加控制器，基本控制器用于根据定有功功率控制环的指令、定无功功率控制环的指令以及定直流电压控制环的指令和定交流电压的指令，使背靠背换流器本体的直流侧电压保持恒定、传输的有功功率保持恒定以及向电网吸收或发出的无功功率恒定；有功附加控制器用于对频率偏差输入信号进行比例积分控制输出有功功率附加参考指令值；无功附加控制器用于对频率偏差输入信号进行微分控制输出无功功率附加参考指令值；本发明通过改变有功功率指令值和无功功率指令值实现对受扰动的交流系统的频率支撑。

技术领域

本发明属于柔性直流输电系统技术领域，具体地涉及一种背靠背柔性直流输电系统及双环附加频率控制方法。

背景技术

柔性直流输电技术(VSC-HVDC)相对于传统的高压直流输电技术，具有有功和无功功率可独立控制、无换相失败危险、无无功补偿问题等优势。采用背靠背柔性直流输电技术(BTB-VSC-HVDC)还可以实现两个异步运行的交流电网互联，从而提高电网运行可控性，降低电网安全稳定运行风险。然而，被VSC-HVDC隔离开的两个交流系统，当柔直系统一侧的交流系统发生负荷扰动时，由于柔直系统采用定有功功率控制，其传输的有功功率为调度中心下的指令值，不会因为系统受到负荷扰动而改变，因此柔直系统另一侧的交流系统不能参与负荷扰动后的频率相应过程，两侧的交流系统无法实现相互的频率支撑。

目前，已有一些利用常规的VSC-HVDC为交流系统提供频率支撑控制策略。然而常规的VSC-HVDC系统是通过直流线路连接的，适用于远距离海上风电并网或向弱电网供电，有别于连接异步交流电网的背靠背柔性直流。BTB-VSC-HVDC没有直流线路连接，其整流器与逆变器控制系统公用机柜，控制信号可以实现无延时的交互与共享，控制策略也将更加灵活。

然而针对背靠背柔性直流输电的附加频率控制(supplementary frequencycontrol,SFC)策略研究还比较少。此外，大多数柔性直流系统的附加频率控制策略，都是基于定有功功率控制环或定直流电压控制环制定的。而基于定无功功率控制环的附加控制策略却研究甚少，但合理地设计无功环的附加频率控制策略，能一定程度上改善系统的频率响应暂态特性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种背靠背柔性直流输电系统及双环附加频率控制方法，其目的在于实现BTB-VSC-HVDC两端交流系统之间的相互频率支撑，改善交流系统频率响应特性。

作为本发明的一方面，本发明提供一种背靠背柔性直流输电系统，包括：

背靠背换流器本体，其包括整流侧换流器和直流侧同整流侧换流器的直流侧连接逆变侧换流器，整流侧换流器的交流侧用于与第一交流系统连接，逆变侧换流器的交流侧用于与第二交流系统连接；

基本控制器，其整流输出端与整流侧换流器的控制端连接，其逆变输出端与逆变侧换流器的控制端连接，其包含有定有功功率控制环、定无功功率控制环以及定直流电压控制环，用于根据定有功功率控制环的指令、定无功功率控制环的指令以及定直流电压控制环的指令，输出整流控制信号和逆变控制信号使背靠背换流器本体的直流侧电压保持恒定、传输的有功功率保持恒定以及向电网吸收或发出的无功功率恒定；

无功附加控制器，其无功附加指令输出端与基本控制器的定无功功率控制环的输入端连接，用于对频率偏差输入信号进行微分控制输出无功功率附加参考指令值；

有功附加控制器，其有功附加指令输出端与基本控制器的定有功功率控制环的输入端连接，用于对频率偏差输入信号进行比例积分控制输出有功功率附加参考指令值；