[发明专利]一种提升柔性直流输电交流侧故障穿越能力的控制方法

权利要求书

1.一种提升柔性直流输电交流侧故障穿越能力的控制方法，其特征在于：该方法为：以电容值可变的等效电容对模块化多电平换流站上下桥臂进行数学建模获得数学模型，根据该数学模型，分析得出MMC换流站交直流侧实时功率值与MMC换流站直流侧电压值之间的解析关系，根据该解析关系推导出交流侧发生故障时换流站交直流侧功率之间的不平衡程度与直流侧电压跌落量之间的关系，再根据该关系，确定换流站功率调整实时目标值；该方法的具体步骤如下：

将上桥臂与下桥臂分别用一个电容值可变的电容来进行等效，设a相的上桥臂等效电容a相下桥臂的等效电容为得到如下式：

式中N为上下桥臂投入的子模块数量之和，C为单个子模块的电容值，ω为系统角频率、t为时间；

将换流站上桥臂和下桥臂流过电流一个完整的变化周期划分为四个阶段，结合式(1)，得到换流站直流电压ΔU_dc的变化解析表达式，如下：

式中I为流过上桥臂和下桥臂的交流基波分量的幅值，i为流经上下桥臂的直流分量大小的三分之一，为电压电流相角差；

在原有MMC换流站控制框架之前添加一个控制环节，该控制环节用于对原来输入换流站控制环节的功率控制目标值进行优化处理；

设桥臂子模块电容值C，投入子模块数为N，直流电压初始值为U₀，直流电压最大允许增加量为ΔU_max，在时间t内桥臂电容存储能量的增量为：

故障过程中的功率不平衡程度满足：

ΔE_C≤ΔE_Cmax (4)

设两端柔性直流输电系统中换流站1为定电压控制站，换流站2为功率调节站,当换流站1发生交流侧故障时，换流站2的输入功率P_in大幅下降，换流站2的输出功率P_out也跟着下降，P_out与P_in之间出现功率不平衡，导致换流站2直流侧电压跌落，设跌落量为ΔU_dc，直流电压初始值为U₀，根据式(3)，换流站2的电容能量减少量为：

根据能量守恒有：

将式(6)两边同时求导得：

当换流站1发生故障时，换流站1侧的功率支撑能力不足，换流站2的功率控制参考值应该跟着换流站1侧注入功率同步递减，直到电压恢复稳定后，直流侧电压变化率趋近于零，换流站2的功率控制指令值刚好与此时换流站1交流侧的注入功率相等，当功率注入端出现交流侧故障时，换流站2的功率控制指令值为：

式中δ为电压稳定控制系数，保证故障情况下，功率调整过程中，换流站2侧控制功率指令值小于换流站1侧的功率支撑能力。