[发明专利]混合级联直流输电功率转带能力优化控制方法和系统

说明书

本发明涉及一种混合级联直流输电工程功率转带能力优化控制方法和系统，包括：计算稳态调制比，根据稳态调制比判断柔性直流换流器的运行方式是否为单极半压运行，根据判断结果选择最大的调制比；判断稳态调制比是否大于最大的调制比，若是升高换流变档位，若否在维持原档位不变；计算直流控制系统的调制比，根据直流控制系统的调制比判断是否注入三次谐波；在故障发生时，获取柔性直流换流器降压能力限制下的最大功率，并根据该最大功率计算故障后直流控制系统的功率；根据故障后直流控制系统的功率，更新功率指令值，柔性直流换流器根据功率指令值对直流电压进行调整，并反馈至安控装置执行切机。其能够提升混合级联特高压直流输电工程功率转带能力，提高系统运行的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种混合级联直流输电工程功率转带能力优化控制方法和系统，属于直流输电领域，特别涉及混合特高压直流输电系统优化技术领域。

背景技术

我国能源资源与负荷中心呈逆向分布，需稳步推进特高压骨干电网建设，发挥特高压大电网的输送能力。我国部分负荷中心，直流馈入需求不断增大，但区外直流的密集馈入将造成换流站间的电气距离减小，多馈入短路比下降，多回直流同时换相失败风险逐渐增大，使电网面临严重的安全稳定问题。为实现远距离大容量输电和多落点供电，解决受端多馈入短路比下降的难题，可采用混合级联特高压直流输电技术，即常规直流换流器和多个柔性直流换流器级联联接的技术方案，该技术结合了常规直流和柔性直流换流器的优势，可有效改善受端交流电网的稳定性，且可靠性高，运行方式灵活，具有广泛的应用前景，是构建未来能源互联网的关键技术。

特高压直流工程当发生单极或阀组故障退出时，为尽可能减少功率损失，需尽可能多地由健全极和健全阀组快速增大功率，转带故障极或故障阀组的功率。此时，直流电流需快速增大，因此将造成线路压降快速增大，而送端的电压上升能力非常有限，因此实现功率转带主要依靠受端阀组电压的快速降低。由于混合的低压端采用半桥型模块化多电平换流器，此类换流器快速降压时，要维持原来的交流电压输出，需要快速增大调制比，如果快速降压的幅值较小，调制比将达到其最大调节范围，进而造成输出电压“削顶”畸变、控制器饱和、换流器失控等一系列后果，半桥型模块化多电平换流器的快速降压能力受限。因此，对于混合级联特高压直流输电工程，如不采取特殊的设计和控制方面的措施，单极或单阀组退出时健全极和健全阀组转带功率的能力将受到严重限制，甚至可能不仅不能转带，而且健全极或健全阀组还需要降低自身的功率，这将严重降低混合级联特高压直流输电工程的可靠性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种混合级联直流输电工程功率转带能力优化控制方法和系统，其能够提升混合级联特高压直流输电工程功率转带能力，从而降低极或阀组退出时系统的功率损失，提高系统运行的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种混合级联直流输电工程功率转带能力优化控制方法，包括：计算稳态调制比，根据稳态调制比判断柔性直流换流器的运行方式是否为单极半压运行，根据判断结果选择最大的调制比；判断稳态调制比是否大于最大的调制比，若是升高换流变档位，若否在维持原档位不变；直流控制系统实时计算调制比，根据直流控制系统的调制比判断是否注入三次谐波；在故障发生时，获取柔性直流换流器降压能力限制下的最大功率，并根据该最大功率计算故障后直流控制系统的功率；根据故障后直流控制系统的功率，更新功率指令值，柔性直流换流器根据功率指令值对直流电压进行调整，并反馈至安控装置执行切机。

进一步，调制比的计算公式为：

其中，u_1p为换流器生成的基波调制波峰值；U_dc为直流额定直流电压为U_dc。

进一步，若柔性直流换流器的运行方式不是单极半压运行，则选择第一最大调制比作为最大的调制比，表示需要考虑柔性直流换流器的快速降压能力；若柔性直流换流器的运行方式是单极半压运行，则选择第二最大调制比作为最大的调制比，表示不需要考虑柔性直流换流器的快速降压能力。