[发明专利]一种岸上跟网型换流站的暂态无功优化方法、装置和系统

说明书

本发明公开了一种岸上跟网型换流站的暂态无功优化方法、装置和系统，属于海上风电的柔性直流输电技术领域，本发明通过当海上风电柔直系统中岸上系统发生交流故障后，岸上跟网型换流站快速优化有功与无功指令值使得换流器输出更多的有功功率并实现电压支撑，由此缓解海上风电柔直系统盈余功率引起的过电压、新能源脱网；同时不增加任何硬件成本，仅在换流站现有控制器的基础上优化控制程序，即可实现岸上跟网型换流站向外输出更多的有功功率，由此减少海上的盈余功率。

技术领域

本发明属于海上风电的柔性直流输电技术领域，更具体地，涉及一种岸上跟网型换流站的暂态无功优化方法、装置和系统。

背景技术

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)具有模块化、低谐波、低损耗等特点，是应用于远距离、大容量海上风电直流外送系统直流换流器的主流拓扑。该在拓扑下，由于送端MMC无法控制新能源发电系统注入直流线路的功率，一旦受端交流系统发生短路故障，将导致受端交流侧能量输出通道中断，从而引发直流电网功率盈余。盈余功率将导致直流电网电压或换流站子模块电容电压在几十ms内快速上升至过电压保护水平。一旦换流站因过电压闭锁并跳开交流断路器，将导致新能源机组大面积脱网，极大地降低新能源发电系统的可利用率。

为解决直流电网功率盈余问题，现有研究已经提出可以利用MMC自身子模块的电压裕度来吸收部分盈余功率，然而由于现有方法均将换流站的电流裕度用于输出有功电流，忽视了无功电流对于支撑并网点电压的作用，导致并网点电压过低无法使MMC最大化的输出功率，盈余功率问题并未得到有效解决。目前工程上采取的方法是通过配置耗能装置以耗散盈余功率。但为了确保交流系统短路期间直流电网的安全运行，耗能装置的耗散功率较大，这将给耗能装置带来大量容量成本。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种岸上跟网型换流站的暂态无功优化方法、装置和系统，其目的在于，当海上风电柔直系统中岸上系统发生交流故障后，通过岸上跟网型换流站快速优化有功与无功指令值使得换流器输出更多的有功功率并实现电压支撑，由此可缓解海上风电柔直系统盈余功率引起的过电压、新能源脱网的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种岸上跟网型换流站的暂态无功优化方法，应用于海上风电柔直系统，所述海上风电柔直系统包括依次连接的海上风电场、海上换流站、直流输电线路、岸上跟网型换流站和岸上交流电网；所述暂态无功优化方法包括：

S1：当实时检测到的所述岸上跟网型换流站侧的并网电压跌落预设区间时，执行S2；

S2：计算所述岸上跟网型换流站往后1/4个交流系统周期内输出有功功率的平均值P_{n_ave}；

S3：将所述岸上跟网型换流站对应的初始化参数中的d轴电流限幅减小一个步长，并计算对应的q轴电流参考值指令以调整输出的无功功率；

S4：等待1/4个所述交流系统周期，计算往后1/4个所述交流系统周期内的输出有功功率的平均值P_{n+1_ave}；若P_{n+1_ave}P_{n_ave}且所述岸上跟网型换流站的调制比小于阈值则返回S3，否则进入S5；

S5：将所述岸上跟网型换流站当前的d轴电流限幅增加一个步长并计算当前对应的q轴电流参考值指令，保持当前对应的d轴电流参考值指令与q轴电流参考值指令直至故障切除。

在其中一个实施例中，所述S1包括：

当实时检测到的所述并网电压的有效值低落至0.7pu以下且从0.7pu时刻计时5ms后并网电压有效值大于0.1pu，则执行S2。

在其中一个实施例中，所述S5中当检测到并网电压有效值大于0.95pu时代表故障清除。