一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种MMC‑MTDC系统自适应下垂控制方法，其特征是，引入功率影响因子、线路阻抗影响因子，以换流站交流侧PPC点输入的有功功率作为输入量，以下垂系数作为输出量，在影响因子的作用下实时调整下垂系数，使P‑V特性曲线在不依赖高速通信的前提下向最优功率分配方向逼近。本发明专利技术所达到的有益效果：本发明专利技术主要应用场合是应用于大规模海上风电场并网的MMC‑MTDC系统。引入功率影响因子、线路阻抗影响因子，在影响因子的作用下实时调整下垂系数，使P‑V特性曲线向最优功率分配方向逼近。本发明专利技术具有不依赖高速通信，直流电压偏差小，线路损耗低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法
本专利技术涉及一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法，属于电气工程

技术介绍
近年，由于大规模可再生能源并网、异步电网互联、大容量远距离电能传输的需求，基于电压源换流器的多端柔性直流输电受到越来越多的关注。相比于传统两端直流输电，多端柔性直流输电具有较好的灵活性、经济性、稳定性，是解决清洁能源“并不上”、“送不出”、“难消纳”三大难题的有效手段之一。模块化多电平换流器是一种新型的电压源换流器，具有电压等级高、谐波含量低、潮流逆转时直流电压极性不变等优点，对于多端柔性直流输电向大容量、远距离方向发展具有重要意义。因此本专利技术针对MMC-MTDC系统。MTDC系统接线方式主要分为三类：并联型、串联型、混合型。从调节范围、绝缘配合、扩展灵活性等方面考虑，并联型MTDC拓扑更具技术优势。并联型MTDC系统协调控制的核心是直流电压控制，安全运行的最低要求是满足N-1法则。传统下垂控制利用各个换流站的P-V斜率关系实现多个站共同承担直流电压控制的目的，其本质是以直流电压静差为代价来参与有功功率的调节。传统下垂控制无需高速通信、且有功功率阶跃时电压过冲小。但是，传统下垂控制采用固定的下垂系数，存在直流电压质量低、功率分配不独立等缺点，灵活性、经济性较差。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法，用以解决传统下垂控制电压质量低、功率分配不独立的问题。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法，其特征是，引入功率影响因子、线路阻抗影响因子，以换流站交流侧PPC点输入的有功功率作为输入量，以下垂系数作为输出量，在影响因子的作用下实时调整下垂系数，使P-V特性曲线在不依赖高速通信的前提下向最优功率分配方向逼近。前述的一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1)根据海上风电场位置、陆上交流电网连接点、海底电缆分布确定MTDC系统的参数设置，完成固定下垂系数kdroopi_fixed和线路阻抗因子εi的整定工作；步骤2)测量本地电气量，即换流站i交流侧PCC点流入的有功功率Pi，将该值发送给本地控制器；步骤3)本地控制器根据PiN是换流站i的额定有功功率，计算出瞬时下垂系数kdroopi的值，作为新的瞬时下垂系数kdroopi_fixed，控制器采用新的瞬时下垂系数参与MTDC系统的协调控制，形成新的下垂曲线。前述的一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法，其特征是，所述步骤1)中下垂系数kdroopi_fixed整定方法如下：记采用下垂控制的换流站共m个，为实现极端情况下各个换流站同时满载的目的，kdroopi_fixed满足：kdroop(n+1)_fixed:kdroop(n+2)_fixed:…:kdroop(n+m)_fixed＝P(n+1)N:P(n+2)N:…:P(n+m)N。前述的一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法，其特征是，所述步骤1)中线路阻抗影响因子εi整定方法如下：对于第i个换流站，引入最优功率分配时的功率占比ai％，根据m个输出节点时最优功率分配条件为：可知εi＝0时的功率占比bi％，根据P-V曲线可得：引入低负荷点的电压偏差△Ulow_load，可得εi整定值：本专利技术所达到的有益效果：本专利技术主要应用场合是应用于大规模海上风电场并网的MMC-MTDC系统。引入功率影响因子、线路阻抗影响因子，在影响因子的作用下实时调整下垂系数，使P-V特性曲线向最优功率分配方向逼近。本专利技术具有不依赖高速通信，直流电压偏差小，线路损耗低的优点。附图说明图1是本专利技术自适应下垂控制方法的控制框图；图2是本专利技术一种典型的连接海上风电场的MTDC系统拓扑；图3是两个输出节点的MTDC系统；图4(a)是-1<εi<0时的GSCiP-V特性曲线，(b)是εi>0时的GSCiP-V特性曲线；图5是采用本专利技术自适应下垂控制方法时线路损耗示意图；图6是一个四端MMC-MTDC系统测试平台示意图；图7是本专利技术实施例中GSC3P-V特性曲线(ε3＝1.88)；图8是本专利技术实施例中GSC4P-V特性曲线(ε4＝-0.53)；图9是本专利技术实施例中采用不同策略时GSC3直流电压响应；图10是本专利技术实施例中逼近效果示意图；图11(a)是本专利技术实施例中稳态运行时的有功功率波形仿真结果；图11(b)是本专利技术实施例中稳态运行时的直流电压波形仿真结果；图11(c)是本专利技术实施例中稳态运行时的GSC3A相上桥臂子模块电容电压仿真结果；图11(d)是本专利技术实施例中稳态运行时的GSC3交流电流波形仿真结果；图12(a)是本专利技术实施例中功率波动时的有功功率波形仿真结果；图12(b)是本专利技术实施例中功率波动时的有功功率波形(ε3＝ε4＝0)仿真结果；图12(c)是本专利技术实施例中功率波动时的逼近效果仿真结果；图13(a)是本专利技术实施例中N-1运行时的有功功率波形仿真结果；图13(b)是本专利技术实施例中N-1运行时的GSC4直流电压Udc4仿真结果；图13(c)是本专利技术实施例中N-1运行时的GSC3交流电流仿真结果；图13(d)是本专利技术实施例中N-1运行时的GSC4交流电流仿真结果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。图1中PI指PI调节器，用于无静差跟踪指定值，在电力电子领域应用广泛。本方法包括如下步骤：步骤1：根据海上风电场位置、陆上交流电网连接点、海底电缆分布等因素确定MTDC系统具体参数，完成固定下垂系数kdroopi_fixed和线路阻抗因子εi的整定工作。步骤2：测量本地电气量，即换流站i交流侧PCC点流入的有功功率Pi，将该值发送给本地控制器。步骤3：本地控制器根据PiN是换流站i的额定有功功率，计算出瞬时下垂系数kdroopi的值，作为新的瞬时下垂系数kdroopi_fixed，控制器采用新的瞬时下垂系数参与MTDC系统的协调控制，形成新的下垂曲线。进一步地，采用自适应下垂控制方法的换流站，其P-V曲线表达式如(1)。式中，Udci、Udci*为换流站i的直流电压实际值和参考值，Udci*＝1p.u.，0.95p.u.<Udci<1.05p.u.；Pi、Pi*为换流站i的有功功率实际值和参考值，Pi*＝0p.u.，-1p.u.<Pi<0p.u.；kdroopi_fixed为换流站i的固定下垂系数，kdroopi_fixed>0，p.u.是标么值的单位，电气学科在理论分析中常常使用。将线路阻抗因子εi＝0的曲线设为参考下垂曲线。参考下垂曲线的功率影响因子用ξi0表示，有功功率用Pi0表示。其P-V曲线表达式相比于参考下垂曲线，当-1<εi<0，|Pi|>|Pi0|，第i个换流站GSCi承担更多的功率分配。当εi>0，|Pi|<|Pi0|，GSCi承担更少的功率分配。不同的εi会导致GSC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MMC‑MTDC系统自适应下垂控制方法，其特征是，引入功率影响因子、线路阻抗影响因子，以换流站交流侧PPC点输入的有功功率作为输入量，以下垂系数作为输出量，在影响因子的作用下实时调整下垂系数，使P‑V特性曲线在不依赖高速通信的前提下向最优功率分配方向逼近。

【技术特征摘要】
1.一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法，其特征是，引入功率影响因子、线路阻抗影响因子，以换流站交流侧PPC点输入的有功功率作为输入量，以下垂系数作为输出量，在影响因子的作用下实时调整下垂系数，使P-V特性曲线在不依赖高速通信的前提下向最优功率分配方向逼近。2.根据权利要求1所述的一种MMC-MTDC系统自适应下垂控制方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1)根据海上风电场位置、陆上交流电网连接点、海底电缆分布确定MTDC系统的参数设置，完成固定下垂系数kdroopi_fixed和线路阻抗因子εi的整定工作；所述MTDC系统包含n个输入节点、m个输出节点；步骤2)测量本地电气量，即换流站i交流侧PCC点流入的有功功率Pi，将该值发送给本地控制器；步骤3)本地控制器根据PiN是换流站i的额定有功功率，计算出瞬时下垂系数kdroopi的值，作为新的瞬时下垂系数kdroopi_fixed，控制器采用新的瞬时下垂系数参与MTDC系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖杰，杨波，焦岚轶，王敏，马标，白飞莹，张栋，时阳，李亚宇，左慧芳，闫浩浩，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32