本发明专利技术涉及一种多端柔性直流电网跨区域平抑风电波动的附加控制方法，以及该附加控制方法与有功功率-频率下垂控制的协调控制方法。本发明专利技术针对我国国情，以充分利用调节速度快、调峰能力强的水电资源来跨区平抑风电波动所造成的频率大幅波动为目的，设计了跨区调节风电波动的附加控制方法，并将该附加控制方法和有功功率-频率下垂控制方法相结合，制定了详细的协调控制策略，给出了各控制参数的选择方法。RTDS仿真结果表明，该策略能够有效地使风电波动被其他水电资源丰富的地区所调节，将不平衡功率在整个网络中得到更为合理的分配，维持各互联电网稳定运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种协调控制方法，尤其是设及一种多端柔性直流电网跨区域平抑风 电波动的协调控制方法。
技术介绍
近年来，我国风电产业发展迅速，据统计，我国2014年风电新增装机容量为1981万 千瓦，累计并网装机容量达到9637万千瓦。然而，我国的绝大部分风电集中分布在远离负荷 中屯、的"Ξ北"（西北、华北和东北)地区，运类地区负荷水平较低，市场规模小，大规模风电 的并网及风电的不确定性给电网调频带来了严峻考验。为提高风电利用率、保证电力系统 的安全稳定运行，有必要加强跨区联网建设，实现风电大规模外送和跨省区调节。尤其是我 国西南区域和华中区域拥有丰富的响应速度快、调节能力强的水电资源，非常适合用来跨 区域调节风电波动。 基于可控通断器件（IGBT)的电压源型换流器(VSC)所构成的多端柔性直流输电网 络(MTDC)不仅能够实现有功功率和无功功率的解禪控制，向无源网络供电，而且能实现潮 流快速反转，非常适合可再生能源的并网和跨区域电网的互联。目前，针对多端柔性直流网 络所提出的控制方法主要包括主从控制方法、带电压下垂特性的控制方法及其改进控制。 运些控制方法均侧重于直流侧电压控制与功率平衡，没有考虑各交流系统的响应限制和承 受能力，W及风电在互联网络中的跨区调节。当某端交流系统由于风电剧烈波动而导致频 率大幅偏移时，直流网侧和其他端的交流系统不会对其做出响应。 若在电压下垂控制中引入附加有功功率-频率下垂控制m下简称p-f控制），则该 控制能在交流侧电网发生紧急故障时，实现各端交流系统的功率相互支援。然而为了保证 小扰动下各交流系统间互不影响，p-f控制存在启动上下限，不能及时响应风电波动所引起 的频率变化。且p-f控制一旦启动后，所有的交流区域电网无论备用容量是多是少，均会被 迫参与调节。
技术实现思路
[000引本专利技术的目的在于针对我国能源分布情况，提出一种在多端柔性直流电网各区域 间平抑风电波动的附加控制方法，实现风电波动在互联区域电网之间的定向跨区调节。同 时设计了该风电附加控制方法与p-f控制方法的协调控制策略，在电网频率偏移过大时，可 W按照协调控制策略最大限度地维持系统的稳定。 为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案如下： -种多端柔性直流电网跨区域平抑风电波动的协调控制方法，其特征是包括W下 步骤： 步骤1、根据各区域的风电和水电容量W及区域电网调节能力，将多端系统中的区 域划分为X区域、Y区域和Z区域Ξ类;其中X区域风电容量大，超过该区域可调范围，作为待 调节区域;Y区域风电容量小或者无风电，而水电备用充足，作为调节区域;Z区域不符合前 述特征，不参加风电波动的跨区调节； 步骤2、在X区域和Y区域的柔性直流换流站的换流站级控制中加入附加控制环节， 当风电波动导致系统频率超过一定范围时，启动该附加控制环节，将X区域由于风电波动产 生的不平衡功率在X区域和Y区域间进行合理分配，抑制X区域系统频率的偏移;其中，附加 控制的实现方法是:在属于X区域的某个交流电网Xi中，通过引入频率偏差量频率偏 差放大倍数巧和风功率波动判断逻辑，修正Xi区域换流站的有功参考值，改变换流站的有 功输出量;各Y区域换流站的有功参考值则根据X区域的有功总附加修正量，按照自身备用 容量的比例碍调节其换流站输出功率，保证直流网内的功率平衡； 具体控制方法如下； 电网正常运行时，附加控制不启动；当Xi区域风电功率波动过大导致系统频率超 过启动限值时，系统根据当前时刻Xl区域的风功率波动趋势来进行逻辑判断，若 此时Xi区域的系统频率达到启动上限值或下限值，且风电功率相对于前一时刻的值有增加 或减小的趋势，则附加控制启动;随后，相应频率偏差量通过比例环节巧叠加至其换 流站有功功率指令值上，抑制其频率的继续偏移；同时，为保证直流网内功率平衡，上层控 制系统根据所有X区域的功率附加量之和在线修正各Υ区域换流站的有功功率指令 值Δ巧在Υ区域内各交流电网按比例巧^分配功率调节量，直至Xl区域频率偏移恢复至启 动限值±公^下，附加控制关闭； 由于Z区域不参与风电的跨区调节附加控制，因此，该类区域的VSC换流站采用常 规电压下垂控制； 步骤3、极端情况下，当附加控制开始工作后，若某参与风电波动调节的区域频率 偏移至某一限值(该限值的绝对值大于附加控制启动限值的绝对值），该区域的p-f控制启 动，不平衡功率将在所有互联区域中得到平衡，维持系统的稳定运行;所述p-f控制方法的 原理是:在电压下垂控制中引入交流系统的频率偏差量Δ?·/，将其乘W放大系数Kf后作为 换流站有功功率参考值的修正量，修正换流站输出的有功功率;并且p-f控制存在启动限值 产 ef±A。 本专利技术提出的附加控制方法利用柔性直流输电技术快速灵活的控制特性，能够将 某一区域风电波动引起的不平衡功率在整个网络中得到更为合理的分配，避免单个区域电 网承担过大的调频压力。此外，与交流联网相比，直流互联网络可W快速精确地控制换流站 的传输功率并有效维持系统电压的稳定，还能在平抑风电波动的过程中，限制波动及其他 故障的影响范围。 在上述的，所述步骤 3中，将P-f控制作为附加控制的后备控制，各Χ，Υ，Ζ区域可通过区域选择开关来选择相应的 跨区调节附加控制策略； 对于啦域，当Xl区域频率偏移[4成|达到Β且附加控制启动后，若参与调节的某区 域频率仍波动至超过{:产ef-A，产ef+A}(A>B)，则启动p-f控制，所有互联区域均参与频率控 审IJ，包括Z区域也参与频率控制;共同维持系统稳定;此外，在Xi区域的附加控制中加入上下 限{-(A-B)，（A-B)}，即附加控制正常作用所对应的|Δ尽J区间为{-(A-B)，(A-B)}，当Xi区域 Δ/y超过A后，附加控制的功率叠加量将被保持在|4fxf|为A时所对应的上限值，W确保P-f控制过程中换流站调节功率不受风电波动的影响，从而快速使全网系统恢复稳定； 对于Y区域，在Xi区域的风电附加控制启动后，Y返域根据比例巧'J.分配风功率调 节量，并调节相应的换流站有功功率;若在调节过程中Yj区域交流电网的频率超出范围{-(A-B)，（A-B)}，则其P-f控制启动，控制频率稳定。 在上述的，所有控制 参数按照如下方法确定： 参数组一:协调控制中的限值参数A和B，确定的原则为:在避免附加控制启动太过 频繁的同时保证其响应的及时性，同时为该控制留有充分的作用区间； 参数组二:Xi区域的附加控制参数确定的方法为:考虑与P-f控制的配合，在 Xi区域附加控制中引入功率裕度系数α，使得[002引式中，巧f,.为Xi区域的换流站初始功率，巧f"和巧;ax分别为X返域换流站正常运 行的最小和最大输出功率;根据附加控制所对应的频率偏差量的范围{当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多端柔性直流电网跨区域平抑风电波动的协调控制方法，其特征是包括以下步骤：步骤1、根据各区域的风电和水电容量以及区域电网调节能力，将多端系统中的区域划分为X区域、Y区域和Z区域三类；其中X区域风电容量大，超过该区域可调范围，作为待调节区域；Y区域风电容量小或者无风电，而水电备用充足，作为调节区域；Z区域不符合前述特征，不参加风电波动的跨区调节；步骤2、在X区域和Y区域的柔性直流换流站的换流站级控制中加入附加控制环节，当风电波动导致系统频率超过一定范围时，启动该附加控制环节，将X区域由于风电波动产生的不平衡功率在X区域和Y区域间进行合理分配，抑制X区域系统频率的偏移；其中，附加控制的实现方法是：在属于X区域的某个交流电网Xi中，通过引入频率偏差量频率偏差放大倍数和风功率波动判断逻辑，修正Xi区域换流站的有功参考值，改变换流站的有功输出量；各Y区域换流站的有功参考值则根据X区域的有功总附加修正量，按照自身备用容量的比例调节其换流站输出功率，保证直流网内的功率平衡；具体控制方法如下：电网正常运行时，附加控制不启动；当Xi区域风电功率波动过大导致系统频率超过启动限值时，系统根据当前时刻Xi区域的风功率波动趋势来进行逻辑判断，若此时Xi区域的系统频率达到启动上限值或下限值，且风电功率相对于前一时刻的值有增加或减小的趋势，则附加控制启动； 随后，相应频率偏差量通过比例环节叠加至其换流站有功功率指令值上，抑制其频率的继续偏移；同时，为保证直流网内功率平衡，上层控制系统根据所有X区域的功率附加量之和在线修正各Y区域换流站的有功功率指令值在Y区域内各交流电网按比例分配功率调节量，直至Xi区域频率偏移恢复至启动限值以下，附加控制关闭；由于Z区域不参与风电的跨区调节附加控制，因此，该类区域的VSC换流站采用常规电压下垂控制；步骤3、极端情况下，当附加控制开始工作后，若某参与风电波动调节的区域频率偏移至某一限值(该限值的绝对值大于附加控制启动限值的绝对值)，该区域的P‑f控制启动，不平衡功率将在所有互联区域中得到平衡，维持系统的稳定运行；所述P‑f控制方法的原理是：在电压下垂控制中引入交流系统的频率偏差量Δf′，将其乘以放大系数Kf后作为换流站有功功率参考值的修正量，修正换流站输出的有功功率；并且P‑f控制存在启动限值fref±A。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐箭，周密，孙元章，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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