一种混合直流输电受端弱电网频率协同控制方法技术

本发明专利技术涉及一种混合直流输电受端弱电网频率协同控制方法，混合直流输电系统送端为12脉动电流源换流器，采用定直流电流控制；受端为MMC换流器，采用定直流电压与定交流电压控制；对于瞬时负荷跳变或小负荷波动所引起的受端弱电网频率波动，通过调节子模块电容电压模拟同步发电机惯量以减缓受端弱电网频率波动，实现频率支撑；对于负荷投切引起的频率偏差超出系统允许范围，根据频率-电流特性曲线调节送端输出的有功功率，配合受端子模块电容电压模拟的虚拟惯量共同对受端系统进行频率调节，本发明专利技术提供的技术方案利用混合直流输电系统对受端弱电网频率的快速高效协同调节，降低瞬时性负荷波动对站间通信与送端换流器调节作用的依赖性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输配电
的控制方法，具体讲涉及一种混合直流输电受端弱电网频率协同控制方法。
技术介绍
基于电网换相的电流源换流器仅适用于具有一定短路比的电力系统，因此在受端为弱电网工况下很难维持正常运行状态。将受端换流站用基于全控型器件的电压源换流器替代，构成混合直流输电系统，可以向弱交流电网供电。由于受端弱电网的装机容量有限，整个系统惯性小，频繁的负荷投切将导致受端交流系统频率的不稳定，需要通过调节直流系统的传输功率使交流系统频率维持在正常范围之内。传统基于电流源换流器的高压直流输电系统，送端采用定电流控制，受端采用定电压或定息弧角控制。当受端频率发生偏差时通过站间通信将信号传输给送端换流站的频率控制器，调节送端换流站输送的功率。由于传输信号的迟滞，影响系统的控制精度，此外对于瞬时负荷变化引起的频率瞬时跳变，送端频率控制器无法及时作用，且频繁切换频率控制器也会带来额外的设备损耗。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种混合直流输电受端弱电网频率协同控制方法，对于一般的瞬时负荷跳变或小负荷波动所引起的受端弱电网系统频率波动，通过调节子模块电容电压模拟同步发电机惯量来减缓受端弱电网频率波动，实现频率支撑；对于其它类型的负荷投切所引起的频率偏差超出系统允许范围，根据频率-电流特性曲线调节送端输出的有功功率，同时配合受端子模块电容电压所提供的虚拟惯量共同对受端系统进行频率调节；本专利技术提供的方法实现了利用混合直流输电系统对受端弱电网频率的快速、高效协同调节功能，可有效降低瞬时性负荷波动对站间通信与送端换流器调节作用的依赖性。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种混合直流输电受端弱电网频率协同控制方法，所述方法用的系统为混合直流输电系统，其送端为12脉动电流源换流器，采用定直流电流控制；其受端为模块化多电平换流器，采用定直流电压与定交流电压控制；其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：I、获取受端弱电网系统频率偏差的绝对值|Δf|，并将其与受端交流系统最大允许的频率偏差进行比较，如果|Δf|在受端交流系统运行的偏差范围之内，则退出频率协同控制；否则执行步骤II；II、确定受端模块化多电平换流器定直流电压控制器的直流电压参考指令；III、延时Δt并再次判断受端弱电网系统频率偏差的绝对值|Δf|是否超过受端交流系统允许的最大频率偏差，若|Δf|在混合直流输电系统允许的偏差范围之内则退出频率控制，否则执行步骤IV；IV、对混合直流输电系统受端进行频率调节。进一步地，所述步骤II中，根据同步发电机转子机械特性方程与模块化多电平换流器子模块电容的能量交换方程得到受端模块化多电平换流器定直流电压控制器的直流电压指令；所述同步发电机转子机械特性方程用下述方程式(1)表示： J ω 0 2 A M f 0 · df dt = P m - P e ( p . u . ) - - - ( 1 ) ; ]]>其中：Pm为机械功率，Pe为电磁功率，J为转动惯量，SM为混合直流输电系统的额定功率；f表示受端交流系统频率；p.u.表示标幺值；模块化多电平换流器子模块电容的能量交换方程用下述方程式(2)表示： NCU dc S MMC · dU dc dt = P 1 - P 2 ( p . u . ) - - - ( 2 ) ; ]]>其中：P1为模块化多电平换流器子模块输入的有功功率，P2为模块化多电平换流器子模块输出的有功功率，N为子模块个数，SMMC为模块化多电平换流器的额定功率；Udc表示混合直流输电系统的直流电压；令P1＝Pm，P2＝Pe，则有： J ω 0 2 S M f 0 · df dt = NCU dc S MMC · dU dc dt - - - ( 3 ) ; ]]>对(3)式两边积分求解得到Udcref的表达式： U dcref = 2 J ω o 2 Δf NC f 0 + U dco 2 - - - ( 4 ) ; ]]>其中：Udc0为混合直流输电系统额定直流电压；Udcref为定直流电压参考值，Udc0为混合直流输电系统额定直流电压，ω0和f0分别为受端交流电网额定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合直流输电受端弱电网频率协同控制方法，所述方法用的系统为混合直流输电系统，其送端为12脉动电流源换流器，采用定直流电流控制；其受端为模块化多电平换流器，采用定直流电压与定交流电压控制；其特征在于，所述方法包括下述步骤：I、获取受端弱电网系统频率偏差的绝对值|Δf|，并将其与受端交流系统最大允许的频率偏差进行比较，如果|Δf|在受端交流系统运行的偏差范围之内，则退出频率协同控制；否则执行步骤II；II、确定受端模块化多电平换流器定直流电压控制器的直流电压参考指令；III、延时Δt并再次判断受端弱电网系统频率偏差的绝对值|Δf|是否超过受端交流系统允许的最大频率偏差，若|Δf|在混合直流输电系统允许的偏差范围之内则退出频率控制，否则执行步骤IV；IV、对混合直流输电系统受端进行频率调节。

【技术特征摘要】
1.一种混合直流输电受端弱电网频率协同控制方法，所述方法用的系统为混合直流输电系统，其送端为12脉动电流源换流器，采用定直流电流控制；其受端为模块化多电平换流器，采用定直流电压与定交流电压控制；其特征在于，所述方法包括下述步骤：I、获取受端弱电网系统频率偏差的绝对值|Δf|，并将其与受端交流系统最大允许的频率偏差进行比较，如果|Δf|在受端交流系统运行的偏差范围之内，则退出频率协同控制；否则执行步骤II；II、确定受端模块化多电平换流器定直流电压控制器的直流电压参考指令；III、延时Δt并再次判断受端弱电网系统频率偏差的绝对值|Δf|是否超过受端交流系统允许的最大频率偏差，若|Δf|在混合直流输电系统允许的偏差范围之内则退出频率控制，否则执行步骤IV；IV、对混合直流输电系统受端进行频率调节。2.如权利要求1所述的频率协同控制方法，其特征在于，所述步骤II中，根据同步发电机转子机械特性方程与模块化多电平换流器子模块电容的能量交换方程得到受端模块化多电平换流器定直流电压控制器的直流电压指令；所述同步发电机转子机械特性方程用下述方程式(1)表示： J ω 0 2 S M f 0 · df dt = P m - P e ( p . u . ) - - - ( 1 ) ; ]]>其中：Pm为机械功率，Pe为电磁功率，J为转动惯量，SM为混合直流输电系统的额定功率；f表示受端交流系统频率；p.u.表示标幺值；模块化多电平换流器子模块电容的能量交换方程用下述方程式(2)表示： NCU dc S MMC · dU dc dt = P 1 - P 2 ( p . u . ) - - - ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春义，印永华，刘炜，赵成勇，孙栩，吴军华，卢萍，
申请(专利权)人：华北电力大学，国家电网公司，国网湖北省电力公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11