柔性直流电网的换流站及多换流站协调控制方法技术

本发明专利技术涉及一种柔性直流电网的换流站及多换流站协调控制方法，在直流电压主控站与直流电压控制从站通讯异常且直流电压主控站停运时，通过在直流电压控制从站投入运行直流电压偏差控制器实现直流电网的电压稳定，该方法在站间通讯异常且直流电压主控站停运时不需要由直流电压控制从站接管直流电压控制，有效解决了站间通讯异常时直流电压控制从站接管直流电压控制导致直流电网工作于非正常工作状态的问题。

Coordinated control method for converter station and multi converter station of flexible DC network

Coordinated control method of the present invention relates to a flexible converter DC power and DC voltage in the converter station, master station and DC voltage control of DC voltage and abnormal communication from the station master station outage, through the operation of DC voltage deviation control device to realize the voltage stability of DC power from the station in DC voltage control, the method of communication between stations in abnormal the master station and the DC voltage outages do not need to be controlled by the DC voltage from the DC voltage control over the station, effectively solve the DC voltage control over DC voltage control of DC power supply to work in non normal working state the problem from the station to station communication between abnormal.

【技术实现步骤摘要】
柔性直流电网的换流站及多换流站协调控制方法
本专利技术属于电力系统柔性直流输电领域，具体涉及柔性直流电网的换流站及多换流站协调控制方法。
技术介绍
由于多端柔性直流输电具有运行灵活性、可靠性等优点，使其满足电网互联、城市电网供电、多个风电场(新能源)互联方面比两端柔性直流输电更有优势。柔性直流系统中一般由一个主换流站对直流电压进行控制，但当主换流站发生故障时，为了保持直流电压的稳定和柔性直流电网的正常运行，必须通过其他协调控制策略来控制直流电压，而实现多端柔性直流输电各站的协调控制是多端柔性直流输电的难点。现有技术中，公开号为102969733的中国专利公开了一种多端柔性直流电网协调控制方法，在站间通讯有效的情况下，直流电压主站通过站间通讯将停运信息发送给接管直流电压控制的从换流站，从换流站将控制方式切换为无偏差的直流电压控制方式；在站间通讯异常时，从站监测直流电压的变化，当直流电压偏离额定值一定阈值后，从站控制方式切换为有偏差的直流电压控制方式。该方法能在通讯正常和异常时维持直流电压的稳定，但是，在通讯异常时，可能出现两个从站均切换到直流电压控制模式的情况，这种情况会产生环流，导致换流站饱和运行，不利于系统稳定。另外，这种控制方法在直流电压主控站停运恢复后，从站接管直流电压控制后变为新的主站，而原主站变为新的从换流站，无法回到系统原有的状态，这样会使直流电网工作于非正常的工作状态，无法满足直流输电系统的工作需求。同时，通讯正常情况下，当有换流站故障退出，会导致直流电网总功率发生变化，当主站以外其他换流站的总功率超过主换流站的控制能力时，若不能及时处理，则会导致直流电压失稳，而该协调控制方法无法有效处理这一情况，只能等待上层调度系统重新修正各站功率水平。综上所述，现有的控制方法一方面存在通讯异常时多个从站切换到直流电压控制、以及无法恢复到原系统状态的非正常运行状态产生的问题，另一方面可能导致电压失稳的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种柔性直流电网的换流站及多换流站协调控制方法，用于解决站间通讯异常时可能出现的非正常工作状态的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种柔性直流电网的多换流站协调控制方法，包括以下六个方法方案：方法方案一，所述直流电网包括一个主控站和至少一个从站，主控站控制整个系统的直流电压，工作于直流电压控制模式，从站工作于有功功率控制模式，如果直流电压主控站故障停运，还包括以下步骤：1)当主控站与从站通讯正常时，一个从站切换到直流电压控制模式，作为直流电压控制站，剩余换流站维持原控制方式不变；当所述主控站故障恢复重新运行时，所述从站切回有功功率控制模式，所述主控站仍控制整个系统的直流电压；2)当主控站与从站通讯异常时，从站不切换到直流电压控制，而是监测系统直流电压的变化，当系统直流电压的失稳程度超过所述从站的偏压控制限制时，至少一个从站投入运行直流电压偏差控制器，维持系统电压的稳定；当所述主控站故障恢复重新运行时，所述直流电压偏差控制器退出运行。方法方案二，在方法方案一的基础上，所述从站从有功功率控制模式切换到直流电压控制模式的条件包括：当主控站故障停运、比当前从站优先级高的从站发生故障，且当前从站与主控站、比当前直从站优先级高的从站之间的通讯都正常；不满足上述条件时，从站保持或切换回有功功率控制模式。方法方案三，在方法方案一的基础上，所述直流电压偏差控制器包括直流电压高限控制器和/或直流电压低限控制器；当直流电压大于等于直流电压低限控制器的低限指令且小于等于直流电压高限控制器的高限指令时，直流电压高限控制器和直流电压低限控制器的输出都为零；当直流电压小于直流电压低限控制器的低限指令或大于直流电压高限控制器的高限指令时，所述直流电压高限控制器或直流电压低限控制器的输出不为零，而是将直流电压控制在所述高限指令或低限指令上。方法方案四、五、六，分别在方法方案一、二、三的基础上，所述步骤1)中，当直流电网中流入功率、流出功率的总和超过所述直流电压控制站调节的功率限值时，在其他从站投入运行直流电网功率限幅控制器，用于得到所述功率限值的补偿值，以保持直流电网中流入功率和流出功率的平衡；所述补偿值是根据直流电网中流入功率与流出功率的总和、及直流电压主控站调节的功率限值通过PI控制得到的。为解决上述技术问题，本专利技术还提出一种柔性直流电网的换流站，包括以下六个换流站方案：换流站方案一，包括有功功率控制器、直流电压控制器、切换单元，切换单元通过模式切换信号控制所述换流站的控制模式：当模式切换信号有效时，换流站选择直流电压控制模式，直流电压控制器的输出作为有功电流内环的控制参考值，当模式切换信号无效时，换流站选择有功功率控制模式，有功功率控制器的输出作为有功电流内环的控制参考值；所述换流站正常运行时，模式切换信号无效；当站间通讯正常，且主站故障时，所述模式切换信号有效；当站间通讯异常，且主站故障时，所述模式切换信号无效；投入运行直流电压偏差控制器，维持系统电压的稳定；当主站故障恢复重新运行时，所述直流电压偏差控制器退出运行。换流站方案二，在换流站方案一的基础上，该模式切换信号的控制逻辑包括：当站间通讯正常时，且当直流电压主控站故障停运、比当前直流电压控制从站优先级高的从站发生故障，所述模式切换信号有效，执行所述切换动作；当所述直流电压主控站故障恢复重新运行时，所述模式切换信号无效，执行所述切回动作；当站间通讯异常时，且当直流电压主控站故障停运，所述换流站不切换到直流电压控制，而是监测系统直流电压的变化，当系统直流电压的失稳程度超过所述换流站的偏压控制限制时，所述换流站投入运行直流电压偏差控制器，维持系统电压的稳定；当所述直流电压主控站故障恢复重新运行时，所述直流电压偏差控制器退出运行。换流站方案三，在换流站方案一的基础上，所述直流电压偏差控制器包括直流电压高限控制器和直流电压低限控制器，根据所述系统直流电压失稳的情况选择投入运行直流电压高限控制器或直流电压低限控制器；当直流电压大于等于直流电压低限控制器的低限指令且小于等于直流电压高限控制器的高限指令时，直流电压高限控制器和直流电压低限控制器的输出都为零；当直流电压小于直流电压低限控制器的低限指令或大于直流电压高限控制器的高限指令时，所述直流电压高限控制器或直流电压低限控制器的输出不为零，而是将直流电压控制在所述高限指令或低限指令上。换流站方案四、五、六，分别在换流站方案一、二、三的基础上，当直流电网中流入功率、流出功率的总和超过所述直流电压控制站调节的功率限值时，在所述换流站投入运行直流电网功率限幅控制器，用于得到所述功率限值的补偿值，以保持直流电网中流入功率和流出功率的平衡；所述补偿值是根据直流电网中流入功率与流出功率的总和、及直流电压主控站调节的功率限值通过PI控制得到的。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种柔性直流电网的换流站及多换流站协调控制方法，在直流电压主控站与直流电压控制从站通讯异常且直流电压主控站停运时，通过在直流电压控制从站投入运行直流电压偏差控制器实现直流系统的电压稳定，该方法在站间通讯异常且直流电压主控站停运时不需要由直流电压控制从站接管直流电压控制，有效解决了站间通讯异常时直流电压控制从站接管直流电压控制导致直流电网工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流电网的多换流站协调控制方法，所述直流电网包括一个主控站和至少一个从站，主控站控制整个系统的直流电压，工作于直流电压控制模式，从站工作于有功功率控制模式，其特征在于，如果直流电压主控站故障停运，还包括以下步骤：1)当主控站与从站通讯正常时，一个从站切换到直流电压控制模式，作为直流电压控制站，剩余换流站维持原控制方式不变；当所述主控站故障恢复重新运行时，所述从站切回有功功率控制模式，所述主控站仍控制整个系统的直流电压；2)当主控站与从站通讯异常时，从站不切换到直流电压控制，而是监测系统直流电压的变化，当系统直流电压的失稳程度超过所述从站的偏压控制限制时，至少一个从站投入运行直流电压偏差控制器，维持系统电压的稳定；当所述主控站故障恢复重新运行时，所述直流电压偏差控制器退出运行。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流电网的多换流站协调控制方法，所述直流电网包括一个主控站和至少一个从站，主控站控制整个系统的直流电压，工作于直流电压控制模式，从站工作于有功功率控制模式，其特征在于，如果直流电压主控站故障停运，还包括以下步骤：1)当主控站与从站通讯正常时，一个从站切换到直流电压控制模式，作为直流电压控制站，剩余换流站维持原控制方式不变；当所述主控站故障恢复重新运行时，所述从站切回有功功率控制模式，所述主控站仍控制整个系统的直流电压；2)当主控站与从站通讯异常时，从站不切换到直流电压控制，而是监测系统直流电压的变化，当系统直流电压的失稳程度超过所述从站的偏压控制限制时，至少一个从站投入运行直流电压偏差控制器，维持系统电压的稳定；当所述主控站故障恢复重新运行时，所述直流电压偏差控制器退出运行。2.根据权利要求1所述的柔性直流电网的多换流站协调控制方法，其特征在于，所述从站从有功功率控制模式切换到直流电压控制模式的条件包括：当主控站故障停运、比当前从站优先级高的从站发生故障，且当前从站与主控站、比当前直从站优先级高的从站之间的通讯都正常；不满足上述条件时，从站保持或切换回有功功率控制模式。3.根据权利要求1所述的柔性直流电网的多换流站协调控制方法，其特征在于，所述直流电压偏差控制器包括直流电压高限控制器和/或直流电压低限控制器；当直流电压大于等于直流电压低限控制器的低限指令且小于等于直流电压高限控制器的高限指令时，直流电压高限控制器和直流电压低限控制器的输出都为零；当直流电压小于直流电压低限控制器的低限指令或大于直流电压高限控制器的高限指令时，所述直流电压高限控制器或直流电压低限控制器的输出不为零，而是将直流电压控制在所述高限指令或低限指令上。4.根据权利要求1-3任一项所述的柔性直流电网的多换流站协调控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，当直流电网中流入功率、流出功率的总和超过所述直流电压控制站调节的功率限值时，在其他从站投入运行直流电网功率限幅控制器，用于得到所述功率限值的补偿值，以保持直流电网中流入功率和流出功率的平衡；所述补偿值是根据直流电网中流入功率与流出功率的总和、及直流电压主控站调节的功率限值通过PI控制得到的。5.一种柔性直流电网的换流站，其特征在于，包括有功功率控制器、直流电压控制器、切换单元，切换单元通过模式切换信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣和，吴金龙，杨美娟，张浩，王先为，田书然，刘杰，行登江，马焕，李道洋，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，西安许继电力电子技术有限公司，许继电气股份有限公司，国网山东省电力公司烟台供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41