高低阀式柔性直流输电系统的控制方法和控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高低阀式柔性直流输电系统的控制方法，包括：获取起阀间均压作用的有功电流补偿量，将起阀间均压作用的有功电流补偿量与有功功率控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现有功功率控制侧的均压；获取起阀间均流作用的有功电流补偿量，将起阀间均流作用的有功电流补偿量与直流电压控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现直流电压控制侧的均流。相应地，提供一种高低阀式柔性直流输电系统的控制装置。本发明专利技术能够解决高低阀系统的现有控制方法存在的不均压和不均流问题。

Control method and control device for high-low valve type flexible DC transmission system

The invention provides a method for controlling a valve type, level of HVDC flexible system includes: acquiring active current compensation valve between the pressure equalizing function, the active current component superimposed active current compensation valve are all pressure and active power control outer loop output after the input current control loop, pressure and in order to realize the active power control side of the active current dynamic adjustment; get active current compensation valve between the flow, will play an active current active current compensation valve are all currents and DC voltage control loop output component superimposed input current control loop, so as to achieve DC voltage control the lateral flow on the active current dynamic adjustment. Accordingly, a control device for a high and low valve type flexible DC transmission system is provided. The invention can solve the problems of uneven pressure and uneven flow existing in the existing control method of the high-low valve system.

【技术实现步骤摘要】
高低阀式柔性直流输电系统的控制方法和控制装置
本专利技术涉及柔性直流输电
，具体涉及一种高低阀式柔性直流输电系统的控制方法，以及一种高低阀式柔性直流输电系统的控制装置。
技术介绍
柔性直流输电系统广泛采用模块化多电平结构，以适应高电压、大功率的应用场合。但是，随着电压和容量的进一步加大，不仅仅是换流阀部分需要考虑器件等的电压、电流承受能力，与换流阀配套的换流变压器等电力设备也要考虑电压、电流的承受能力，此外还要考虑制造工艺、运输方式等等因素。由于各种因素的制约，在特高压场合下，采用一个换流阀的形式往往无法满足上述的各种要求。而且，在高压、大容量的场合，由于换流变压器等设备的设计和运输有难度，一般采用高低阀的形式，即用两个或以上换流阀代替一个换流阀，以解决设计和运输的困难，因此高低阀式柔性直流输电系统应运而生。如果高低阀采用真双极的运行模式，每一个端包括两个极，每个极包括两个换流阀(分别为高阀和低阀)，并采用交流侧并联、直流侧串联的方式。这种接线方式对于换流变压器的选取以及换流阀的控制都有特殊的要求，而且每一个极的高阀与低阀之间由于采用交流侧并联、直流侧串联的连接方式，那么必然存在串联均压和并联均流的问题。下面结合双端系统的现有控制方式对这一问题进行分析。以双端系统常见的控制方式“一端控制直流电压和无功功率(可简称为直流电压控制侧)，另一端控制有功功率和无功功率(可简称为有功功率控制侧)”为例。高低阀式柔性直流输电系统的每个阀都有一个独立的控制器，对于直流电压控制侧，在有效的电压控制之下不会存在不均压的问题，但是其交流侧由于是并联关系，在没有额外的均流控制的情况下，可能会出现不均流的问题；对于有功功率控制侧，在有效的控制下，由于功率是受控的，则交流电流也是受控的，因此也不会出现不均流的问题，但是直流侧串联的两个阀之间的直流电压可能会出现不一致的问题，即不均压问题。若高低阀式柔性直流输电系统采用现有的控制方法，则系统一旦出现扰动，很容易出现上述的不均压和不均流的问题，亟需解决。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种高低阀式柔性直流输电系统的控制方法，以及一种高低阀式柔性直流输电系统的控制装置，能够解决高低阀系统的现有控制方法存在的不均压和不均流问题。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种高低阀式柔性直流输电系统的控制方法，所述高低阀式柔性直流输电系统包括至少一个端，每端包括至少一个极，每极包括至少两个换流阀，且存在阀间均压问题的一端为有功功率控制侧，存在阀间均流问题的一端为直流电压控制侧，所述控制方法包括：获取起阀间均压作用的有功电流补偿量；将起阀间均压作用的有功电流补偿量与有功功率控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现有功功率控制侧的均压；获取起阀间均流作用的有功电流补偿量；将起阀间均流作用的有功电流补偿量与直流电压控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现直流电压控制侧的均流。本专利技术还提供一种高低阀式柔性直流输电系统的控制装置，所述高低阀式柔性直流输电系统包括至少一个端，每端包括至少一个极，每极包括至少两个换流阀，且存在阀间均压问题的一端为有功功率控制侧，存在阀间均流问题的一端为直流电压控制侧，所述控制装置包括：第一获取单元，用于获取起阀间均压作用的有功电流补偿量；叠加单元，用于将起阀间均压作用的有功电流补偿量与有功功率控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现有功功率控制侧的均压；第二获取单元，用于获取起阀间均流作用的有功电流补偿量；所述叠加单元还用于，将起阀间均流作用的有功电流补偿量与直流电压控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现直流电压控制侧的均流。有益效果：本专利技术提供一种适用于高低阀结构的柔性直流输电系统的控制方法和控制装置，通过在直流电压控制侧加入阀间均流的控制策略以达到同一极高阀与低阀交流侧之间的均压控制，在有功功率控制侧加入阀间均压控制策略以达到同一极高阀与低阀直流侧之间的均压控制，以及在有功功率控制侧加入直流电压超限控制策略以达到各个换流阀的直流电压超限控制，从而能够改善直流电压控制侧的不均流问题，改善有功功率控制侧的不均压问题，以及改善直流电压超限的问题，确保高低阀系统具有良好的稳态及动态性能。附图说明图1为现有柔性直流输电系统的伪双极接线模型拓扑示意图；图2为现有柔性直流输电系统的真双极接线模型拓扑示意图；图3为现有真双极运行模式的高低阀式双端柔性直流输电系统的主接线示意图；图4为图3所示双端系统的有功功率控制侧的现有控制原理示意图；图5a、图5b和图5c分别为图3所示双端系统中有功功率控制侧出现不均压问题时该侧四个换流阀的直流电流波形示意图、该侧交流电流波形示意图，和该侧四个换流阀的直流电压波形示意图；图6为在图3所示双端系统的有功功率控制侧加入阀间均压控制策略后的控制原理示意图；图7a、图7b和图7c分别为图3所示双端系统的有功功率控制侧加入阀间均压控制策略后该侧四个换流阀的直流电流波形示意图、该侧交流电流波形示意图，和该侧四个换流阀的直流电压波形示意图；图8a、图8b和图8c分别为图3所示双端系统中有功功率控制侧出现直流电压超限问题时该侧四个换流阀的直流电流波形示意图、该侧交流电流波形示意图，和该侧四个换流阀的直流电压波形示意图；图9为在图6所示控制原理的基础上加入直流电压超限控制策略后的控制原理示意图；图10为图3所示双端系统的直流电压控制侧的现有控制原理示意图；图11为图3所示双端系统的直流电压控制侧加入阀间均流控制策略后的控制原理示意图；图12a、图12b和图12c分别为图3所示双端系统的直流电压控制侧加入阀间均流控制策略后该侧四个换流阀的直流电流波形示意图、该侧交流电流波形示意图，和该侧四个换流阀的直流电压波形示意图；图13为本专利技术实施例1提供的高低阀式柔性直流输电系统的控制方法的流程图；图14为本专利技术实施例2提供的高低阀式柔性直流输电系统的控制装置的结构框图。图中：1－有功功率控制外环；11－有功功率控制器；2－电流控制内环；3－阀间均压控制环；31－阀间均压控制器；4－直流电压超限控制环；41－直流电压控制器；5－直流电压控制外环；51－直流电压控制器；6－阀间均流控制环；61－阀间均流控制器；100－第一获取单元；101－第一平均值获取子单元；102－测量值获取子单元；103－第一比较子单元；104－阀间均压控制器；105－符号判断子单元；106－第一限幅子单元；200－第二获取单元；201－第二平均值获取子单元；202－第二测量值获取子单元；203－第二比较子单元；204－阀间均流控制器；205－第二限幅子单元；300－第三获取单元；301－第三测量值获取子单元；302－额定值获取子单元；303－第三比较子单元；304－超限判断子单元；305－直流电压超限控制器；306－第三限幅子单元；400－叠加单元。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。在实际应用中，现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高低阀式柔性直流输电系统的控制方法，所述高低阀式柔性直流输电系统包括至少一个端，每端包括至少一个极，每极包括至少两个换流阀，且存在阀间均压问题的一端为有功功率控制侧，存在阀间均流问题的一端为直流电压控制侧，其特征在于，所述控制方法包括：获取起阀间均压作用的有功电流补偿量；将起阀间均压作用的有功电流补偿量与有功功率控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现有功功率控制侧的均压；获取起阀间均流作用的有功电流补偿量；将起阀间均流作用的有功电流补偿量与直流电压控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现直流电压控制侧的均流。

【技术特征摘要】
1.一种高低阀式柔性直流输电系统的控制方法，所述高低阀式柔性直流输电系统包括至少一个端，每端包括至少一个极，每极包括至少两个换流阀，且存在阀间均压问题的一端为有功功率控制侧，存在阀间均流问题的一端为直流电压控制侧，其特征在于，所述控制方法包括：获取起阀间均压作用的有功电流补偿量；将起阀间均压作用的有功电流补偿量与有功功率控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现有功功率控制侧的均压；获取起阀间均流作用的有功电流补偿量；将起阀间均流作用的有功电流补偿量与直流电压控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功电流进行动态调整以实现直流电压控制侧的均流。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取起阀间均压作用的有功电流补偿量的步骤包括：对于有功功率控制侧，获取同一极单个换流阀的直流电压的平均值及其测量值，将二者进行对比而得到该换流阀的直流电压的误差量；通过阀间均压控制器对所述换流阀的直流电压的误差量进行计算，以得到d轴电流的补偿量；根据功率传输方向、所述换流阀的直流侧电压误差量的正负、及有功功率控制外环输出的有功电流分量和所述d轴电流的补偿量的预设叠加关系，判断是否需要改变所述d轴电流的补偿量的正负号，且符号确定的d轴电流的补偿量即为起阀间均压作用的有功电流补偿量。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述获取起阀间均压作用的有功电流补偿量的步骤进一步包括：当功率传输方向从直流电压控制侧进入有功功率控制侧时，有功功率控制外环输出的有功电流分量为正值；若同一极单个换流阀的直流电压的测量值大于或等于其平均值，则所述换流阀的直流侧电压误差量为负值，故所述d轴电流的补偿量也为负值，若有功功率控制外环输出的有功电流分量和所述d轴电流的补偿量的预设叠加关系为相加，则判断需将所述d轴电流的补偿量的符号变为负，且符号变为负的d轴电流的补偿量即为起阀间均压作用的有功电流补偿量，若有功功率控制外环输出的有功电流分量和所述d轴电流的补偿量的预设叠加关系为相减，则判断不改变所述d轴电流的补偿量的符号，且符号未改变的d轴电流的补偿量即为起阀间均压作用的有功电流补偿量；若同一极单个换流阀的直流电压的测量值小于其平均值，则所述换流阀的直流侧电压误差量为正值，故所述d轴电流的补偿量也为正值，若有功功率控制外环输出的有功电流分量和所述d轴电流的补偿量的预设叠加关系为相加，则判断需将所述d轴电流的补偿量的符号变为负，且符号变为负的d轴电流的补偿量即为起阀间均压作用的有功电流补偿量，若有功功率控制外环输出的有功电流分量和所述d轴电流的补偿量的预设叠加关系为相减，则判断不改变所述d轴电流的补偿量的符号，且符号未改变的d轴电流的补偿量即为起阀间均压作用的有功电流补偿量；当功率传输方向从有功功率控制侧进入直流电压控制侧时，有功功率控制外环输出的有功电流分量为负值；若同一极单个换流阀的直流电压的测量值大于或等于其平均值，则所述换流阀的直流侧电压误差量为负值，故所述d轴电流的补偿量也为负值，若有功功率控制外环输出的有功电流分量和所述d轴电流的补偿量的预设叠加关系为相加，则判断需将所述d轴电流的补偿量的符号变为负，且符号变为负的d轴电流的补偿量即为起阀间均压作用的有功电流补偿量，若有功功率控制外环输出的有功电流分量和所述d轴电流的补偿量的预设叠加关系为相减，则判断不改变所述d轴电流的补偿量的符号，且符号未改变的d轴电流的补偿量即为起阀间均压作用的有功电流补偿量；若同一极单个换流阀的直流电压的测量值小于其平均值，则所述换流阀的直流侧电压误差量为正值，故所述d轴电流的补偿量也为正值，若有功功率控制外环输出的有功电流分量和所述d轴电流的补偿量的预设叠加关系为相加，则判断需将所述d轴电流的补偿量的符号变为负，且符号变为负的d轴电流的补偿量即为起阀间均压作用的有功电流补偿量，若有功功率控制外环输出的有功电流分量和所述d轴电流的补偿量的预设叠加关系为相减，则判断不改变所述d轴电流的补偿量的符号，且符号未改变的d轴电流的补偿量即为起阀间均压作用的有功电流补偿量。4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括步骤：获取起直流电压超限控制作用的有功电流补偿量；将起直流电压超限控制作用的有功电流补偿量也与有功功率控制外环输出的有功电流分量叠加后输入电流控制内环，从而对有功功率进行动态调整以实现有功功率控制侧的直流电压超限控制。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述获取起直流电压超限控制作用的有功电流补偿量的步骤包括：对于有功功率控制侧，获取各个换流阀的直流电压的测量值及其额定值，将二者进行对比而得到该换流阀的直流电压的偏差量；计算所述换流阀的直流电压的偏差量的绝对值，判断所述绝对值是否超过预设的偏差范围，如是，则通过直流电压超限控制器对所述偏差量进行调整，以得到起直流电压超限控制作用的有功电流补偿量；如否，则直流电压超限控制器的输出为零。6.根据权利要求1-5中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述获取起阀间均流作用的有功电流补偿量的步骤包括：对于直流电压控制侧，获取同一极单个换流阀的直流电压的平均值及其测量值，将二者进行对比而得到该换流阀的直流电压的误差量；通过阀间均流控制器对所述换流阀的直流电压的误差量进行调整，以得到起阀间均流作用的有功电流补偿量并输入至电流控制内环。7.一种高低阀式柔性直流输电系统的控制装置，所述高低阀式柔性直流输电系统包括至少一个端，每端包括至少一个极，每极包括至少两个换流阀，且存在阀间均压问题的一端为有功功率控制侧，存在阀间均流问题的一端为直流电压控制侧，其特征在于，所述控制装置包括：第一获取单元，用于获取起阀间均压作用的有功电流补...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯丹，刘伟增，郝翔，刘汉军，汤明杰，李辰，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65