一种柔性直流输电系统的送端孤岛控制方法及其控制器技术方案

本发明专利技术提供一种柔性直流输电系统的送端孤岛控制方法及其控制器，所述方法包括：根据运行方式的需求，极间协调控制器指定柔性直流输电系统的正极或负极为主控极，用于控制换流站与新能源孤岛联接点的交流电压和频率，另一极为从控极；所述极间协调控制器指定所述从控极的控制模式；根据所述从控极的控制模式，确定从控极采用调制电压或采用工作于有功和无功功率控制模式；根据经派克变换后的联接点电流值进行限幅。本发明专利技术提供的技术方案，设置了极间协调控制，保证了柔性直流换流站能够保证主控极和从控极的协调稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电系统的送端孤岛控制方法及其控制器
本专利技术涉及电力系统安全稳定控制
，具体涉及一种柔性直流输电系统的送端孤岛控制方法及其控制器。
技术介绍
柔性直流输电技术作为一种新型的基于电压源的直流输电技术，由于其特有的优势，被认为是增强输配电系统的可控性和灵活性、提高运行稳定性和经济性、改善供电电能质量的重要手段。近些年来，柔性直流输电技术得到了迅速发展，并向工程化方向迈进，相继投运了多个基于模块化多电平(ModularMultilevelConverter,MMC)的柔性直流工程。基于电压源换流器的柔性直流输电技术因为可以对无源网络提供电压支撑，因而其可应用于新能源的孤岛接入，即新能源孤岛在没有交流线路并联的条件下接入柔性直流输电系统。对于送端孤岛运行方式，尤其是真双极拓扑结构柔性直流输电系统的送端孤岛运行方式，原有的柔性直流系统换流站控制器将不再适用。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的真双极拓扑结构柔性直流输电系统的送端孤岛运行方式缺少有效的控制器的问题，本专利技术提供一种柔性直流输电系统的送端孤岛控制方法及其控制器。本专利技术提供的技术方案是：一种柔性直流输电系统的送端孤岛控制方法，所述方法包括：根据运行方式的需求，极间协调控制器指定柔性直流输电系统的正极或负极为主控极，用于控制换流站与新能源孤岛联接点的交流电压和频率，另一极为从控极；所述极间协调控制器指定所述从控极的控制模式；根据所述从控极的控制模式，确定从控极采用调制电压或采用工作于有功和无功功率控制模式。优选的，所述主控极工作在交流电压控制模式。优选的，所述控制换流站与新能源孤岛联接点的交流电压和频率，包括：测量换流站与新能源孤岛联接点的三相电压和三相电流；设定联接点交流频率；对所述三相电压和三相电流进行派克变换；根据接点交流电压幅值参考值结合经派克变换后的联接点电压值，确定向新能源孤岛提供的交流电压；根据确定的向新能源孤岛提供的交流电压确定换流站的调制参考电压；根据经派克变换后的联接点电流值进行限幅。优选的，所述极间协调控制器指定所述从控极的控制模式，包括：所述极间协调控制器指定从控极与主控极为对称运行或不对称运行。优选的，所述极间协调控制器指定从控极与主控极为对称运行或不对称运行，包括：当极间协调控制器指定从控极与主控极对称运行时，从控极控制器直接获取主控极控制器的调制电压参考值，并按照所述调制电压参考值进行调制；当极间协调控制器指定从控极与主控极不对称运行时，从控极控制器工作于有功功率和无功功率控制模式。优选的，所述根据运行方式的需求，极间协调控制器指定柔性直流输电系统的正极或负极为主控极，另一极为从控极，还包括：判断主控极是否发生故障，若发生故障，所述极间协调控制器重新指定主控极。一种柔性直流输电系统的送端孤岛控制器，包括：主控制器、从控制器和极间协调控制器；所述极间协调控制器，用于协调控制主控制器和从控制器。优选的，所述主控制器包括：坐标变换模块、外环控制器和内环控制器；所述坐标变换模块用于：保持换流站向新能源孤岛提供的交流频率的稳定性，并为内外环控制器提供电压、电流测量值；所述外环控制器用于：保持换流站向新能源孤岛提供的交流电压的稳定性，并实时跟踪换流站与新能源孤岛联接点的电压相位，使换流站自适应跟踪新能源孤岛的实时出力；所述内环控制器用于：生成换流站的调制参考电压，并通过电流指令限幅限制故障电流。优选的，所述从控制器包括：坐标变换模块、外环控制器和内环控制器；所述坐标变换模块用于：为内外环控制器提供dq轴坐标下的电压、电流测量值；所述外环控制器用于：控制从控极传输的有功功率和无功功率；所述内环控制器用于：生成换流站的调制参考电压，并通过电流指令限幅限制故障电流。优选的，所述极间协调控制器包括：控制开关模块和模式切换模块；所述控制开关模块，用于根据不同的运行方式需求，指定送端的正极或负极中哪一极为主控极；并当发生故障时对主控极进行切换；所述模式切换模块，用于指定从控极的运行方式为与主控极对称运行或不对称运行的模式切换。优选的，所述模式切换模块包括：选择单元；所述选择单元，用于根据指定的从控极运行方式，选择所述从控极输出的调制电压参考值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供的真双极拓扑结构柔性直流输电系统的送端孤岛控制器，可以向新能源孤岛提供频率和电压稳定的交流支撑，并且能够自适应跟踪新能源孤岛的实时出力，保持有功功率的平衡，实现新能源出力的全部送出，保证新能源系统的安全稳定运行；(2)本专利技术提供的真双极拓扑结构柔性直流输电系统的送端孤岛控制器可以应用于实际工程，为真双极拓扑结构柔性直流输电系统的工程设计、调度运行、分析研究提供技术支撑。附图说明图1为本专利技术的柔性直流输电系统送端孤岛控制器示意图；图2为本专利技术的柔性直流输电系统换流站示意图；图3为本专利技术的主控极控制器整体逻辑框图；图4为本专利技术的从控极控制器整体逻辑框图；图5为本专利技术的极间协调控制器的控制逻辑流程图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。如图2所示，本专利技术提出一种适用于真双极拓扑结构柔性直流输电系统的送端孤岛控制器，以实现真双极拓扑结构柔性直流输电系统在送端孤岛运行方式下的安全稳定运行。频率和电压稳定是交流系统稳定的重要前提，这一特性对于新能源孤岛同样适用。在新能源孤岛经柔性直流输电系统送出的运行方式下，柔性直流换流站是新能源孤岛唯一的交流电压源。为了保证新能源系统的安全稳定运行，柔性直流换流站需要在稳定运行时向新能源孤岛提供频率和电压稳定的交流支撑，在交流侧故障时能够限制故障电流；同时为了保证新能源出力能够全部送出，柔性直流换流站需要能够自适应跟踪新能源孤岛的实时出力，保持有功功率的平衡。真双极拓扑结构的柔性直流输电系统中，正极与负极两个极可以相互独立运行。对于孤岛送端换流站，需指定正极或负极中的一极为主控极，另一极为从控极，同时为保证两极的协调稳定运行需要配置正极与负极间的极间协调控制器。主控极控制器工作在交流电压控制模式，用来控制换流站与新能源孤岛联接点的交流电压和频率。从控极可与主控极对称运行或不对称运行：当需要从控极与主控极对称运行时，从控极控制器直接获取主控极的调制电压参考值进行调制；当需要从控极与主控极不对称运行时，从控极控制器工作于有功功率和无功功率控制模式。为了实现以上控制目标，本专利技术给出包括主控极控制器、从控极控制器以及极间协调控制器的真双极拓扑结构柔性直流输电系统送端孤岛控制器，其组成部分以及各组成部分间的配合关系如图1所示。下面就柔性直流输电系统送端孤岛控制器的各个部分分别进行介绍：(1)主控极控制器主控极控制器需要使主控极实现以下功能：1)在稳定运行时向新能源孤岛提供频率和电压稳定的交流支撑，在交流侧故障时限制故障电流；2)自适应跟踪新能源孤岛实时出力，保持换流站两个极送出功率之和与新能源孤岛出力的平衡。主控极控制器的整体逻辑框图如图3所示。其中us_abc、is_abc为测量得到的换流站与新能源孤岛联接点的abc三相电压和三相电流，f0为设定的联接点交流频率(一般设置为50Hz)，usd、usq、isd、isq为经派克变换后得到的dq坐标轴下的联接点电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性直流输电系统的送端孤岛控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据运行方式的需求，极间协调控制器指定柔性直流输电系统的正极或负极为主控极，用于控制换流站与新能源孤岛联接点的交流电压和频率，另一极为从控极；所述极间协调控制器指定所述从控极的控制模式；根据所述从控极的控制模式，确定从控极采用调制电压或采用工作于有功和无功功率控制模式。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统的送端孤岛控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据运行方式的需求，极间协调控制器指定柔性直流输电系统的正极或负极为主控极，用于控制换流站与新能源孤岛联接点的交流电压和频率，另一极为从控极；所述极间协调控制器指定所述从控极的控制模式；根据所述从控极的控制模式，确定从控极采用调制电压或采用工作于有功和无功功率控制模式。2.如权利要求1所述的送端孤岛控制方法，其特征在于，所述主控极工作在交流电压控制模式。3.如权利要求1所述的送端孤岛控制方法，其特征在于，所述控制换流站与新能源孤岛联接点的交流电压和频率，包括：测量换流站与新能源孤岛联接点的三相电压和三相电流；设定联接点交流频率；对所述三相电压和三相电流进行派克变换；根据联接点交流电压幅值参考值结合经派克变换后的联接点电压值，确定向新能源孤岛提供的交流电压；根据确定的向新能源孤岛提供的交流电压确定换流站的调制参考电压；根据经派克变换后的联接点电流值进行限幅。4.如权利要求1所述的送端孤岛控制方法，其特征在于，所述极间协调控制器指定所述从控极的控制模式，包括：所述极间协调控制器指定从控极与主控极为对称运行或不对称运行。5.如权利要求4所述的送端孤岛控制方法，其特征在于，所述极间协调控制器指定从控极与主控极为对称运行或不对称运行，包括：当极间协调控制器指定从控极与主控极对称运行时，从控极控制器直接获取主控极控制器的调制电压参考值，并按照所述调制电压参考值进行调制；当极间协调控制器指定从控极与主控极不对称运行时，从控极控制器工作于有功功率和无功功率控制模式。6.如权利要求1所述的送端孤岛控制方法，其特征在于，所述根据运行方式的需求，极间协调控制器指定柔性直流输电系统的正极或负极为主控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁柱，王姗姗，侯俊贤，董毅峰，赵兵，李英彪，卜广全，王毅，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11