一种多端柔性直流输电协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种多端柔性直流输电协调控制方法及系统，包括若干采取多点电压控制策略的换流站，其中至少一个换流站选取为主功率平衡站，其余换流站为辅功率平衡站；主功率平衡站根据其他换流站功率参考值或实测功率对自身功率参考值进行调整，当直流系统潮流发生改变时对系统功率进行快速调节维持直流电网稳态时运行在标准电压；辅功率平衡站动态过程中参与调节，稳态时辅功率平衡站按照系统指定的功率参考值精确传输有功功率。本发明专利技术选取主功率平衡站主动承担功率平衡任务，快速响应，改善系统直流电压动态特性，保证稳态条件下系统运行在标准电压，保证各换流站传输功率精度，降低了直流电压下垂控制的斜率整定难度，对通信要求低。

A Coordination Control Method and System for Multi-terminal Flexible HVDC Transmission

The invention provides a coordinated control method and system for multi-terminal flexible HVDC transmission, including several converter stations adopting multi-point voltage control strategy, in which at least one converter station is selected as the main power balancing station and the rest as the auxiliary power balancing station, and the main power balancing station is based on the power reference value or measured power of other converter stations. It adjusts its own power reference value. When the power flow of the DC system changes, it adjusts the power of the system rapidly to maintain the steady state of the DC power grid, and runs at the standard voltage. The auxiliary power balance station takes part in the dynamic process of regulation. In the steady state, the auxiliary power balance station transmits the active power accurately according to the power reference value specified by the system. The main power balance station is selected to undertake the task of power balance actively, to respond quickly, to improve the dynamic characteristics of DC voltage of the system, to ensure that the system operates at the standard voltage under steady-state conditions, to ensure the transmission power accuracy of each converter station, to reduce the difficulty of slope setting of DC voltage sag control, and to lower the communication requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种多端柔性直流输电协调控制方法及系统
本专利技术属于柔性直流输电
，涉及一种多端柔性直流输电系统的协调控制方法及系统。
技术介绍
随着能源的逐渐匮乏和环境污染，对于新能源并网的需求越来越高，多端柔性直流输电技术逐渐成为新能源并网的主要选择之一。而新能源并网带来的功率波动较大等问题，对多端柔性直流输电系统提出了更高的要求。为了维持功率平衡和电压的稳定，多端柔性直流输电系统需要相应的协调控制策略。目前主要的控制策略有主从控制策略及其改进型控制策略、直流电压下垂控制策略及其改进型控制策略。主从控制策略及其改进控制策略下定直流电压换流站对直流潮流变化响应不够快速，容易导致直流系统过电压。直流电压下垂控制策略以各端换流站电压偏差完成系统功率平衡，会造成稳态条件下换流站偏离标准工作电压且各换流站功率控制精度差。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种多端柔性直流输电系统中的协调控制策略及实现该策略的系统。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多端柔性直流输电协调控制系统，包括若干采取多点电压控制策略的换流站，其中至少一个换流站选取为主功率平衡站，其余采取多点电压控制策略的换流站为辅功率平衡站；所述主功率平衡站的控制器根据其他换流站功率参考值或实测功率对自身功率参考值进行调整，当直流系统潮流发生改变时，对系统功率进行快速调节维持直流电网稳态时运行在标准电压，保证系统稳定后直流网络的功率平衡；所述辅功率平衡站在动态过程中参与调节，在稳态时，由于稳态直流电压受主功率平衡站稳定，辅功率平衡站按照系统指定的功率参考值精确传输有功功率。进一步的，还包括定有功功率控制的换流站和/或幅相控制的换流站。进一步的，换流站采取的控制策略为传统直流电压下垂控制方式，或带死区的电压下垂控制方式。本专利技术还提供一种多端柔性直流输电协调控制方法，包括如下步骤：在若干采取多点电压控制策略的换流站中，选取至少一个换流站选取作为主功率平衡站，其余采取多点电压控制策略的换流站为辅功率平衡站；主功率平衡站的控制器根据其他换流站功率参考值或实测功率对自身功率参考值进行调整，当直流系统潮流发生改变时，对系统功率进行快速调节维持直流电网稳态时运行在标准电压，保证系统稳定后直流网络的功率平衡；辅功率平衡站在动态过程中参与调节，在稳态时，由于稳态直流电压受主功率平衡站稳定，辅功率平衡站按照系统指定的功率参考值精确传输有功功率。进一步的，主功率平衡站主动承担功率平衡任务，主功率平衡站的有功功率参考值通过下式计算：Pbalance＝Pref1+Pref2+,...,+Prefs＝-∑(Pref(s+1),Pref(s+2),...,Pref(m+k),Pm+k+1,Pm+k+2,...,Pn)上式中，Pbalance为所有主功率平衡站需要承担的有功功率，n为系统中换流站个数，前m个换流站为功率平衡站，第1个到第s个为主功率平衡站，第s+1到第m个为辅功率平衡站，其中，2≤m≤n，1≤s≤m-1；存在定有功功控制换流站和幅相控制换流站时，第m+1至第(m+k)个换流站为定有功功率换流站，第m+k+1至第n个换流站为幅相控制换流站；Pi(i＝m+k+1,m+k+2,…,n)为幅相控制换流站的实测功率，Prefi(i＝1,2,…,m+k)为功率平衡站和定有功功率控制换流站的功率参考值。进一步的，在功率参考值不超过限值的情况下，所有主功率平衡站需要承担的有功功率根据以下任意一种原则分配到各主功率平衡站中：平均分配原则，按容量分配原则，人为分配原则。进一步，当主功率平衡站的传输功率达到上下限值时，主功率平衡站转换为辅功率平衡站工作方式，其功率参考值为该换流站传输功率限值，选定至少一个辅功率平衡站转换工作方式成为新的主功率平衡站。进一步的，所述辅功率平衡站的有功功率参考值Prefi的整定方式为：根据电力潮流调度系统调度整定；当存在定有功功率控制换流站时，其有功功率参考值Prefi的整定方式为：根据电力潮流调度系统调度整定。进一步的，所述主功率平衡站的有功功率参考值Pref整定时间为实时整定；所述辅功率平衡站的有功功率参考值Pref整定时间为：在改变调度潮流时，向各换流站更新有功功率参考值，其余时间各换流站根据最近一次更新后的有功功率参考值进行独立控制；当存在定有功功率控制换流站时，其有功功率参考值Pref整定时间为：在改变调度潮流时，向各换流站更新有功功率参考值，其余时间各换流站根据最近一次更新后的有功功率参考值进行独立控制。进一步的，换流站采取的控制策略为传统直流电压下垂控制方式，或带死区的电压下垂控制方式。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：1.本专利技术系统和方法中选取主功率平衡站主动承担功率平衡任务，根据其他换流站功率参考值或实测功率对自身功率参考值进行调整，具有电压下垂控制策略中功率快速响应特点，且改善系统直流电压动态特性。2.通过指定合适的换流站主动承担系统功率变化，保证稳态条件下系统运行在标准电压，并保证了各换流站传输功率精度，同时降低了直流电压下垂控制的斜率整定难度。3.仅需各换流站传输功率值并向功率平衡站下发功率参考值，对通信要求低。附图说明图1为本专利技术系统的原理图；图2为直流电压下垂控制器和定有功功率控制器结构图，其中(a)为常用直流电压下垂控制器结构图，(b)为常用定有功功功率控制器结构图；图3为本专利技术协调控制策略的控制原理图，其中(a)为主功率平衡站的控制原理图，(b)为辅功率平衡站控制原理图；图4为四端环型柔性直流输电系统仿真模型结构图；图5为工况1下各换流站有功功率仿真波形；其中(a)、(b)、(c)、(d)分别为换流站VSC1、VSC2、VSC3、VSC4的有功功率仿真波形；图6为工况1下各换流站直流电压仿真波形；其中(a)、(b)、(c)、(d)分别为换流站VSC1、VSC2、VSC3、VSC4的直流电压仿真波形；图7为工况2下各换流站有功功率仿真波形；其中(a)、(b)、(c)、(d)分别为换流站VSC1、VSC2、VSC3、VSC4的有功功率仿真波形；图8为工况2下各换流站直流电压仿真波形，其中(a)、(b)、(c)、(d)分别为换流站VSC1、VSC2、VSC3、VSC4的直流电压仿真波形。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术提供了一种多端柔性直流输电系统协调控制方法及系统。其中多端柔性直流输电系统中包括采取直流电压下垂控制的换流站，本专利技术将这类型换流站定义为功率平衡站，并将这些换流站分成主功率平衡站和辅功率平衡站。我们选取至少一个容量较大或所连交流电网具有较强有功率平衡能力的换流站为主功率平衡站，其余功率平衡站为辅功率平衡站。本专利技术实现系统中应至少包括主功率平衡站和辅功率平衡站，除此之外还可能包括定有功功率控制的换流站，幅相控制的换流站。如图1所示，假设系统中有n个换流站，前m个(2≤m≤n)换流站为采取直流电压下垂控制的功率平衡站，第1个到第s(1≤s≤m-1)个为主功率平衡站，第(s+1)到第m个为辅功率平衡站。当存在定有功功控制换流站和幅相控制换流站时，第(m+1)至第(m+k)个换流站为定有功功率换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多端柔性直流输电协调控制系统，包括若干采取多点电压控制策略的换流站，其特征在于：其中至少一个换流站选取为主功率平衡站，其余采取多点电压控制策略的换流站为辅功率平衡站；所述主功率平衡站的控制器根据其他换流站功率参考值或实测功率对自身功率参考值进行调整，当直流系统潮流发生改变时，对系统功率进行快速调节维持直流电网稳态时运行在标准电压；所述辅功率平衡站在动态过程中参与调节，在稳态时，辅功率平衡站按照系统指定的功率参考值精确传输有功功率。

【技术特征摘要】
1.一种多端柔性直流输电协调控制系统，包括若干采取多点电压控制策略的换流站，其特征在于：其中至少一个换流站选取为主功率平衡站，其余采取多点电压控制策略的换流站为辅功率平衡站；所述主功率平衡站的控制器根据其他换流站功率参考值或实测功率对自身功率参考值进行调整，当直流系统潮流发生改变时，对系统功率进行快速调节维持直流电网稳态时运行在标准电压；所述辅功率平衡站在动态过程中参与调节，在稳态时，辅功率平衡站按照系统指定的功率参考值精确传输有功功率。2.根据权利要求1所述的多端柔性直流输电协调控制系统，其特征在于：还包括定有功功率控制的换流站和/或幅相控制的换流站。3.根据权利要求1所述的多端柔性直流输电协调控制系统，其特征在于：换流站采取的控制策略为传统直流电压下垂控制方式，或带死区的电压下垂控制方式。4.一种多端柔性直流输电协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：在若干采取多点电压控制策略的换流站中，选取至少一个换流站选取作为主功率平衡站，其余采取多点电压控制策略的换流站为辅功率平衡站；主功率平衡站的控制器根据其他换流站功率参考值或实测功率对自身功率参考值进行调整，当直流系统潮流发生改变时，对系统功率进行快速调节维持直流电网稳态时运行在标准电压；辅功率平衡站在动态过程中参与调节，在稳态时，辅功率平衡站按照系统指定的功率参考值精确传输有功功率。5.根据权利要求3所述的多端柔性直流输电协调控制方法，其特征在于，主功率平衡站主动承担功率平衡任务，主功率平衡站的有功功率参考值通过下式计算：Pbalance＝Pref1+Pref2+,...,+Prefs＝-∑(Pref(s+1),Pref(s+2),...,Pref(m+k),Pm+k+1,Pm+k+2,...,Pn)上式中，Pbalance为所有主功率平衡站需要承担的有功功率，n为系统中换流站个数，前m个换流站为功率平衡站，第1个到第s个为主功率平衡站，第s+1到第m个为辅功率平衡站，其中，2≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李周，李亚州，詹若培，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32