一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法技术方案

一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法，所述方法对混合多端直流输电系统中的多个LCC换流站进行非线性下垂控制，当传输功率变化导致直流输电系统的直流电压发生改变时，LCC换流站自动调节其传输功率，维持直流输电系统功率平衡，而且在由LCC多个换流站共同维持直流电压稳定的过程中，电流裕度较大的换流站承担较大的功率变化量，电流裕度较小的换流站承担较小的功率变化量，以避免部分换流站因满载而失去对功率变化的响应能力。本发明专利技术在充分考虑各换流站的电流裕度的情况下，由多个LCC换流站共同维持直流电压的稳定，可以协调分配各换流站的有功功率，有效降低各换流站直流电压的静态偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法
本专利技术涉及输配电
，特别是一种基于非线性下垂控制的直流输电系统功率协调控制方法。
技术介绍
基于电压源换流器的高压直流输电技术(voltagesourceconverter-HVDC，VSC-HVDC)可以实现有功、无功功率的独立控制，无需交流电网提供换相电压和无功功率，有利于实现新能源发电并网。基于电网换相换流器的高压直流输电技术(linecommutatedconverter-HVDC，LCC-HVDC)具有技术成熟度高、成本低、容量大等优点。综合考虑LCC和VSC换流技术的特点，结合LCC-HVDC和VSC-HVDC的优势，可形成同时含LCC和VSC换流站的混合多端直流输电系统。相对于传统双端直流输电技术，其含有多个换流站，此种结构更加经济、灵活、可靠，在新能源与常规能源发电汇集、多区域电力馈入等方面具有优势明显，我国已建成有10余条常规直流输电线路和数条柔性直流输电线路，为将来发展直流输电网络提供了技术保障。通过将常规直流和柔性直流各自的经济和技术优势互补，可用于将风电、光伏等新能源大规模、远距离输送至负荷中心。相对于两端高压直流输电系统，多端直流输电系统控制方法更复杂，需要功率协调控制策略对系统功率进行合理分配，且需提高直流电压的稳定性。与主从控制相比，下垂控制有多个换流站参与功率和直流电压的调节，且不依赖通信系统，具有更高的可靠性。但是传统下垂控制斜率固定，直流电压容易越限，没有考虑各换流站的动态功率裕度，无法确保电网稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法，以充分利用各换流站的电流裕度，避免部分换流站满载运行，降低因功率变化而引起的直流电压静态偏差，提高直流输电系统的电压稳定性。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法，所述方法对混合多端直流输电系统中的多个LCC换流站进行非线性下垂控制，当传输功率变化导致直流输电系统的直流电压发生改变时，LCC换流站自动调节其传输功率，维持直流输电系统功率平衡，而且在由LCC多个换流站共同维持直流电压稳定的过程中，电流裕度较大的换流站承担较大的功率变化量，电流裕度较小的换流站承担较小的功率变化量，以避免部分换流站因满载而失去对功率变化的响应能力。上述混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法，所述换流站非线性下垂控制的具体处理步骤如下：a.计算换流站直流电压最大允许变化量：当I≤Iref时，直流电压最大允许变化量为：Udcref－Udcmin当I>Iref时，直流电压最大允许变化量为：Udcmax－Udcref其中，I为LCC换流站直流电流测量值；Iref为LCC换流站参考运行点的直流电流；Udcmax、Udcmin分别为LCC换流站直流电压上限值和下限值；Udcref为LCC换流站参考运行点的直流电压；b.计算LCC换流站实际运行状态下电流裕度：当I≤Iref时，电流裕度为：I－Imin当I>Iref时，电流裕度为：Imax－I其中，Imax、Imin分别为LCC换流站直流电流上限值和下限值；c.计算LCC换流站非线性下垂控制参数μ、λ的值，其表达式如下：d.检测LCC换流站直流电压值Udc，当直流电流超过设定值时，通过低压限流环节对其进行限幅修正；e.计算LCC换流站直流电压指令值Udcr：利用直流电压指令值Udcr对LCC换流站进行控制。上述混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法，所述LCC换流站直流电压上限值Udcmax的取值为1.05Udcref，LCC换流站直流电压下限值Udcmin的取值为0.95Udcref。上述混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法，所述LCC换流站直流电流上限值Imax取LCC换流站直流电流额定值，LCC换流站直流电流下限值Imin取为0。本专利技术对混合多端直流输电系统中的多个LCC换流站进行非线性下垂控制，使其共同维持直流电压的稳定。检测LCC换流站的电流裕度，当传输功率变化导致直流输电系统的直流电压发生改变时，根据非线性下垂控制特性，各换流站按照电流裕度的大小，合理分配各换流站承担的不平衡功率。并且由于非线性下垂控制的下垂系数不再是固定值、下垂系数大小更加合理，使得在协调分配各换流站的有功功率过程中各换流站直流电压的静态偏差更小。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详述。图1为四端混合直流输电系统结构图；图2为混合多端直流输电系统VSC换流站U-I特性图；图3为非线性下垂控制特性图；图4为送端传输功率变化换流站运行图；图5为不同μ、λ值对非线性下垂控制特性的影响图；图6为低压限流控制特性图；图7为LCC换流站控制原理图；图8为VSC换流站有功功率波形；图9为非线性下垂控制LCC换流站电流波形；图10为定斜率下垂控制LCC换流站电流波形；图11为LCC侧直流母线电压波形；图中和文中所用标号和符号分别为：VSC、电压源换流站，LCC、电网换相换流站，T1～T4、第一换流变压器～第四换流变压器，BV、VSC侧的直流母线，BL、LCC侧的直流母线，Udcmax、LCC换流站直流电压上限值，Udcmin、LCC换流站直流电压下限值，Imax、LCC换流站直流电流上限值，Imin、LCC换流站直流电流下限值，Udc、LCC换流站直流电压，I、LCC换流站直流电流，Udcr、LCC换流站直流电压指令值，Udcrref、LCC换流站参考运行点的直流电压，Iref、LCC换流站参考运行点的直流电流，Iref_or、换流站参考运行点的直流电流的调度指令，Iref_up、换流站参考运行点的直流电流上限值，β、LCC换流站逆变角，P、VSC换流站传输功率，K、下垂系数，μ和λ、非线性下垂控制参数。具体实施方式本专利技术考虑了各LCC换流站的电流裕度，由多个换流站共同维持直流电压的稳定，使电流裕度大的换流站承担较大的功率变化量，电流裕度小的换流站承担较小的功率变化量，避免出现部分换流站满载而失去对功率变化响应能力的情况。本专利技术可以协调分配各换流站有功功率，有效降低各换流站直流电压的静态偏差。换流站采用的非线性下垂控制是直流电压下垂控制的一种方式，当换流站采用下垂控制时多个具备有功功率调节能力的换流站通过测量直流电压的变化，按照预先制定的下垂特性图来改变有功功率的指令值，实现不平衡功率的快速分配，使系统重新达到平衡。本专利技术选取多个LCC换流站参与混合多端直流输电系统有功功率平衡，采取非线性下垂控制方法，当系统中换流站退出运行、换流站传输功率变化时，直流输电系统有功功率平衡被打破，直流线路上的直流电压也随之变化，LCC换流站根据非线性下垂特性曲线调节直流电流的大小，LCC换流站的传输的有功功率随之变化，维持了混合多端直流输电系统的功率平衡与直流电压的稳定。参见图1，选取VSC1和VSC2采用定有功功率控制，可用于风电、光伏等新能源接入；选取LCC3和LCC4采用非线性下垂控制，平衡直流输电系统有功功率波动。当换流站的传输功率变化或换流站主动退出运行后，通过测量直流电压变化，调节LCC3和LCC4直流电流、传输功率，维持直流输电系统有功功率平衡和直流电压的稳定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法，其特征是，所述方法对混合多端直流输电系统中的多个LCC换流站进行非线性下垂控制，当传输功率变化导致直流输电系统的直流电压发生改变时，LCC换流站自动调节其传输功率，维持直流输电系统功率平衡，而且在由LCC多个换流站共同维持直流电压稳定的过程中，电流裕度较大的换流站承担较大的功率变化量，电流裕度较小的换流站承担较小的功率变化量，以避免部分换流站因满载而失去对功率变化的响应能力。

【技术特征摘要】
1.一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法，其特征是，所述方法对混合多端直流输电系统中的多个LCC换流站进行非线性下垂控制，当传输功率变化导致直流输电系统的直流电压发生改变时，LCC换流站自动调节其传输功率，维持直流输电系统功率平衡，而且在由LCC多个换流站共同维持直流电压稳定的过程中，电流裕度较大的换流站承担较大的功率变化量，电流裕度较小的换流站承担较小的功率变化量，以避免部分换流站因满载而失去对功率变化的响应能力。2.根据权利要求1所述的一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法，其特征是，所述换流站非线性下垂控制的具体步骤如下：a.计算换流站直流电压最大允许变化量：当I≤Iref时，直流电压最大允许变化量为：Udcref－Udcmin当I>Iref时，直流电压最大允许变化量为：Udcmax－Udcref其中I为LCC换流站直流电流测量值；Iref为LCC换流站参考运行点的直流电流；Udcmax、Udcmin分别为LCC换流站直流电压上限值和下限值；Udcref为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英培，杨小龙，梁海平，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13