一种柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法，首先根据柔性直流输电系统换流站的总直流电压和该换流站中换流单元的个数得到每一换流单元的平均直流电压；再根据该换流站传输的总有功功率与换流单元的个数得到每一换流单元的平均有功功率；根据每一换流单元直流电压的实测量与平均直流电压得到相应换流单元的直流电压比值；然后将所获得的直流电压比值乘以获得的平均有功功率，获得相应换流单元的功率指令值；将获得的功率指令值分散引入至每一换流单元中，实现对换流单元自身电压的自律调节。上述方法能够解决柔性直流定有功功率换流站内多换流单元由于直流电压分配不均而引起的功率不平衡问题。

A Decentralized Self-Disciplined Voltage Balance Control Method for Multi-Converter Units of Converter Station in Flexible HVDC System

The invention discloses a decentralized self-disciplining voltage balance control method among multiple converter units of a flexible HVDC transmission system. Firstly, the average DC voltage of each converter unit is obtained according to the total DC voltage of the converter station of the flexible HVDC transmission system and the number of converter units in the converter station, and then the average DC voltage of each converter unit is obtained according to the total active power transmitted by the converter station and the number of converter units. The average active power of each converter unit; the DC voltage ratio of the corresponding converter unit is obtained according to the measured DC voltage and the average DC voltage of each converter unit; then the DC voltage ratio obtained is multiplied by the average active power obtained, and the power instruction value of the corresponding converter unit is obtained; the obtained power instruction value is dispersed into each converter unit. The voltage of the converter unit is self-regulated. The above method can solve the problem of power imbalance caused by uneven distribution of DC voltage in multi-converter units of flexible DC fixed active power converter station.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法
本专利技术涉及输配电
，尤其涉及一种柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法。
技术介绍
模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)凭借其模块化、低谐波含量、低损耗、可向无源网络供电等优势受到广泛关注，在城市配电网增容、大规模风电场并网、电网互联及高压大容量的功率变化等场合都有着广阔的应用场景。MMC-HVDC应用在远距离大容量输电场合存在的主要问题在于受限于现有功率器件的制造水平，其直流电压和直流电流较小。借鉴传统直流输电系统在特高压场景下单12脉动换流器串联的结构，以MMC换流器作为基本换流单元，利用多个换流单元的串联可以满足高压大容量甚至特高压输电的需求，有效解决了单个MMC换流单元电压等级低输送容量小的难题。对于采用定有功功率控制且由多个换流单元串联而成的换流站而言，由于换流单元内的电压分配没有得到有效的约束且换流单元间的参数和控制会存在差异，换流单元内的基本控制难以满足系统稳定运行的需求，从而导致各换流单元之间的直流电压分配不均，进而引起各换流单元间的有功功率不平衡的问题，而现有技术中缺乏相应的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法，该方法通过将功率指令值分散引入至每一个换流单元实现对换流单元自身电压的自律调节，从而解决柔性直流定有功功率换流站内多换流单元由于直流电压分配不均而引起的功率不平衡问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法，所述方法包括：步骤1、根据柔性直流输电系统换流站的总直流电压和该换流站中换流单元的个数得到每一换流单元的平均直流电压；步骤2、再根据该换流站传输的总有功功率与换流单元的个数得到每一换流单元的平均有功功率；步骤3、根据每一换流单元直流电压的实测量与步骤1获得的平均直流电压得到相应换流单元的直流电压比值；步骤4、然后将步骤3所获得的直流电压比值乘以步骤2获得的平均有功功率，获得相应换流单元的功率指令值；步骤5、将获得的功率指令值分散引入至每一换流单元中，实现对换流单元自身电压的自律调节。所述步骤1的过程具体为：将柔性直流输电系统换流站中的N个换流单元依次进行编号1,2,3,…k，k+1，…N，N≥4；再按下式得到每一换流单元的平均直流电压：其中，Udc_total为换流站的总直流电压，N为换流单元的个数。在步骤2中，每一换流单元的平均有功功率的获得过程为：按下式获得每一换流单元的平均有功功率：其中，Ptotal为该换流站传输的总有功功率，N为换流单元的个数。在步骤3中，相应换流单元的直流电压比值的获得过程为：按下式获得换流单元k的直流电压比值：其中，Udcm(k)为换流单元k直流电压的实测量；Udc_ave为换流单元的平均直流电压。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法能够解决柔性直流定有功功率换流站内多换流单元由于直流电压分配不均而引起的功率不平衡问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法流程示意图；图2为本专利技术所举实例中两端柔性直流输电系统的结构示意图；图3为本专利技术所举实例的具体控制框图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例所述方法应用于电压等级高输送容量大的柔性直流输电系统，尤其是特高压输电工程中，柔性直流换流站需采用多换流单元串联结构且换流站采用定有功功率控制的场景。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例提供的柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法流程示意图，所述方法包括：步骤1、根据柔性直流输电系统换流站的总直流电压和该换流站中换流单元的个数得到每一换流单元的平均直流电压；在该步骤中，具体实现过程为：首先将柔性直流输电系统换流站中的N个换流单元依次进行编号1,2,3,…k，k+1，…N，N≥4；再按下式得到每一换流单元的平均直流电压：其中，Udc_total为该换流站的总直流电压，N为换流单元的个数。步骤2、再根据该换流站传输的总有功功率与换流单元的个数得到每一换流单元的平均有功功率；在该步骤中，每一换流单元的平均有功功率的获得过程为：按下式获得每一换流单元的平均有功功率：其中，Ptotal为该换流站传输的总有功功率，N为换流单元的个数。步骤3、根据每一换流单元直流电压的实测量与步骤1获得的平均直流电压得到相应换流单元的直流电压比值；在该步骤中，相应换流单元的直流电压比值的获得过程为：按下式获得换流单元k的直流电压比值：其中，Udcm(k)为换流单元k直流电压的实测量；Udc_ave为换流单元的平均直流电压。步骤4、然后将步骤3所获得的直流电压比值乘以步骤2获得的平均有功功率，获得相应换流单元的功率指令值；具体来说，按下式得到换流单元k的功率指令值：Pref(k)＝U(k)′Pave。步骤5、将获得的功率指令值分散引入至相应的换流单元中，实现对该换流单元自身电压的自律调节。下面以具体的实例对上述方法的流程进行举例说明，如图2所示为本专利技术所举实例中两端柔性直流输电系统的结构示意图，该系统采用双极两端中性点接地方式，且正负极结构对称，每极由两个MMC基本换流单元在直流侧串联、交流侧并联组成的换流器构成。整流站采用定直流电压控制，逆变站采用定有功功率控制。为实现换流单元间的电压平衡，按照本专利技术实施例所述方法来操作，具体为：步骤1：根据本换流站的总直流电压Udc_total与换流单元的个数4得到每一换流单元的直流平均电压为Udc_total/4；步骤2：根据本换流站传输的总有功功率Ptotal与换流单元的个数4得到每一换流单元的平均有功功率Ptotal/4；步骤3：根据换流单元k直流电压的实测量Udcm(k)与直流平均电压得到该换流单元的直流电压比值U(k)；步骤4：再将直流电压比值乘以平均有功功率得到该换流单元的功率指令值Pref(k)；步骤5：将获得的功率指令值Pref(k)分散引入至相应的换流单元k中，实现对该换流单元k自身电压的自律调节。如图3所示为本专利技术所举实例的具体控制框图，按照上述操作就可以得到换流单元k的功率指令值Pref(k)，再将功率指令值Pref(k)分散引入至换流单元k中，实现对换流单元k自身电压的自律调节，从而实现了各换流单元间的电压平衡。值得注意的是，本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。综上所述，本专利技术实施例所述方法适用于采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、根据柔性直流输电系统换流站的总直流电压和该换流站中换流单元的个数得到每一换流单元的平均直流电压；步骤2、再根据该换流站传输的总有功功率与换流单元的个数得到每一换流单元的平均有功功率；步骤3、根据每一换流单元直流电压的实测量与步骤1获得的平均直流电压得到相应换流单元的直流电压比值；步骤4、然后将步骤3所获得的直流电压比值乘以步骤2获得的平均有功功率，获得相应换流单元的功率指令值；步骤5、将获得的功率指令值分散引入至相应的换流单元中，实现对该换流单元自身电压的自律调节。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、根据柔性直流输电系统换流站的总直流电压和该换流站中换流单元的个数得到每一换流单元的平均直流电压；步骤2、再根据该换流站传输的总有功功率与换流单元的个数得到每一换流单元的平均有功功率；步骤3、根据每一换流单元直流电压的实测量与步骤1获得的平均直流电压得到相应换流单元的直流电压比值；步骤4、然后将步骤3所获得的直流电压比值乘以步骤2获得的平均有功功率，获得相应换流单元的功率指令值；步骤5、将获得的功率指令值分散引入至相应的换流单元中，实现对该换流单元自身电压的自律调节。2.根据权利要求1所述柔性直流输电系统换流站多换流单元间的分散自律型电压平衡控制的方法，其特征在于，所述步骤1的过程具体为：将柔性直流输电系...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨硕，郭春义，郑安然，赵成勇，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11