一种换流器控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种应用于双极柔性直流输电系统的孤岛换流器过负荷限制方法及装置，属于直流输电领域。孤岛稳态运行时，双极的两台换流器均采用电压‑频率下垂控制策略，一旦检测到一极换流器过负荷，则将过负荷换流器的控制模式由电压‑频率下垂控制自动切换为有功‑无功功率控制，实现过负荷限制功能。本方法有效解决了孤岛运行下双极柔性直流输电系统过负荷及交流电压和频率稳定等问题，对孤岛系统应用于直流电网有着重要的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种换流器控制方法及装置
本专利技术属于电力系统柔性直流输电
，具体涉及一种换流器控制方法及装置。
技术介绍
柔性直流输电技术，是实现大规模可再生能源多点汇集、清洁能源高效利用和灵活消纳的一项重要技术手段，同时也是能源互联网快速发展的重要技术支撑。利用柔性直流输电系统实现联网，孤岛或弱系统下的稳定运行是可再生能源灵活上网和消纳的重要前提。现阶段已投运的柔性直流输电工程一般采用单台或两台换流器交流侧并联结构，考虑到系统持续运行可靠性及稳定性的要求，由两台换流器交流侧并联构成的双极柔性直流输电系统是我国柔性直流输电工程未来的发展方向。柔性直流输电系统由于其功率传输的灵活性，更适用于接入新能源孤岛或无源系统，此时需要双极柔性直流输电系统能提供稳定的交流电压，包括稳定的交流电压幅值和频率，因此孤岛新能源侧的换流站一般采用电压-频率下垂控制。但采用该方法的换流器，交流侧由新能源站输入换流器的功率不可控，可能发生新能源站发出功率过剩造成换流器过负荷的现象，此时需要迅速降低换流器向直流电网侧发出的有功功率，否则会造成直流电网电压过高导致换流器闭锁，严重时甚至会损坏换流器及直流线路上各类昂贵的开关器件。考虑到上述问题，同时针对目前适用于工程应用的新能源孤岛弱电网或无源系统接入的换流器控制方法尚不成熟的现状，需要设计一种适合于工程运用的孤岛控制和过负荷控制相结合的技术控制方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种换流器控制方法及装置，用以解决双极柔性直流输电系统中新能源孤岛弱电网或无源系统电力送出的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种换流器控制方法，所述换流器为两台交流侧并联结构构成的双极系统，当系统稳定运行时，各台换流器均采用电压-频率下垂控制策略，当其中一台换流器首先过负荷时，则该换流器控制方式由电压-频率下垂控制自动转换为有功-无功功率控制，实现对过负荷的限制功能，该控制方法的步骤如下：1)采集换流器的交流侧实测吸收有功Ps1，并利用过负荷限制逻辑判断有功Ps1是否越限，如果Ps1越限，则判断该换流器过负荷并进入控制模式切换逻辑，控制模式切换逻辑将本换流器控制模式由电压-频率下垂控制调整为有功-无功功率控制；2)当检测到换流器过负荷后，该换流器的有功、无功参考值由过负荷限制逻辑处理得到，过负荷逻辑自动设置有功过负荷限制参考值Pref_oll和无功过负荷限制参考值Qref_oll，作为有功-无功功率控制的指令输入；3)当检测到换流器过负荷后，该换流器采用的有功-无功功率控制通过对换流器交流侧电压Us。abc锁相，得到内环电流控制的系统电压相位控制值θref。进一步的，所述步骤2)中设置每台换流器允许吸收的最大有功功率为Plim，允许吸收的最大无功功率为Qlim；过负荷逻辑采集两台换流器交流侧吸收的总有功Pall，采集本换流器交流侧吸收的有功功率Ps1；过负荷逻辑采用如下两种控制逻辑之一：i)当|Ps1|＞|Plim|且|Pall-Ps1|≤|Plim|时，将本换流器的控制模式由电压-频率下垂控制转换为有功-无功功率控制，设置有功-无功功率控制的参考输入限制Plim和Qlim满足功率圆特性，且参考输入满足：Pref_oll＝Pset＝Plim；Qref_oll＝Qset＝Qlim；ii)当|Ps1|＞|Plim|且|Pall-Ps1|≤|Plim|时，将本换流器的控制模式由电压-频率下垂控制转换为有功-无功功率控制，设置有功-无功功率控制的参考输入限制Plim和Qlim满足功率圆特性，且参考输入满足：Pref_oll＝Pset且|Pset|＜|Plim|；Qref_oll＝Qset且|Qset|＜|Qlim|；其中Pset为换流器吸收的有功功率设定值，Qset为换流器吸收的无功功率设定值。进一步的，本换流器的过负荷控制逻辑i)中，当本换流器过负荷并已切换为有功-无功功率控制后，本换流器吸收有功设定值Pset＝Plim，此时若与本换流器交流侧并联的另一台换流器也过负荷，即|Pall|＞2|Plim|，则采取后备方案以保证另一台换流器功率不越限。进一步的，本换流器的过负荷控制逻辑ii)中，当本换流器过负荷并已切换为有功-无功功率控制后，本换流器吸收有功设定值|Pset|＜|Plim|，此时若与本换流器交流侧并联的另一台换流器也过负荷则：(1)若|Pall|≤2|Plim|，则本换流器有功过负荷限制参考值Pref_oll调整为：Pref_oll≥P’set＝Pset+(Pall-Ps1-Plim)且需满足|Pref_oll|≤|Plim|；(2)若|Pall|＞2|Plim|，则本换流器有功过负荷限制参考值Pref_oll调整到最大值Plim，此后若另一台换流器依然过负荷，则采取后备方案以保证另一台换流器功率不越限。进一步的，所述后备方案为切除部分风机、投入交流侧耗能装置、投入直流侧耗能装置、闭锁换流器并跳交流进线开关中的一种或多种。进一步的，当过负荷的本换流器与外部的交换功率已经恢复到正常范围且与本换流器交流侧并联的另一台换流器未过负荷时，采用如下两种处理方式之一：a)退出本换流器的过负荷限制逻辑，将本换流器控制模式维持在有功-无功功率控制并设置有功过负荷限制参考值Pref_oll小于等于换流器允许交换的最大有功功率为Plim，设置无功过负荷限制参考值Qref_oll小于等于允许交换的最大无功功率为Qlim，即：|Pref_oll|≤|Plim|；|Qref_oll|≤|Qlim|；b)退出本换流器的过负荷限制逻辑，并自动或手动切换本换流器控制模式为电压-频率下垂控制。进一步的，步骤3)中内环电流控制器采用电流矢量控制。一种换流器控制装置，所述换流器为两台交流侧并联结构构成的双极系统，其特征在于,所述装置包括：稳定运行控制单元，过负荷判断单元，控制方式切换单元，其中：稳定运行控制单元，在系统稳定运行时，控制各台换流器均采用电压-频率下垂控制策略；过负荷判断单元，判断本换流器是否过负荷，是时使能控制方式切换单元；控制方式切换单元，将过负荷换流器的控制方式由电压-频率下垂控制自动转换为有功-无功功率控制；所述过负荷判断单元包括有功采集子单元、有功越限判断子单元，其中：有功采集子单元，采集换流器的交流侧实测吸收有功Ps1，并输出给有功越限判断子单元；有功越限判断子单元，利用过负荷限制逻辑判断有功Ps1是否越限，如果Ps1越限，则判断该换流器过负荷并进入控制模式切换单元；所述控制方式切换单元，包括有功无功参考值设置子单元、系统电压相位控制值计算单元，其中：有功无功参考值设置子单元，当检测到换流器过负荷后，该换流器的有功、无功参考值由过负荷限制逻辑处理得到，过负荷逻辑自动设置有功过负荷限制参考值Pref_oll和无功过负荷限制参考值Qref_oll，作为有功-无功功率控制的指令输入；系统电压相位控制值计算单元，当检测到换流器过负荷后，该换流器采用的有功-无功功率控制通过对换流器交流侧电压Us。abc锁相，得到内环电流控制的系统电压相位控制值θref。进一步的，所述有功无功参考值设置子单元还包括最大有功无功功率设置单元、总有功采集单元、参考输入限制单元，其中：最大有功无功功率设置单元，设置每台换流器允许吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换流器控制方法，所述换流器为两台交流侧并联结构构成的双极系统，其特征在于：当系统稳定运行时，各台换流器均采用电压‑频率下垂控制策略，当其中一台换流器首先过负荷时，则该换流器控制方式由电压‑频率下垂控制自动转换为有功‑无功功率控制，实现对过负荷的限制功能，该控制方法的步骤如下：1)采集换流器的交流侧实测吸收有功Ps1，并利用过负荷限制逻辑判断有功Ps1是否越限，如果Ps1越限，则判断该换流器过负荷并进入控制模式切换逻辑，控制模式切换逻辑将本换流器控制模式由电压‑频率下垂控制调整为有功‑无功功率控制；2)当检测到换流器过负荷后，该换流器的有功、无功参考值由过负荷限制逻辑处理得到，过负荷逻辑自动设置有功过负荷限制参考值Pref_oll和无功过负荷限制参考值Qref_oll，作为有功‑无功功率控制的指令输入；3)当检测到换流器过负荷后，该换流器采用的有功‑无功功率控制通过对换流器交流侧电压Us。abc锁相，得到内环电流控制的系统电压相位控制值θref。

【技术特征摘要】
1.一种换流器控制方法，所述换流器为两台交流侧并联结构构成的双极系统，其特征在于：当系统稳定运行时，各台换流器均采用电压-频率下垂控制策略，当其中一台换流器首先过负荷时，则该换流器控制方式由电压-频率下垂控制自动转换为有功-无功功率控制，实现对过负荷的限制功能，该控制方法的步骤如下：1)采集换流器的交流侧实测吸收有功Ps1，并利用过负荷限制逻辑判断有功Ps1是否越限，如果Ps1越限，则判断该换流器过负荷并进入控制模式切换逻辑，控制模式切换逻辑将本换流器控制模式由电压-频率下垂控制调整为有功-无功功率控制；2)当检测到换流器过负荷后，该换流器的有功、无功参考值由过负荷限制逻辑处理得到，过负荷逻辑自动设置有功过负荷限制参考值Pref_oll和无功过负荷限制参考值Qref_oll，作为有功-无功功率控制的指令输入；3)当检测到换流器过负荷后，该换流器采用的有功-无功功率控制通过对换流器交流侧电压Us。abc锁相，得到内环电流控制的系统电压相位控制值θref。2.如权利要求1所述的一种换流器控制方法，其特征在于：所述步骤2)中设置每台换流器允许吸收的最大有功功率为Plim，允许吸收的最大无功功率为Qlim；过负荷逻辑采集两台换流器交流侧吸收的总有功Pall，采集本换流器交流侧吸收的有功功率Ps1；过负荷逻辑采用如下两种控制逻辑之一：i)当|Ps1|＞|Plim|且|Pall-Ps1|≤|Plim|时，将本换流器的控制模式由电压-频率下垂控制转换为有功-无功功率控制，设置有功-无功功率控制的参考输入限制Plim和Qlim满足功率圆特性，且参考输入满足：Pref_oll＝Pset＝Plim；Qref_oll＝Qset＝Qlim；ii)当|Ps1|＞|Plim|且|Pall-Ps1|≤|Plim|时，将本换流器的控制模式由电压-频率下垂控制转换为有功-无功功率控制，设置有功-无功功率控制的参考输入限制Plim和Qlim满足功率圆特性，且参考输入满足：Pref_oll＝Pset且|Pset|＜|Plim|；Qref_oll＝Qset且|Qset|＜|Qlim|；其中Pset为换流器吸收的有功功率设定值，Qset为换流器吸收的无功功率设定值。3.如权利要求2所述的一种换流器控制方法，其特征在于：本换流器的过负荷控制逻辑i)中，当本换流器过负荷并已切换为有功-无功功率控制后，本换流器吸收有功设定值Pset＝Plim，此时若与本换流器交流侧并联的另一台换流器也过负荷，即|Pall|＞2|Plim|，则采取后备方案以保证另一台换流器功率不越限。4.如权利要求2所述的一种换流器控制方法，其特征在于：本换流器的过负荷控制逻辑ii)中，当本换流器过负荷并已切换为有功-无功功率控制后，本换流器吸收有功设定值|Pset|＜|Plim|，此时若与本换流器交流侧并联的另一台换流器也过负荷则：(1)若|Pall|≤2|Plim|，则本换流器有功过负荷限制参考值Pref_oll调整为：Pref_oll≥P’set＝Pset+(Pall-Ps1-Plim)且需满足|Pref_oll|≤|Plim|；(2)若|Pall|＞2|Plim|，则本换流器有功过负荷限制参考值Pref_oll调整到最大值Plim，此后若另一台换流器依然过负荷，则采取后备方案以保证另一台换流器功率不越限。5.如权利要求3或4所述的一种换流器控制方法，其特征在于：所述后备方案为切除部分风机、投入交流侧耗能装置、投入直流侧耗能装置、闭锁换流器并跳交流进线开关中的一种或多种。6.如权利要求1所述的一种换流器控制方法，其特征在于：当过负荷的本换流器与外部的交换功率已经恢复到正常范围且与本换流器交流侧并联的另一台换流器未过负荷时，采用如下两种处理方式之一：a)退出本换流器的过负荷限制逻辑，将本换流器控制模式维持在有功-无功功率控制并设置有功过负荷限制参考值Pref_oll小于等于换流器允许交换的最大有功功率为Plim，设置无功过负荷限制参考值Qref_oll小于等于允许交换的最大无功功率为Qlim，即：|Pref_oll|≤|Plim|；|Qref_oll|≤|Qlim|；b)退出本换流器的过负荷限制逻辑，并自动或手动切换本换流器控制模式为电压-频率下垂控制。7.如权利要求1所述的一种换流器控制方法，其特征在于：步骤3)中内环电流控制器采用电流矢量控制。8.一种换流器控制装置，所述换流器为两台交流侧并联结构构成的双极系统，其特征在于,所述装置包括：稳定运行控制单元，过负荷判断单元，控制方式切换单元，其中：稳定运行控制单元，在系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳成，卢宇，汪楠楠，胡兆庆，董云龙，李钢，姜崇学，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32