一种新能源孤岛柔直送出系统的故障穿越控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种储能设备与柔性直流换流站控制相互协调下实现新能源故障穿越控制方法及装置。针对含孤岛接入新能源的柔直电网，当直流电网发生故障导致传输功率受限，通过预先给定的直流换流站控制交流母线上的信号(电压变化、频率变化等)，储能装置进行快速的有功控制减少对孤岛接入新能源电站的冲击来确保直流换流站不过载，然后根据故障恢复后的直流电网给定的功率送出能力，启动新能源电站的功率控制系统和储能装置一起进行功率控制达到与换流站容量的平衡，实现故障穿越。可通过快速有功调节减少对孤岛接入新能源电站的冲击，同时直流电网的换流站的控制系统也非常灵活，两者进行配合调节可有效减弱故障的作用。

A fault crossing control method and device for a new energy island soft direct transmission system

The invention provides a method and device for realizing new energy fault crossing control under the coordination of energy storage equipment and flexible DC converter station control. For the flexible and direct power grid with islanding access to new energy, when the DC power grid fails and the transmission power is limited, the energy storage device can control the signal (voltage change, frequency change, etc.) on the AC bus through the pre-determined DC converter station, and the energy storage device can quickly control the active power to reduce the impact on the islanding access to new energy power plant to ensure that the DC converter station is not overloaded, and then recover according to the fault After the given power output capacity of the DC power grid, start the power control system of the new energy power plant and the energy storage device to carry out power control together to achieve the balance with the capacity of the converter station, so as to realize fault crossing. At the same time, the control system of converter station in DC power grid is very flexible. The combination of the two can effectively reduce the effect of fault.

【技术实现步骤摘要】
一种新能源孤岛柔直送出系统的故障穿越控制方法及装置
本专利技术涉及电力系统控制
，更具体地，涉及一种基于柔性直流换流站与储能设备相协调的新能源孤岛柔直送出系统的故障穿越控制方法。
技术介绍
中国能源资源和能源消费很不均衡，能源丰富地区远离经济发达地区，一次能源在地域分布上呈现西多东少的格局，我国绝大多数新能源集中在东北、华北、西北的三北地区，而负荷中心在浙江、江苏的东南沿海，富集的新能源大量需要外送。以甘肃酒泉千万千瓦风电基地为例，基地距离中东部地区800～3000多公里，客观上要求通过特高压输电来实现大容量远距离输电，但是随着同步支撑电源的比例逐步下降，甚至停止开发，研究柔性直流输电技术，并提出电网应用柔性直流输电技术解决大规模风电外送将成为未来的趋势。新能源不需要同步电源支撑，孤岛接入柔直电网，其控制方式和故障穿越将面临巨大的挑战，孤岛并网的新能源机组通过交流汇集、直流变换后接入柔直电网，使得新能源机组和柔性直流电网对故障的感知和响应不同步，在柔直电网发生故障后，成千上万台新能源机组难以准确的及时感知故障的发生并据此来进行快速的控制，而是仍按照正常情况下运行，照常发出功率，而此时直流电网由于故障导致送出能力减少，使得注入直流电网中的功率过剩，从而导致直流换流站过载，直流电网崩溃。我国大规模新能源开发区域往往处于电网的末端，同步电源支撑弱，难以实现大规模的远距离送出，而柔性直流输电将有功无功解耦，外送功率时不需要同步电源的支撑，未来将成为大规模新能源外送的主要方式之一。由于直流电网和交流电网的运行特性尤其是故障响应特性差别很大，因此不再和交流电网连接直接接入柔直电网的新能源机组其故障穿越的要求将和直接并入交流电网的故障穿越需求不一样，直流电网下的故障穿越，关键的问题是新能源机组是否能感受到故障及时限制功率输出，从而减少对直流换流站的冲击，保全直流电网。大规模新能源采用孤岛方式接入柔性直流电网，新能源机组难以及时感知柔直电网故障的发生，仍按照正常情况发出功率，将导致直流换流站过载闭锁。此外，目前柔直电网的保护是ms级，新能源机组难以在ms级的时间内实现对功率的紧急控制。
技术实现思路
针对含孤岛接入新能源电站的柔直系统发生故障后，导致电网功率过剩，迫切需要将新能源注入的无功消耗掉，本专利技术提出了一种风电场在孤岛接入柔直电网运行下，储能设备与柔性直流换流站控制相互协调下实现新能源故障穿越控制方法及装置。即在换流站的交流侧配置一定的储能装置，在直流电网发生故障后，由直流换流站发出信号，储能装置快速将剩余的功率存储，并同时控制整个新能源电站的有功，然后根据故障恢复后的直流电网给定的功率送出能力，与新能源电站一起，慢慢释放存储的有功，实现故障穿越。具体地，本专利技术提出一种基于柔性直流换流站与储能装置相协调的新能源孤岛柔直送出系统的故障穿越控制方法，通过直流换流站和储能装置配合调节来实现新能源电站接入的故障穿越，所述方法包括以下步骤：S1：根据参数变化整定储能装置需要吸收的功率；S2：故障发生，直流电网发出控制信号；S3：故障期间储能装置根据控制信号进行功率控制；S4：故障恢复后，直流电网发出控制目标，新能源电站进行功率的精细化控制，完成穿越。进一步地，所述步骤S1中，根据参数变化整定储能装置需要吸收的功率包括，通过直流整定交流侧的频率变化、电压变化来确定所述需要吸收的功率，给出信号-功率控制的策略表。进一步地，所述步骤S2包括：当直流发生故障后，直流换流站通过控制交流侧的电压变化、频率变化来启动储能装置实现控制。进一步地，步骤S3中，正常情况下储能装置并网，但是不吸收功率，当接收到直流换流站发出的信号后，储能装置立即启动功率控制。进一步地，所述功率控制是根据预先制定的控制策略表来确定功率吸收值。进一步地，所述步骤S3中，如直流电网内线路发生故障需要切除，则减少直流换流站的功率，此时直流换流站通过控制交流母线的电压变化，储能装置则按照要求吸收功率。进一步地，所述步骤S4包括：当直流电网故障恢复后，直流电网根据自身的具体情况，通过给新能源电站的有功控制系统发出指令，由新能源电站的有功控制系统实现功率的精细化控制，达到新能源发出功率和直流电网换流站容量的匹配，实现孤岛接入直流电网的新能源机组的故障穿越。所述步骤S4进一步包括：储能装置和新能源电站的有功控制系统进行配合，及时将存储的功率释放出去，及时将储能处于空载状态，为下次故障穿越做好准备。本专利技术还提出一种基于柔性直流换流站与储能设备相协调的新能源孤岛柔直送出系统的故障穿越控制装置，其特征在于，包括：故障检测模块、功率整定模块、控制模块和储能模块；故障检测模块，用于当直流电网发生故障时，发出控制信号；功率整定模块，用于根据参数变化整定储能模块需要吸收的功率；控制模块，当故障发生时，接收所述控制信号，并根据所述控制信号、按照功率整定模块给出的整定值，对储能模块进行功率控制；故障恢复后，根据直流电网给定的功率送出能力，控制储能模块与新能源电站一起完成故障穿越；储能模块，配置在换流站的交流侧，与直流换流站配合调节来实现新能源电站接入的故障穿越。进一步地，所述功率整定模块通过直流整定交流侧的频率变化、电压变化来确定所述储能模块需要吸收的功率，并给出信号-功率控制的策略表。进一步地，当直流发生故障后，故障检测模块通过控制交流侧的电压变化、频率变化发出控制信号，进而启动储能模块实现控制。进一步地，正常情况下所述储能模块并网，但是不吸收功率，当通过所述控制模块接收到故障检测模块发出的信号后，立即对储能模块启动功率控制。进一步地，所述功率控制是根据功率整定模块预先制定的控制策略表来确定功率吸收值。进一步地，如直流电网内线路发生故障需要切除，则减少直流换流站的功率，此时直流换流站通过控制交流母线的电压变化，储能装置则按照要求吸收功率。进一步地，当直流电网故障恢复后，直流电网根据自身的具体情况，通过给新能源电站的有功控制系统发出指令，由新能源电站的有功控制系统实现功率的精细化控制，达到新能源发出功率和直流电网换流站容量的匹配，实现孤岛接入直流电网的新能源机组的故障穿越。进一步地，所述控制装置和新能源电站的有功控制系统进行配合，及时将储能模块存储的功率释放出去，使储能模块处于空载状态，为下次故障穿越做好准备。本专利技术所述的方法针对含孤岛接入新能源的柔直电网，当直流电网发生故障导致传输功率受限，通过预先给定的直流换流站控制交流母线上的信号(电压变化、频率变化等)，储能装置进行快速的有功控制减少对孤岛接入新能源电站的冲击来确保直流换流站不过载，然后根据故障恢复后的直流电网给定的功率送出能力，启动新能源电站的功率控制系统和储能装置一起进行功率控制达到与换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于柔性直流换流站与储能装置相协调的新能源孤岛柔直送出系统的故障穿越控制方法，其特征在于，直流换流站和储能装置配合调节来实现新能源电站接入的故障穿越，所述方法包括以下步骤：/nS1：根据参数变化整定储能装置需要吸收的功率；/nS2：故障发生，直流电网发出控制信号；/nS3：故障期间储能装置根据控制信号进行功率控制；/nS4：故障恢复后，直流电网发出控制目标，新能源电站进行功率的精细化控制，完成穿越。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性直流换流站与储能装置相协调的新能源孤岛柔直送出系统的故障穿越控制方法，其特征在于，直流换流站和储能装置配合调节来实现新能源电站接入的故障穿越，所述方法包括以下步骤：
S1：根据参数变化整定储能装置需要吸收的功率；
S2：故障发生，直流电网发出控制信号；
S3：故障期间储能装置根据控制信号进行功率控制；
S4：故障恢复后，直流电网发出控制目标，新能源电站进行功率的精细化控制，完成穿越。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤S1中，根据参数变化整定储能装置需要吸收的功率包括，
通过直流整定交流侧的频率变化、电压变化来确定所述需要吸收的功率，给出信号-功率控制的策略表。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤S2包括：
当直流发生故障后，直流换流站通过控制交流侧的电压变化、频率变化来启动储能装置实现控制。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
步骤S3中，
正常情况下储能装置并网，但是不吸收功率，当接收到直流换流站发出的信号后，储能装置立即启动功率控制。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述功率控制是根据预先制定的控制策略表来确定功率吸收值。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述步骤S3中，
如直流电网内线路发生故障需要切除，则减少直流换流站的功率，此时直流换流站通过控制交流母线的电压变化，储能装置则按照要求吸收功率。


7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述步骤S4包括：
当直流电网故障恢复后，直流电网根据自身的具体情况，通过给新能源电站的有功控制系统发出指令，由新能源电站的有功控制系统实现功率的精细化控制，达到新能源发出功率和直流电网换流站容量的匹配，实现孤岛接入直流电网的新能源机组的故障穿越。


8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述步骤S4进一步包括：
储能装置和新能源电站的有功控制系统进行配合，及时将存储的功率释放出去，及时将储能处于空载状态，为下次故障穿越做好准备。


9.一种基于柔性直流换流站...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广磊，李琰，迟永宁，孙树敏，苏建军，程艳，于芃，张兴友，张用，汤海雁，曲立楠，刘超，陈宁，田新首，苏媛媛，张小瑜，王志冰，刘宏志，魏春霞，胡健祖，唐冰婕，雷雨，肖宇，樊肖杰，徐鹏超，郑广范，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37