本发明专利技术公开了一种基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略。该策略针对海上风电场通过多端柔性直流输电系统向陆地侧供能这一场景，利用陆地侧换流站所连接星形直流电网的公共连接点处的直流电压偏差和有功功率偏差信号代替原下垂控制中各换流站本地的直流电压偏差和有功功率偏差信号，且计及直流输电线路电阻的影响，在发生扰动的工况下实现了对新运行点直流电压和有功功率的预测。
A multi terminal droop control strategy based on common voltage reference point
【技术实现步骤摘要】
一种基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略
本专利技术涉及一种基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略，属于多端柔性直流输电领域中系统级控制策略研究领域。
技术介绍
目前，多端柔性直流系统级控制策略主要有以下3种：主从控制策略、直流电压裕额控制策略和直流电压下斜控制策略。主从控制策略的核心是由一个换流站来确定整个多端柔性直流输电系统的电压，其余的换流站按照各自的功率要求进行控制，但主从控制策略对系统有很强的依赖性。直流电压裕额控制策略与主从控制策略类似，当主站因故障退出或者满载运行时，备用换流站在检测到直流电压偏差后会从定功率控制切换到定电压控制，整个过程不需要通信，但只适用于端数较少且换流站容量差别悬殊的小型直流系统中。直流电压下垂控制策略利用直流电网电压与交流电网频率在表征能量方面的相似性，通过设置合理的下垂系数完成电压控制和功率分配任务，对通信亦无要求，适合应用于海上风电接入的多端柔性直流输电系统。对于交流电网而言，频率是一个全局量，交流电网中的频率处处相等。但对于直流电网而言，直流电压是一个局部量，直流电网中的直流电压一般处处不相等。现有的下垂控制策略，或通过变下垂系数或通过通信来实现各个换流站间功率的协调分配，存在着无法对扰动情况下的电压偏差和功率分配作出合理的预测或在通信延迟较严重时无法正常工作等问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略。利用陆地侧换流站所连接星形直流电网的公共连接点处的直流电压偏差和有功功率偏差信号代替原下垂控制中各换流站本地的直流电压偏差和有功功率偏差信号，将直流输电线路的电阻考虑在内，在发生扰动的工况下实现了对新运行点直流电压和有功功率的预测。本专利技术提出的基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略，其特征在于包括以下步骤：1)在多端柔性直流输电网中寻找一个直流电压公共点；2)修改陆地侧换流站的外环控制结构，使其控制直流电压公共点处的电压；3)根据N-1原则确定下垂系数。所述的步骤1)在多端柔性直流输电网中寻找一个直流电压公共点的具体方法为，寻找或经电路变换后寻找连接各陆地侧换流站的星形直流电网的中心点。所述的步骤2)修改陆地侧换流站的外环控制结构，使其控制直流电压公共点处的电压的具体方法为：对每一个陆地侧换流站，均控制公共电压参考点处的直流电压稳定在额定值。对于有功功率的控制，通过为各换流站设置不同的下垂系数来实现有功功率的合理分配。所述的步骤3)根据N-1原则确定下垂系数的具体方法为：至多考虑一台陆地侧换流站跳断的情况。对风电输送的有功功率的变化，考虑其完全中断时的影响。为了简化分析，我们定义功率分配比Ci如下：其中SGSVSC代表陆地侧换流站集合，Ki代表编号为i的换流站的下垂系数，j代表被切除的换流站编号，Kj代表编号为j的换流站的下垂系数，代表所有陆地侧换流站的下垂系数之和。我们将考虑N-1原则后的最大功率偏差定义为：其中，Psend为海上风电场传送至公共电压参考点的有功功率，为编号为j的换流站的有功功率。假设实际电网所允许的公共电压参考点最大电压偏差量为得到：由此确定各换流站下垂系数：本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的下垂控制策略可以精确的预测出当陆地侧换流站跳断或是风电场输送有功功率发生波动情况下，直流电压公共点电压的直流电压以及各换流站的有功功率。通过估算，可以确定合适的下垂系数来保证功率的合理分配，防止某个换流站发生功率过载等故障。附图说明图1多端柔性直流输电系统的拓扑结构；图2换流站主电路；图3多端柔性直流输电系统陆地侧等效电路图；图4陆地侧换流站的控制结构。具体实施方式下面结合附图及具体实例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术方法包括以下步骤：1)在多端柔性直流输电网中寻找一个直流电压公共点；2)修改陆地侧换流站的外环控制结构，使其控制直流电压公共点处的电压；3)根据N-1原则确定下垂系数。所述的步骤1)在多端柔性直流输电网中寻找一个直流电压公共点具体如下：对如图1所示的多端柔性直流输电系统的拓扑结构，取图中的直流电压公共参考点PCDC。换流站的主电路如图2所示，陆地侧等效电路图如图3所示。所述的步骤2)修改陆地侧换流站的外环控制结构，使其控制直流电压公共点处的电压具体如下：本专利技术提出的基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略的控制框图如图4所示。对每一个陆地侧换流站，均控制公共电压参考点处的直流电压稳定在额定值。利用编号为i的换流站直流电压Vdc,i减去直流电流Idc,i和直流线路电阻Ri的乘积，即可得到公共电压处的直流电压。对于有功功率的控制，通过为各换流站设置不同的下垂系数Ki来实现有功功率的合理分配。所述的步骤3)根据N-1原则确定下垂系数具体如下：对于下垂系数的确定，我们使用N-1原则，即至多考虑一台陆地侧换流站跳断的情况。对风电输送的有功功率的变化，考虑其完全中断时的影响。为了简化分析，我们定义功率分配比Ci如下：根据式(1)，我们可以得到：于是，某个换流站j跳断后的直流电压和有功功率可以分别估计为式(3)和式(4)，而风电场中断功率传送后的直流电压和有功功率可以分别估计为式(5)和式(6)。经过上述简化分析，我们可以将考虑N-1原则后的最大功率偏差定义为：假设直流电压公共点处允许的最大电压偏差量是我们可以得到：根据式(1)的定义，可以确定各换流站的下垂系数：上述具体实施方式用来解释说明本专利技术，而不是对本专利技术进行限制，在本专利技术的精神和权利要求的保护范围内，对本专利技术做出的任何修改和改变，都落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略，其特征在于，针对海上风电场通过多端柔性直流输电系统向陆地侧供能的场景，利用陆地侧换流站所连接星形直流电网的公共连接点处的直流电压偏差和有功功率偏差信号代替下垂控制中各换流站本地的直流电压偏差和有功功率偏差信号，且考虑直流输电线路电阻的影响，对发生扰动后新的平衡状态的直流电压和有功功率分配进行预测。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略，其特征在于，针对海上风电场通过多端柔性直流输电系统向陆地侧供能的场景，利用陆地侧换流站所连接星形直流电网的公共连接点处的直流电压偏差和有功功率偏差信号代替下垂控制中各换流站本地的直流电压偏差和有功功率偏差信号，且考虑直流输电线路电阻的影响，对发生扰动后新的平衡状态的直流电压和有功功率分配进行预测。
2.根据权利要求1所述的基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略，其特征在于，该策略包括以下步骤：
1)在多端柔性直流输电网中寻找连接各陆地侧换流站的星形直流电网的中心点，即直流电压公共点；
2)修改陆地侧换流站的外环控制结构，使其控制直流电压公共点处的电压；
3)根据N-1原则确定下垂系数。
3.根据权利要求1所述的基于公共电压参考点的多端柔直下垂控制策略，其特征在于：所述的步骤2)中修改陆地侧换流站的外环控制结构，使其控制直流电压公共点处的电压的具体方法为：对每一个陆地侧换流站，均...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪震，钱一辉，饶宏，李岩，黄伟煌，陈怡静，
申请(专利权)人：浙江大学，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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