用于控制补偿电压扰动的端口的装置制造方法及图纸

一种用于控制多端口高压直流输电设备中连接的端口(100、200、300)的装置。该端口能够在设备的DC部分(16)上提供或汲取包含在功率上限和功率下限之间的功率。该装置进一步包括至少一个调节模块(20)，其被配置成根据设备的DC部分的电压变化来改变端口在设备的DC部分上提供或汲取的功率。所述装置还包括限制模块(24)，该限制模块被配置成：当端口提供或汲取的功率与功率上限或功率下限之间的功率差变得小于确定值时，针对给定的电压变化，限制端口所提供或汲取的功率的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制补偿电压扰动的端口的装置
技术介绍
本专利技术涉及多端口高压直流(HVDC)输电设备
，尤其涉及一种用于控制这种设备的端口的装置。这种HVDC设备允许通过数百公里的直流电线路进行长距离输电，这些直流电线路构成了所述设备的DC部分。因此，这些设备允许传输直流电，而不是像传统设备情形下那样传输交流电。这种设备尤其用于向海上风电场输电或从海上风电场输电。这种设备的端口通常允许将交流(AC)电压转换为直流(DC)电压，或将DC电压转换为AC电压。这些端口连接在AC供电网络和所述设备的DC部分之间。这些端口中的每个端口在所述设备的DC部分上提供或汲取功率。图1示出了这种HVDC设备14的一个示例。在该示例中，第一端口100、第二端口200、第三端口300和第四端口400分别连接至第一AC供电网络102、第二AC供电网络202、第三AC供电网络302和第四AC供电网络402。这四个端口还通过DC线路连接至所述设备的DC部分16。在该示例中，第四端口400连接至风电场，并且将恒定功率传送至所述设备的DC部分16。实际上，这种设备的DC部分的电压是变化的。例如，端口可能会发生故障，或端口与设备的DC部分或与其中一个AC供电网络断开连接，以进行维护操作。在这种情况下，端口不再在设备的DC部分上提供或汲取功率，使得设备的DC部分上汲取的功率与提供的功率之间出现总体不平衡。所提供或汲取的功率与DC部分的电压共同增加或减少。例如，第四端口400可能发生故障，使得提供给设备的DC部分的功率降低，因此设备的DC部分的电压下降。<br>为了补偿DC部分的功率损失，现有技术已知的控制装置允许通过增加其余端口100、200、300中的每个端口的功率贡献来控制设备的端口。图2给出了由根据现有技术的装置执行的这种补偿的一个示例。图2中的曲线图示出图1的设备14的DC部分16的电压变化，该变化是现有技术的装置控制的每个端口在所述DC部分上提供或汲取的功率的函数。P5是示出在设备的DC部分上提供的功率与所汲取的功率之间不平衡的情况下(例如在第四端口400发生故障之后)设备的DC部分16中的电压变化的特性曲线。由于丢失了原本向设备的DC部分提供500兆瓦(MW)功率的第四端口，因而出现了相当于500MW的功率赤字ΔPdis。所述设备遭受的该功率赤字会导致DC部分的电压下降ΔVdc。原本等于Vdc0的DC部分的电压现在等于修改后的电压V′dc。为了补偿设备的DC部分中的该功率赤字和DC部分的该电压下降，根据现有技术的控制装置提出根据设备的DC部分16中的电压下降改变第一端口100、第二端口200和第三端口300所提供或汲取的功率。这些功率变化是线性的，分别由曲线P1、P2、P3和P4表示。曲线P1、P2、P3和P4使得能够分别定义补偿功率ΔP1、ΔP2和ΔP3，该补偿功率可以由第一端口100、第二端口200和第三端口300来提供，以补偿设备的DC部分的电压下降ΔVdc。可以看出，曲线P1、P2、P3和P4的变化相同，使得补偿功率ΔP1、ΔP2和ΔP3相等，并满足：然而，实际上，HVDC设备的DC部分上的每个端口所提供或汲取的功率受功率上限和功率下限限制。这些功率上限和功率下限由制造商设置。当端口提供或汲取的功率达到这些功率上限或功率下限之一时，该端口可能会损坏。所述功率上限和功率下限定义了转换器的标称工作范围。图3示出了在考虑了这些上下限的情况下由根据现有技术的装置控制的、图1的端口所提供或汲取的功率的变化。在该示例中，在设备的DC部分上汲取功率的第二端口200发生故障，其曲线标有十字。出现功率扰动，并且DC部分16的电压发生不希望地增加。端口的功率上限Pmax和功率下限Pmin分别等于1000MW和–1000MW。当一个端口所提供或汲取的功率达到功率上限或功率下限时，必须使该端口处于饱和状态，以免损坏。此后，该端口在DC部分上提供或汲取的功率保持恒定。在图3的示例中，第二端口故障，导致设备的DC部分上汲取的功率减少，这必须由第一端口和第三端口来补偿。在达到DC部分的修改电压V′dc之前，第一端口100汲取的功率达到功率下限Pmin，并且该第一端口100处于饱和状态，使得其汲取的功率不再变化。因此，端口100不能汲取更多的功率来中断或补偿电压上升。因此，端口100不再有助于补偿DC部分的电压上升。此后，由所提供或汲取的功率仍然可以改变的其它端口继续补偿，在这种情况下，由第三端口继续补偿。该第三端口仍然不足以补偿DC部分16的电压上升，并且还可能导致设备的DC部分的新的电压上升，这是不希望的。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种用于控制HVDC设备的端口的装置，以克服上述问题。为此，本专利技术涉及一种用于控制多端口高压直流输电设备中所连接的端口的装置，所述端口连接在第一AC供电网络和所述设备的DC部分之间，所述端口能够在所述设备的DC部分上提供或汲取包含在功率上限和功率下限之间的功率，所述装置进一步包括至少一个调节模块，所述调节模块被配置为：根据所述设备的所述DC部分上的电压变化，改变所述端口在所述设备的所述DC部分上所提供或汲取的功率，所述装置还包括限制模块，所述限制模块被配置为：当所述端口所提供或汲取的功率与所述功率上限或功率下限之间的功率差变得小于确定值时，针对给定的电压变化，限制所述端口所提供或汲取的功率的变化。所述设备可以包括两个到几十个端口，其中包括由根据本专利技术的控制装置控制的端口。所述端口构成所述设备的DC部分与所述第一AC供电网络之间的接口。所述设备的DC部分允许在所述设备的端口之间传输直流电。DC部分可以包括连接所述端口的一条或多条直流传输线路。另外，所述AC供电网络可以包括一条或多条交流电传输线路。这些线路可以连接至交流电源，例如风电场。优选地，所述端口包括至少一个电压转换器，该电压转换器使得可以将交流电压转换成直流电压，也可以将直流电压转换成交流电压。以非限制性的方式，该转换器可以是半桥(HB)的模块化多电平转换器(MMC)、全桥(FB)转换器或具有交替桥臂转换器(AAC)结构的转换器。这些结构是本领域技术人员已知的。端口在设备的DC部分上所提供或汲取的功率表示所述端口在设备的DC部分上的贡献。当端口提供功率时(由正号表示)，端口运行于整流器模式并充当发电机。当端口在DC部分上汲取功率时(由负号表示)，端口运行于逆变器模式并充当负载。高压直流输电设备通常包括这两种类型的端口。所述功率上限和功率下限是所述端口的工作极限，超过该极限，端口可能会损坏，并且不再能够在所述设备的DC部分上提供或汲取功率。当端口所汲取或提供的功率达到这些上限或下限之一时，必须使端口处于饱和状态。所述设备的DC部分中的电压变化可能是由例如所述设备的其它端口之一故障引起的，或由维护操作引起的。端口的故障会导致设备功率的扰动，因此会导致设备的DC部分出现正或负功率变化，这是不希望的。这种功率扰动导致DC部分的电压成比例地增加或减少。所述调节模块被配置为增加或减小端口在DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制多端口高压直流输电设备(14)中所连接的端口(100、200、300)的控制装置(10)，所述端口连接在第一交流(AC)供电网络(102、202、302)和所述设备的直流(DC)部分(16)之间，所述端口能够在所述设备的所述DC部分上提供或汲取包含在功率上限和功率下限之间的功率，所述控制装置还包括：至少一个调节模块(20)，其被配置为根据所述设备的所述DC部分上的电压变化，改变所述端口在所述设备的所述DC部分上提供或汲取的功率，所述装置还包括：限制模块(24)，其被配置为，当所述端口所提供或汲取的功率与所述功率上限或所述功率下限之间的功率差变得小于确定值时，针对给定的电压变化，限制所述端口所提供或汲取的功率的变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 FR 17608891.一种用于控制多端口高压直流输电设备(14)中所连接的端口(100、200、300)的控制装置(10)，所述端口连接在第一交流(AC)供电网络(102、202、302)和所述设备的直流(DC)部分(16)之间，所述端口能够在所述设备的所述DC部分上提供或汲取包含在功率上限和功率下限之间的功率，所述控制装置还包括：至少一个调节模块(20)，其被配置为根据所述设备的所述DC部分上的电压变化，改变所述端口在所述设备的所述DC部分上提供或汲取的功率，所述装置还包括：限制模块(24)，其被配置为，当所述端口所提供或汲取的功率与所述功率上限或所述功率下限之间的功率差变得小于确定值时，针对给定的电压变化，限制所述端口所提供或汲取的功率的变化。


2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述调节模块(20)被配置为：当所述设备的所述DC部分的电压下降时，增加所述端口(100、200、300)在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所提供的功率或减小所述端口(100、200、300)在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所汲取的功率。


3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，所述限制模块(24)被配置为：当所述端口所提供或汲取的所述功率与所述功率上限之间的所述功率差小于所述确定值时，针对给定的电压下降，限制所述端口(100、200、300)在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所提供的功率的增加或限制所述端口(100、200、300)在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所汲取的功率的减少。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制装置，其中，所述调节模块被配置为：当所述设备的所述DC部分的电压上升时，减小所述端口(100、200、300)在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所提供的功率或者增加所述端口(100、200、300)在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所汲取的功率。


5.根据权利要求4所述的控制装置，其中，所述限制模块(24)被配置为：当所述端口所提供或汲取的功率与所述功率下限之间的所述功率差变得小于所述确定值时，针对给定的电压上升，限制所述端口(100、200、300)在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所提供的功率的减小或者所述端口(100、200、300)在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所汲取的功率的增加。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的控制装置，其中，所述限制模块(24)被配置为：当所述端口所提供或汲取的功率与所述功率上限之间的功率差或所述端口所提供或汲取的功率与所述功率下限之间的功率差变得大于附加确定值时，针对给定的电压变化，增加所述端口(100、200、300)在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所提供或汲取的功率的变化。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其中，所述限制模块(24)包括管理模块(26)，所述管理模块(26)被配置为：根据所述第一AC供电网络(102、202、302)提供的最大功率值和最小功率值以及所述端口的工作功率设定值，向所述端口(100、200、300)分配功率补偿上限Pupper和功率补偿下限Plower。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其中，所述限制模块(24)被配置为：确定与所述端口(100、200、300)相关联的过压常数g+和欠压常数g-，其中，所述欠压常数不同于所述过压常数，并且其中，所述调节模块被配置成通过应用以下线性关系来改变所述端口在所述设备(14)的所述DC部分(16)上所提供或汲取的功率：
若Δvdc>0，则ΔP＝-g+Δvdc；以及
若Δvdc<0，则ΔP＝-g-Δvdc...

【专利技术属性】
技术研发人员：篠田康生，戴晶，阿波德尔克里姆·本希伊布，泽维尔·吉约，B·卢斯坎，
申请(专利权)人：超级电力研究所有限公司，中央理工高等电力学院，
类型：发明
国别省市：法国;FR