海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种海上风电经柔直并网系统受端交流故障下的主动能量控制方法，包括：控制直流电压站进行被动能量回收，使其站内电容被动充电至第一预设值并保持，期间控制交流开关断开与合闸，以及控制耗能装置投入与退出；控制直流电压站进行能量释放，使其电容能量下降至额定值；在直流电压站被动能量回收期间，控制交流电压站进行主动能量回收，使其站内电容主动充电至第二预设值并保持；在直流电压站电容能量下降至额定值时，使交流电压站的电容能量下降至额定值。本发明专利技术可用较小的经济代价解决由海上风电经柔直并网系统受端交流故障引起的功率盈余问题，抑制直流过电压，同时大幅减小对通讯系统与耗能装置的技术要求。

【技术实现步骤摘要】
海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法
本专利技术属于电力系统输配电领域，更具体地，涉及一种海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法。
技术介绍
由于新能源开发的迫切需要，基于模块化多电平换流器(Modularmultilevelconverter，MMC)的柔性直流输电技术得到了高速的发展。当柔性直流输电系统(以下简称柔直输电系统)用于海上风电并网时，送端交流电压站通过交流电压控制器为海上风电场提供满足要求的交流电压；受端直流电压站通过直流电压控制器控制柔直输电系统的直流电压。由于送端交流电压站无法控制海上风电机组注入柔直输电系统的有功功率，一旦柔直输电系统的受端交流电网发生短路故障，将导致受端交流侧能量传输通道中断，从而在柔直输电系统中引发功率盈余问题，进一步导致柔直输电系统因直流过电压而闭锁。为解决柔直输电系统的功率盈余问题，可以采取的措施包括：采用通讯的手段向海上风电机组发送降功率命令以减小海上风电机组的出力、降低送端换流器的交流母线电压幅值、增大送端换流器的交流电压运行频率等。然而，前述三种措施都存在若干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法，该柔直并网系统包括直流电压站、交流电压站，其特征在于，包括：/n受端交流电网故障发生后，控制直流电压站进行被动能量回收，使得直流电压站内部电容被动充电至电容能量第一预设值；/n当直流电压站的电容能量达到其第一预设值后，控制直流电压站进行主动能量保持，使直流电压站内部电容的能量保持在所述第一预设值，并在此期间断开直流电压站交流侧的交流开关以及投入耗能装置；/n受端交流电网故障清除后，合闸所述直流电压站交流侧交流开关，并退出所述耗能装置；/n在由退出所述耗能装置引发的系统暂态过程消除后，控制直流电压站进行主动能量释放，使直流电压站控制其电...

【技术特征摘要】
1.一种海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法，该柔直并网系统包括直流电压站、交流电压站，其特征在于，包括：
受端交流电网故障发生后，控制直流电压站进行被动能量回收，使得直流电压站内部电容被动充电至电容能量第一预设值；
当直流电压站的电容能量达到其第一预设值后，控制直流电压站进行主动能量保持，使直流电压站内部电容的能量保持在所述第一预设值，并在此期间断开直流电压站交流侧的交流开关以及投入耗能装置；
受端交流电网故障清除后，合闸所述直流电压站交流侧交流开关，并退出所述耗能装置；
在由退出所述耗能装置引发的系统暂态过程消除后，控制直流电压站进行主动能量释放，使直流电压站控制其电容能量下降至额定值；
其中，在所述直流电压站的被动能量回收期间，控制交流电压站进行主动能量回收，使交流电压站控制其站内电容主动充电至电容能量第二预设值并保持，直至在所述直流电压站的电容能量下降至额定值后，使所述交流电压站控制其电容能量下降至额定值。


2.根据权利要求1所述的一种海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法，其特征在于，直流电压站与交流电压站控制其内部电容能量变化的方式为：分别使其站内能量控制器的能量控制指令值按照该站电容能量预设曲线进行调整，以使得该站电容能量变化趋势及能量最大值满足实际需要；
其中，所述直流电压站的电容能量预设曲线划分为三段，分别对应直流电压站的被动能量回收、主动能量保持和主动能量释放三个阶段；所述交流电压站的电容能量预设曲线划分为三段，分别对应交流电压站的主动能量回收、主动能量保持和主动能量释放三个阶段。


3.根据权利要求1所述的一种海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法，其特征在于，在所述直流电压站的被动能量回收期间，控制交流电压站进行主动能量回收，使交流电压站站内电容主动充电，具体为：
在所述直流电压站的被动能量回收初始时刻，向交流电压站发送主动能量回收命令，使交流电压站控制其站内电容主动充电；或者，在所述直流电压站被动能量回收期间，在直流电压站站内电容电压平均值或者电容能量的大小达到预先设定的阈值时，向所述交流电压站发送主动能量回收命令，使交流电压站控制其站内电容主动充电。


4.根据权利要求1所述的一种海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法，其特征在于，所述直流电压站中，交流电流控制回路的外环包括能量控制器、有功电压控制器、无功电压控制器和无功功率控制器，交流电流控制回路的内环包括交流电流控制器；
所述并网系统正常运行时，所述有功电压控制器和所述无功电压控制器处于闭锁状态，其输出值保持为零；当所述并网系统发生受端交流故障后，且在所述直流电压站交流侧的交流开关成功断开后，交流电流控制器中有功电流指令值给定方式从所述能量控制器的输出值切换至有功电压控制器的输出值，无功电流指令值给定方式从无功功率控制器的输出值切换至无功电压控制器的输出值；且在所述直流电压站交流侧的交流开关合闸成功后，所述交流电流控制器中有功电流指令值给定方式从有功电压控制器的输出值恢复至能量控制器的输出值，无功电流指令值给定方式从无功电压控制器的输出值恢复至无功功率控制器的输出值。


5.根据权利要求1所述的一种海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法，其特征在于，所述直流电压站和所述交流电压站中的交流电流控制器，其输入量均为有功电流指令值、无功电流指令值、交流电网电压和交流电网电流，其输出量均为调制波，其内部均包括电流解耦控制模块、锁相环模块、预同步模块和调制波幅值修正模块；
所述电流解耦控制模块用于实现交流电流的解耦控制，并将直流电压站与交流电压站的有功电流、无功电流分别控制在所述有功电流指令值、所述无功电流指令值；所述锁相环模块用于获取交流电网电压的相位；所述预同步模块用于使直流电压站的交流输出电压相位逼近交流电网电压相位，以减小所述交流开关合闸期间的冲击电流；所述调制波幅值修正模块用于分别在直流电压站与交流电压站的主动能量控制期间修正待输出的调制波幅值，从而使得直流电压站的直流电压、交流电压站的直流电压与交流电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：文劲宇，周猛，左文平，向往，林卫星，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42