考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法技术

考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法，涉及电力控制技术领域。本发明专利技术是为了解决传统的下垂控制方式中下垂系数固定，因此在功率波动较大时，很容易导致换流站出现过载；并且直流线路上的电阻会导致线路上存在压降，进而影响换流站准确分配有功功率的问题。本发明专利技术所述的考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法，使得换流站能够充分利用自身的容量，避免换流站过载。并且，考虑到了线路电阻的影响，能够准确又合理的分配系统的动态功率。本发明专利技术实现了功率的准确协调控制，保证了系统的稳定运行。保证了系统的稳定运行。保证了系统的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法


[0001]本专利技术属于电力控制
，尤其涉及换流站输电控制技术。

技术介绍

[0002]基于电压源型换流器的多端柔性直流输电系统，因其调度的灵活性、较低的输电成本，使其在孤岛供电和海上风电并网等领域具有良好的应用场景。多端柔性直流输电的控制方式主要有三种：定直流电压控制方式、定有功功率控制方式和下垂控制方式。其中下垂控制方式因其可靠性高并且无需通信，所以在多端柔性直流输电中得到广泛的应用。
[0003]传统的下垂控制方式中，由于下垂系数固定，因此在功率波动较大时，很容易导致换流站出现过载。除此之外，直流线路上的电阻会导致线路上存在压降，进而影响换流站准确分配有功功率。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决传统的下垂控制方式中下垂系数固定，因此在功率波动较大时，很容易导致换流站出现过载；并且直流线路上的电阻会导致线路上存在压降，进而影响换流站准确分配有功功率的问题，现提供考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法。
[0005]考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法，所述方法为：
[0006]当多端柔性直流输电系统的功率出现不平衡、且直流电压的波动值ΔU
dc
小于滞环环宽下限时，换流站以其额定功率和实际功率之和作为功率裕度改变下垂系数来减发功率，使多端柔性直流输电系统的功率达到平衡，
[0007]当多端柔性直流输电系统的功率出现不平衡、且直流电压的波动值ΔU
dc
在滞环环宽范围内时，下垂系数保持不变，
[0008]当多端柔性直流输电系统的功率出现不平衡、且直流电压的波动值ΔU
dc
大于滞环环宽上限时，换流站以其额定功率和实际功率之差作为功率裕度改变下垂系数来增发功率，使多端柔性直流输电系统的功率达到平衡。
[0009]进一步的，第j个换流站的下垂系数表达式如下：
[0010][0011]其中，β和
‑
β分别为滞环环宽范围上限和下限，
[0012]P
imax
和P
i
分别为第i个换流站的额定功率和实际功率，P
jmax
和P
j
分别为第j个换流站的额定功率和实际功率，k
i
和k
j
分别为第i个和第j个换流站的初始下垂系数，R
i
和R
j
分别为第i个和第j个换流站线路上的电阻值，i
dciref
和i
dcjref
分别为第i个和第j个换流站的直流电流参考值，U
dcref
为换流站直流电压参考值。
[0013]进一步的，上述β取值为0.02。
[0014]进一步的，所述考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法，其下垂控制表达式为：
[0015][0016]其中，为PI控制传递函数表达式，k
p
为比例系数，k
i
为积分系数，表示积分，U
dc
为换流站直流电压实际值，P
jref
为第j个换流站的功率参考值，i
dref
为换流站d轴电流参考值。
[0017]进一步的，当时，多端柔性直流输电系统的功率达到平衡。
[0018]进一步的，直流电压的波动值ΔU
dc
的表达式为：
[0019]ΔU
dc
＝U
dcref
‑
U
dc
，
[0020]其中，U
dcref
为换流站直流电压参考值，U
dc
为换流站直流电压实际值。
[0021]本专利技术所述的考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法，使得换流站能够充分利用自身的容量，避免换流站过载。并且，考虑到了线路电阻的影响，能够准确又合理的分配系统的动态功率。本专利技术实现了功率的准确协调控制，保证了系统的稳定运行。
附图说明
[0022]图1为自适应下垂控制原理框图；
[0023]图2为换流站控制原理框图，其中，v
g
为电网公共连接点(PCC)处的电压，R
eq
和L
eq
分别为线路的等效电阻和电感，v
c
为换流站出口侧电压，C
dc
为直流侧等效电容，v
ac
和i
ac
分别为交流侧电压和电流，v
dq
和i
dq
分别为dq轴电压和电流，θ为电网电压的相角，ω为电网电压同步旋转角频率，v
dqref
和v
acref
分别为dq轴和交流电压参考值，Q
j
和Q
jref
分别为第j个换流站的无功功率实际值和参考值，i
qref
和i
dref
分别为q轴和d轴电流参考值；
[0024]图3为四端柔性直流输电系统结构示意图，其中，实线表示连接直流侧正极的直流输电线路，虚线表示连接直流侧负极的直流输电线路，U
o
为公共母线电压；
[0025]图4为自适应下垂控制仿真功率波形图，其中，(a)表示换流站1和换流站4的功率，二者重合，(b)P2和P3分别为换流站2和换流站3的功率；
[0026]图5为自适应下垂控制仿真直流电压波形图，其中，U
dc2
和U
dc3
分别表示换流站2和换流站3直流电压变化波形。
具体实施方式
[0027]具体实施方式一：参照图1至5具体说明本实施方式，本实施方式所述的考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法，无功控制环采用图2中传统的定交流电压控制或定无功功率控制，将图2中的有功外环替换为图1中下垂控制方式，下垂控制表达式如下：
[0028][0029]其中，为PI控制传递函数表达式，k
p
为比例系数，k
i
为积分系数，表示积分，U
dc
和U
dcref
分别为换流站直流电压实际值和参考值，P
jref
和P
j
分别为第j个换流站的功率参考值和实际功率。
[0030]当时，多端柔性直流输电系统的功率达到平衡。
[0031]为了防止下垂系数频繁切换，引入滞环环宽，设β和
‑
β分别为滞环环宽范围上限和下限。本实施方式中β取值为0.02。
[0032]若多端柔性直流输电系统的功率出现不平衡，导致直流电压波动，则有：
[0033](1)当直流电压处于下降状态，下降的直流电压的波动值ΔU
dc
＝U
dcref
‑
U
dc
小于滞环环宽下限...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法，其特征在于，当多端柔性直流输电系统的功率出现不平衡、且直流电压的波动值ΔU
dc
小于滞环环宽下限时，换流站以其额定功率和实际功率之和作为功率裕度改变下垂系数来减发功率，使多端柔性直流输电系统的功率达到平衡，当多端柔性直流输电系统的功率出现不平衡、且直流电压的波动值ΔU
dc
在滞环环宽范围内时，下垂系数保持不变，当多端柔性直流输电系统的功率出现不平衡、且直流电压的波动值ΔU
dc
大于滞环环宽上限时，换流站以其额定功率和实际功率之差作为功率裕度改变下垂系数来增发功率，使多端柔性直流输电系统的功率达到平衡。2.根据权利要求1所述的考虑线路电阻的多端柔性直流输电自适应下垂控制方法，其特征在于，第j个换流站的下垂系数表达式如下：其中，β和
‑
β分别为滞环环宽范围上限和下限，P
imax
和P
i
分别为第i个换流站的额定功率和实际功率，P
jmax
和P
j
分别为第j个换流站的额定功率和实际功率，k
i
和k
j
分别为第i个和第j个换流站的初始下垂系数，R
i
和R
j
分别为第i个和第j个换流站线路上的电阻值，i

【专利技术属性】
技术研发人员：王少林，王刚，张超，王晓磊，曹云峰，李志潭，刘立果，杨金成，张海丽，刘陶，陈琦，刘鸿鹏，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：