一种适用于新能源MMC-MTDC系统的改进下垂控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于新能源MMC

【技术实现步骤摘要】
一种适用于新能源MMC
‑
MTDC系统的改进下垂控制方法


[0001]本专利技术涉及柔性直流输电
，具体涉及一种适用于新能源MMC
‑
MTDC系统的改进下垂控制方法。

技术介绍

[0002]随着全球能源危机的凸显和环境问题的不断恶化，世界各国已经开始由传统化石能源向绿色可再生能源过渡。发展可再生能源已成为许多国家积极应对气候变化的核心内容和推进能源转型的重要战略途径。
[0003]柔性直流输电技术(Voltage
‑
Sourced Converter Based HVDC,VSC
‑
HVDC)可控性强，功率潮流翻转迅速，不受距离限制，无需交流侧提供换相电流。在远距离传输时可实现送端与受端的解耦，减小新能源并网对输电系统的影响。因此，柔性直流输电技术成为新能源接入电网的理想传输方式，其中基于MMC的柔性直流输电技术应用更加广泛。
[0004]传统电压下垂控制的思想类似于交流系统的P
‑
f下垂控制特性。换流站采用下垂控制策略时，直流电压和有功功率之间的关系可以简单的用一条直线来表示，利用这一线性关系对电压和功率进行自动平衡调节，保持MMC
‑
MTDC系统的直流电压稳定。通过下垂系数可以确定定直流电压控制和定有功功率控制在换流站控制中所占比例，当并网功率处于连续剧烈波动时，换流站检测到系统直流电压发生波动，按照一定的规律调整其输出功率的大小使系统达到新的平衡。但传统下垂控制策略存在局限性，即无论换流站剩余直流电压裕度有多大，换流站只能按照其初始预设比例承担不平衡功率或直流电压偏差，导致部分换流站接近直流电压极限运行，对新能源的波动失去调节能力。而且单一的下垂系数很难适应复杂的功率波动工况，无法对潮流变化做出灵活响应，造成直流电压严重偏差。若换流站在偏离额定直流电压的状态下工作，将对换流站设备的安全性和可靠性产生不利影响，进而影响MMC
‑
MTDC系统的运行稳定性。现有下垂控制的改进方法主要集中于两个方面，包括对换流站有功功率
‑
电压曲线的改进设计以及从功率裕度角度对下垂系数进行改进。依据上述两个方面所提出的改进下垂控制都实现了系统在受到扰动时的稳定运行，但是忽略了直流电压偏差在系统中的重要作用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出了一种适用于新能源MMC(模块化多电平换流器)
‑
MTDC系统(多端柔性直流输电系统)的改进下垂控制方法，在传统下垂系数中加入直流电压裕度校正因子，通过直流电压偏差值实时调整换流站运行工作点的直流电压参考值，并利用该参考值实现换流站的直流电压裕度跟踪，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种适用于新能源MMC
‑
MTDC系统的改进下垂控制方法，其特征在于，设共有n个换流站，其中采用下垂控制的换流站有m个，其余n
‑
m个换流站采用定有功功率控制，其中m<n；
[0008]在MMC
‑
MTDC系统正常运行的情况下，采用下垂控制的m个换流站在其参考点(P
ref
,
I
,U
ref
,
I
)运行，P
ref
,
I
和U
ref
,
I
分别为其有功功率参考值和直流电压参考值；
[0009]当MMC
‑
MTDC系统受到扰动时，采用下垂控制的换流站将按其下垂控制系数的比例承担有功功率冗余与直流电压偏差，并自动移动到新的工作点(P
x,i
，U
x,i
)，P
x,i
和U
x,i
分别为m个采用下垂控制换流站的实时有功功率和实时直流电压；
[0010]包括如下步骤：
[0011]S1、系统处于正常运行时，确定采用下垂控制的换流站的直流电压参考值U
ref
,
I
和有功功率参考值P
ref,I
，得到下垂系数k
i
与直流电压参考值U
ref,I
和有功功率参考值P
ref,I
的关系式；
[0012]S2、系统处于扰动工况时，计算采用下垂控制的换流站的直流电压裕度M
i
；
[0013]S3、系统处于扰动工况时，计算采用下垂控制的换流站的直流电压参考值U
re,I
；
[0014]S4、根据S2和S3求解得到的直流电压裕度M
i
和直流电压参考值U
re,I
进一步求解得到直流电压裕度校正因子ζ
i
；
[0015]S5、根据S4求解得到的直流电压裕度校正因子ζ
i
对固定下垂系数k
i
进行修正，得到改进后的下垂系数k
i
′
；
[0016]S6、利用改进后的下垂系数k
i
′
更新直流电压裕度M
i
跟踪下垂控制，通过直流电压裕度M
i
实时跟踪系统直流电压U
x,i
。
[0017]进一步地，在S1中，下垂系数k
i
与换流站直流电压参考值和有功功率参考值的关系式为：
[0018]U
x,i
＝
‑
k
i
(P
x,i
‑
P
ref,I
)+U
ref,I
；
ꢀꢀ
(1)
[0019]进一步地，在S2中，直流电压裕度M
i
为：
[0020]M
i
＝ψ
i
‑
(U
x，i
‑
U
dcn，i
)；
ꢀꢀ
(2)
[0021]其中，ψ
i
为电压裕度限幅系数，ψ
i
为换流站额定电压的5％～10％；U
dcn,i
为换流站的额定电压；U
x,i
‑
U
dcn,i
表示换流站的直流电压偏差。
[0022]进一步地，在S3中，系统处于扰动工况时，直流电压参考值U
re,I
为：
[0023]U
re,I
＝U
dcn,i
‑
(M
i
/λ
i
)；
ꢀꢀ
(3)
[0024]直流电压参考值U
re,I
随着实时直流电压U
x,i
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于新能源MMC
‑
MTDC系统的改进下垂控制方法，其特征在于，设共有n个换流站，其中采用下垂控制的换流站有m个，其余n
‑
m个换流站采用定有功功率控制，其中m＜n；在MMC
‑
MTDC系统正常运行的情况下，采用下垂控制的m个换流站在其参考点(P
ref，I
，U
ref，I
)运行，P
ref，I
和U
ref，I
分别为其有功功率参考值和直流电压参考值；当MMC
‑
MTDC系统受到扰动时，采用下垂控制的换流站将按其下垂控制系数的比例承担有功功率冗余与直流电压偏差，并自动移动到新的工作点(P
x，i
，U
x，i
)，P
x，i
和U
x，i
分别为m个采用下垂控制换流站的实时有功功率和实时直流电压；包括如下步骤：S1、系统处于正常运行时，确定采用下垂控制的换流站的直流电压参考值U
ref，I
和有功功率参考值P
ref，I
，得到下垂系数k
i
与直流电压参考值U
ref，I
和有功功率参考值P
ref，I
的关系式；S2、系统处于扰动工况时，计算采用下垂控制的换流站的直流电压裕度M
i
；S3、系统处于扰动工况时，计算采用下垂控制的换流站的直流电压参考值U
re，I
；S4、根据S2和S3求解得到的直流电压裕度M
i
和直流电压参考值U
re，I
进一步求解得到直流电压裕度校正因子ζ
i
；S5、根据S4求解得到的直流电压裕度校正因子ζ
i
对固定下垂系数k
i
进行修正，得到改进后的下垂系数k
i
′
；S6、利用改进后的下垂系数k
i
′
更新直流电压裕度M
i
跟踪下垂控制，通过直流电压裕度M
i
实时跟踪系统直流电压U
x，i
。2.根据权利要求1所述的一种适用于新能源MMC
‑
MTDC系统的改进下垂控制方法，其特征在于，在所述S1中，下垂系数k
i
与换流站直流电压参考值和有功功率参考值的关系式为：U
x，i
＝
‑
k
i
(P
x，i
‑
P
ref，I
)+U
ref，I
；
ꢀꢀ
(1)。3.根据权利要求1所述的一种适用于新能源MMC
‑
MTDC系统的改进下垂控制方法，其特征在于，在所述S2中，直流电压裕度M
i
为：M
i
＝ψ
i
‑
(U
x，i
‑
U
dcn，i
)；
ꢀꢀ
(2)其中，ψ
i
为电压裕度限幅系数，ψ
i
为换流站额定电压的5％～10％；U
dcn，i
为换流站的额定...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋汶秦，杨婷婷，柴文博，刘永成，王海亮，王著秀，赵玲霞，赵春娟，杨茜，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：