一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法及系统，包括：对新能源电场孤岛接入换流站的正极闭锁信号、负极闭锁信号、正极直流端口电压和负极直流端口电压进行实时监测，并根据监测结果判断盈余功率问题的类型；根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入组数进行动态调整，直至直流系统故障穿越成功。采用本发明专利技术的交流耗能装置调节方法能够根据其所在其换流站的电气量自动计算并调整交流耗能装置投入组数，解决了站外信息传送不准确导致的柔性直流系统故障穿越失败的问题；而且实现了柔性直流系统的低扰动故障穿越，因此可以广泛应用于柔性直流输电领域。领域。领域。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法及系统，属于柔性直流输电领域。

技术介绍

[0002]大容量柔性直流系统不仅可发挥柔性直流在新能源开发、利用上的技术优势，而且可实现多电源供电和多落点受电，有效平抑新能源的功率波动并提供更好的通路冗余性和供电可靠性，构成多种形态能源灵活互补的能源互联网。
[0003]新能源电场孤岛接入柔性直流系统的典型接线示意图如图1所示。新能源电场孤岛接入柔性直流系统时，由于柔性直流系统故障后电压、电流发展速度和通过交流安控装置切除新能源机组时间匹配困难，特别是在新能源孤岛满功率接入条件下，任何交直流故障都可能引起柔性直流系统的暂时性盈余功率，进而导致柔性直流系统因为过压过流而瘫痪。根据柔性直流系统盈余功率的特征，柔性直流系统的盈余功率问题可分为第一类和第二类盈余功率问题。其中，第一类盈余功率问题的主要特征为换流站过流，主要由送端换流站闭锁引发；第二类盈余功率问题的主要特征为直流端口过压，主要由受端交流电网故障、受端换流站闭锁等故障引发。
[0004]为了实现新能源电场孤岛接入柔性直流系统的故障穿越，在所有新能源电场孤岛接入的送端换流站配置了交流耗能装置，典型交流耗能装置的接线示意图如图2所示。现有交流耗能装置的控制方法为：1、针对第一类盈余功率问题，根据送端换流站的极闭锁信号以及故障极上网功率，投入与盈余功率相匹配的交流耗能装置，根据新能源切机信号退出对应组数的交流耗能装置；2、针对第二类盈余功率问题，考虑到通信系统通常来不及将盈余功率信息传递到送端，因此根据送端换流站的直流端口过压特征和过压极上网功率，投入与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置，根据直流过压返回信号退出交流耗能装置。
[0005]然而，现有技术中的交流耗能装置控制方法主要存在如下问题：1、针对送端换流站故障导致的盈余功率问题，该控制方法依赖于新能源切机对应的开关变位信息，不仅带来通信系统的额外投资，而且当新能源切机对应的开关变位信息不准确时，错误的盈余功率信息将导致柔性直流系统故障穿越失败。2、针对受端故障导致的盈余功率问题，当柔性直流系统上网功率较大而盈余功率较小时，与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置全部投入，给柔性直流系统和受端交流电网造成较大的扰动。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法及系统，其能够解决上述现有控制方法存在的问题，是一种经济性好的、扰动小的柔性直流系统故障穿越方案。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0008]一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法，其包括以下步骤：
[0009]对新能源电场孤岛接入换流站的正极闭锁信号、负极闭锁信号、正极直流端口电压和负极直流端口电压进行实时监测，并根据监测结果判断盈余功率问题的类型；
[0010]根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。
[0011]进一步，根据监测结果判断盈余功率问题类型的方法，包括：
[0012]若换流站i的正极闭锁信号或负极闭锁信号B
ij
从0突变到1，则判断为第一类盈余功率问题；
[0013]若在时段Δt
d
内的任意时刻，换流站i的正极实测直流端口电压或负极实测直流端口电压U
ij
大于交流耗能装置投入阈值电压U
in
，则判断为第二类盈余功率问题，其中，j＝1,2；1表示正极，2表示负极。
[0014]进一步，所述根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功的方法，包括：
[0015]若所述类型为第一类盈余功率问题，则根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的第一初始投入组数，并根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对第一初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功；
[0016]若所述类型为第二类盈余功率问题，则根据当前盈余功率、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率和故障前过压极上网功率计算交流耗能装置的第二初始投入组数，并根据本换流站过压极的实测直流端口电压对第二初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。
[0017]进一步，所述第一类盈余功率问题中，根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的第一初始投入组数的方法，包括：
[0018]根据故障发生前换流站i正极和负极的初始有功功率P
0ij
、换流站i正极和负极的额定有功功率P
Nij
、换流站i的正极和负极闭锁信号B
ij
，计算得到初始盈余功率ΔP
i0
；
[0019]根据初始盈余功率ΔP
i0
和换流站i单组交流耗能装置消耗的额定有功功率P
cNi
，计算得到交流耗能装置的第一初始投入组数N
i0
。
[0020]进一步，所述根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对第一初始投入组数进行动态调整的方法，包括：
[0021]交流耗能装置投入或退出操作执行后，
[0022]首先，判断换流站i健全极的实测直流端口电压和实测有功功率是否满足各预设交流耗能装置条件：若满足投单组交流耗能装置条件，则每隔时段Δt
c
交流耗能装置投入组数增加1组；若满足退单组交流耗能装置条件，则每隔时段Δt
c
交流耗能装置投入组数减少1组；否则保持当前状态；
[0023]然后，判断当前时刻是否到达t0+Δt1时刻：若未到达，则重复上一步骤；若到达该时刻，则将换流站i的交流耗能装置投入组数清零，且将正极或负极闭锁信号清零，其中，t0是第1组交流耗能装置初始投入时刻，Δt1为交流耗能装置最长允许投入时段。
[0024]进一步，所述投单组交流耗能装置条件为：在时段Δt
c
内的任意时刻，换流站i健
全极的实测直流端口电压大于交流耗能装置投入阈值电压和直流电压偏差之差，或换流站i健全极的实测有功功率超过其允许过负荷功率；
[0025]所述退单组交流耗能装置条件为：在时段Δt
c
内的任意时刻，换流站i健全极的实测直流端口电压低于稳态最高直流电压，且预估退出单组交流耗能装置后换流站i健全极的上网功率小于换流站i健全极的额定有功功率。
[0026]所述根据当前盈余功率、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率和故障前过压极上网功率计算交流耗能装置的第二初始投入组数的方法，包括：
[0027]根据换流站i过压极的实测直流端口电压U
ij...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法，其特征在于包括以下步骤：对新能源电场孤岛接入换流站的正极闭锁信号、负极闭锁信号、正极直流端口电压和负极直流端口电压进行实时监测，并根据监测结果判断盈余功率问题的类型；根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。2.如权利要求1所述的一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法，其特征在于：根据监测结果判断盈余功率问题类型的方法，包括：若换流站i的正极闭锁信号或负极闭锁信号B
ij
从0突变到1，则判断为第一类盈余功率问题；若在时段Δt
d
内的任意时刻，换流站i的正极实测直流端口电压或负极实测直流端口电压U
ij
大于交流耗能装置投入阈值电压U
in
，则判断为第二类盈余功率问题，其中，j＝1,2；1表示正极，2表示负极。3.如权利要求1所述的一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法，其特征在于：所述根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功的方法，包括：若所述类型为第一类盈余功率问题，则根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的第一初始投入组数，并根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对第一初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功；若所述类型为第二类盈余功率问题，则根据当前盈余功率、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率和故障前过压极上网功率计算交流耗能装置的第二初始投入组数，并根据本换流站过压极的实测直流端口电压对第二初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。4.如权利要求3所述的一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法，其特征在于：所述第一类盈余功率问题中，根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的第一初始投入组数的方法，包括：根据故障发生前换流站i正极和负极的初始有功功率P
0ij
、换流站i正极和负极的额定有功功率P
Nij
、换流站i的正极和负极闭锁信号B
ij
，计算得到初始盈余功率ΔP
i0
；根据初始盈余功率ΔP
i0
和换流站i单组交流耗能装置消耗的额定有功功率P
cNi
，计算得到交流耗能装置的第一初始投入组数N
i0
。5.如权利要求3所述的一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法，其特征在于：所述根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对第一初始投入组数进行动态调整的方法，包括：交流耗能装置投入或退出操作执行后，首先，判断换流站i健全极的实测直流端口电压和实测有功功率是否满足各预设交流耗能装置条件：若满足投单组交流耗能装置条件，则每隔时段Δt
c
交流耗能装置投入组数增加1组；若满足退单组交流耗能装置条件，则每隔时段Δt
c
交流耗能装置投入组数减少1组；否则保持当前状态；然后，判断当前时刻是否到达t0+Δt1时刻：若未到达，则重复上一步骤；若到达该时刻，
则将换流站i的交流耗能装置投入组数清零，且将正极或负极闭锁信号清零，其中，t0是第1组交流耗能装置初始投入时刻，Δt1为交流耗能装置最长允许投入时段。6.如权利要求5所述的一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法，其特征在于：所述投单组交流耗能装置条件为：在时段Δt
c
内的任意时刻，换流站i健全极的实测直流端口电压大于交流耗能装置投入阈值电压和直流电压偏差之差，或换流站i健全极的实测有功功率超过其允许过负荷功率；所述退单组交流耗能装置条件为：在时段Δt
c
内的任意时刻，换流站i健全极的实测直流端口电压低于稳态最高直流电压，且预估退出单组交流耗能装置后换流站i健全极的上网功率小于换流...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭铭群，李敬如，梅念，董力通，王海猷，佟宇梁，陈钊，史原通，邹格，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：