一种适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法技术方案

一种适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法，以柔性直流输电系统稳定运行为目标，基于柔性直流输电直流部分的耗能电阻装置，将传统耗能电阻分为多个可独立投入并控制的模块，将送端换流站馈入柔性直流输电系统的盈余功率消耗掉，即消耗因柔性直流输电受端不同故障类型所导致的不平衡功率，且利用柔性直流输电系统直流侧的作为卸荷电阻的耗能电阻对受端电网不同故障进行移植，可以防止因通信系统故障造成的过流事故，达到柔性直流输电系统稳定的目的，提高区域电力系统在故障发生时的安全及稳定。的安全及稳定。的安全及稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法


[0001]本专利技术涉及电力系统功率控制
，具体涉及一种适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法。

技术介绍

[0002]由于新能源发电的随机性和不确定性，对电力系统中新能源外送带来了困难。柔性直流输电技术克服了传统直流输电技术的固有问题，可以实现多能源汇集和换流站互联，为多种形式的大规模清洁能源发电提供了消纳及联网方案，实现广域大范围内能源资源的互补优化配置、高比例清洁能源电力的可靠接入以及现有电力系统运行稳定性的提升。
[0003]新能源出力波动大，波动持续时间长，存在季节性偏差，年/月不确定性强。长时间尺度的平衡难度大、保供压力大。新能源出力波动大使得电力供应紧张和弃风弃光问题同时存在。新能源低出力时段，电力系统需要高可靠出力电源实现电力平衡；新能源高出力时段则给电力系统的消纳、安全和储能技术带来了巨大的挑战。新型电力系统对灵活调节资源和安全稳定支撑能力提出了更高的要求。据预测，未来电网需要配置当前4倍的灵活性资源，灵活性资源结构将从燃煤、燃气电厂为主逐步转向电池储能、需求侧响应以及抽蓄。未来电网必须具备维持电力系统同步运行的基本条件，如动态电压支撑、转动惯量、动态备用容量等，以及新的电力系统安全稳定手段。
[0004]而送端(电源侧)电网网架薄弱，缺少甚至没有常规同步机电源支撑，只能采用柔性直流，受端电网多直流集中馈入导致的安全稳定风险突出时，适合采用柔性直流。柔性直流输电受端电网为交流系统，发生对称故障及不对称故障的概率较高，且不同故障的过渡电阻不同也会对柔性直流输电的直流电压产生影响，即柔性直流输电受端易发生瞬时故障造成暂态功率突降的情况，另外现有柔性直流输电受端电网的控制方案多依赖于通信系统设备，通信系统故障也会造成过流事故，所以在柔性直流输电系统的换流站直流侧安放耗能电阻是对暂态有功功率最好的消纳方法之一。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法，考虑到柔性直流输电受端易发生瞬时故障造成暂态功率突降的情况，受端一般为与柔性直流输电的交流系统，容易发生故障。以柔性直流输电系统稳定运行为目标，基于柔性直流输电直流部分的耗能电阻装置，将传统耗能电阻分为多个可独立投入并控制的模块，设置各耗能电阻的子模块阻值相同，将送端换流站馈入柔性直流输电系统的盈余功率消耗掉，使得盈余功率在柔性直流输电的单端系统中即耗散掉，即消耗因柔性直流输电受端不同故障类型所导致的不平衡功率，且利用柔性直流输电系统直流侧的作为卸荷电阻的耗能电阻对受端电网不同故障进行移植，该方式快于传统的依赖于通信系统的控制结构优化系统的方法，可以防止因通信系统故障造成的过流事故，达到柔
性直流输电系统稳定的目的，提高区域电力系统在故障发生时的安全及稳定。
[0006]本专利技术采用如下的技术方案。
[0007]一种适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法，包括以下步骤：
[0008]根据确定的柔性直流输电系统的电压等级与输送功率类型确定换流站盈余有功功率P1，进而结合确定的受端换流站故障类型得到最大所需耗能电阻值R；
[0009]根据最大所需耗能电阻值R来分组投切耗能电阻。
[0010]优选地，确定柔性直流输电系统的电压等级与输送功率类型的方法包括：
[0011]构建柔性直流输电系统的网侧换流站的拓扑结构图，以此确定柔性直流输电系统的输送功率以及电压等级；
[0012]确定受端换流站故障类型的方法，包括：
[0013]根据柔性直流输电系统的故障电流，以此确定柔性直流输电系统的受端换流站故障类型。
[0014]优选地，根据柔性直流输电系统的电压等级与输送功率确定换流站盈余有功功率P1的方法，包括：
[0015]通过瞬时功率理论，三相静止坐标系下柔性直流输电系统的交流外网系统向MMC换流站发出的输送功率P
s
由下式所示：
[0016]P
s
＝u
sa
i
sa
+u
sb
i
sb
+u
sc
i
sc
[0017]u
sa u
sb u
sc
分别为柔性直流输电系统的对应于电压等级的换流站三相电压，i
sa i
sb i
sc
分别为柔性直流输电系统的对应于电压等级的换流站三相电流，经过同步旋转坐标变换后，在系统稳定运行的状态下，将输送功率P
s
转化为由下式所示：
[0018][0019]u
sd
为同步旋转坐标变换后的d轴电压，i
sd
为同步旋转坐标变换后的d轴电流；由下式确定换流站盈余有功功率P1:
[0020]P
s
‑
P
ref
＝P1[0021]其中P
ref
为对柔性直流输电系统预设的参考功率。
[0022]优选地，结合确定的受端换流站故障类型得到最大所需耗能电阻值R的方法，包括：在受端换流站故障类型中的对称故障以及非对称故障期间获取最大压降值，用该最大压降值的平方除以换流站盈余有功功率P1所得商值作为最大所需耗能电阻值R。
[0023]优选地，根据最大所需耗能电阻值R来分组投切耗能电阻的方法，包括：根据最大所需耗能电阻值R在柔性直流输电系统的直流侧投入相应组数且阻值相同的耗能电阻R1...R
n
，n为组数，计算第j组的耗能电阻R
j
的取值为下式所示：
[0024][0025]1/R1+1/R2+....+1/R
n
＝1/R
[0026]其中，n为组数，j是取值从1到n的正整数，U
dcmax
为在受端换流站故障类型中的对称故障以及非对称故障期间获取的最大压降值，P1为换流站盈余有功功率。组数可以按照具体要求来设定，耗能电阻之间是并联的且整体同柔性直流输电系统的直流侧串联的。
[0027]一种适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制装置，包括：
[0028]确定模块，其用于根据确定的柔性直流输电系统的电压等级与输送功率类型确定换流站盈余有功功率P1，进而结合确定的受端换流站故障类型得到最大所需耗能电阻值R；
[0029]分组模块，其用于根据最大所需耗能电阻值R来分组投切耗能电阻。
[0030]优选地，确定模块还用于构建柔性直流输电系统的网侧换流站的拓扑结构图，以此确定柔性直流输电系统的输送功率以及电压等级；用于根据柔性直流输电系统的故障电流，以此确定柔性直流输电系统的受端换流站故障类型。
[0031]优选地，确定模块还用于通过瞬时功率理论，三相静止坐标系下柔性直流输电系统的交流外网系统向MMC换流站发出的输送功率P
s
由下式所示：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据确定的柔性直流输电系统的电压等级与输送功率类型确定换流站盈余有功功率P1，进而结合确定的受端换流站故障类型得到最大所需耗能电阻值R；根据最大所需耗能电阻值R来分组投切耗能电阻。2.根据权利要求1所述的适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法，其特征在于，确定柔性直流输电系统的电压等级与输送功率类型的方法包括：构建柔性直流输电系统的网侧换流站的拓扑结构图，以此确定柔性直流输电系统的输送功率以及电压等级；确定受端换流站故障类型的方法，包括：根据柔性直流输电系统的故障电流，以此确定柔性直流输电系统的受端换流站故障类型。3.根据权利要求1所述的适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法，其特征在于，根据柔性直流输电系统的电压等级与输送功率确定换流站盈余有功功率P1的方法，包括：通过瞬时功率理论，三相静止坐标系下柔性直流输电系统的交流外网系统向MMC换流站发出的输送功率P
s
由下式所示：P
s
＝u
sa
i
sa
+u
sb
i
sb
+u
sc
i
sc
u
sa u
sb u
sc
分别为柔性直流输电系统的对应于电压等级的换流站三相电压，i
sa i
sb i
sc
分别为柔性直流输电系统的对应于电压等级的换流站三相电流，经过同步旋转坐标变换后，在系统稳定运行的状态下，将输送功率P
s
转化为由下式所示：u
sd
为同步旋转坐标变换后的d轴电压，i
sd
为同步旋转坐标变换后的d轴电流；由下式确定换流站盈余有功功率P1:P
s
‑
P
ref
＝P1其中P
ref
为对柔性直流输电系统预设的参考功率。4.根据权利要求3所述的适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法，其特征在于，结合确定的受端换流站故障类型得到最大所需耗能电阻值R的方法，包括：在受端换流站故障类型中的对称故障以及非对称故障期间获取最大压降值，用该最大压降值的平方除以换流站盈余有功功率P1所得商值作为最大所需耗能电阻值R。5.根据权利要求4所述的适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制方法，其特征在于，根据最大所需耗能电阻值R来分组投切耗能电阻的方法，包括：根据最大所需耗能电阻值R在柔性直流输电系统的直流侧投入相应组数且阻值相同的耗能电阻R1...R
n
，n为组数，计算第j组的耗能电阻R
j
的取值为下式所示：1/R1+1/R2+....+1/R
n
＝1/R
其中，n为组数，j是取值从1到n的正整数，U
dcmax
为在受端换流站故障类型中的对称故障以及非对称故障期间获取的最大压降值，P1为换流站盈余有功功率。6.一种适用于柔性直流输电系统的暂态有功功率控制装置，其特征在于，包括：确定模块，其用于根据确定的柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，陈伟东，李家珏，张强，孙俊杰，徐建源，李欣蔚，袁鹏，张晓珩，曾辉，刘宛菘，贾祺，张庭齐，王聪颖，
申请(专利权)人：沈阳工业大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：