一种直流配网混合协同备自投控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直流配网混合协同备自投控制方法和系统，当主变故障时，直流备自投设备迅速闭锁并向交流备自投设备发出直流备自投设备闭锁指令，避免配网设备受到二次冲击，当10kV变电站单一交流母线的可转供能力大于或等于10kV变电站全部交流负荷时，柔性直流换流阀切换为恒频恒压控制策略，在故障主变恢复运行时，柔性直流换流阀采用柔性系统并网检同期运行，当10kV变电站单一交流母线的可转供能力小于10kV变电站全部交流负荷时，柔性直流换流阀切换为定有功无功控制策略。解决了现有技术缺少用于避免单端柔性直流换流阀优先于10kV交流备自投动作造成10kV交流备自投检无压失效的交直流混合协同备自投策略的技术问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种直流配网混合协同备自投控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种直流配网混合协同备自投控制方法和系统。

技术介绍

[0002]直流配电网系统通过多个换流站形成自动转供网络，是交流电网的有力补充和支撑。10kV交流母线一般通过110kV线路经过传统110kV交流变压器降压实现，如图4所示的单端换流站接入110kV变电站电气接线图，两回110kV线路Line1和Line2表示，采用单母分段接线，变电站内两回110kV变压器用T#1和T#2表示，10kV交流母线采用单母分段形式，单端柔性直流换流阀VSC接入10kV交流I段母线，分段开关100和分段开关500处于热备用状态。单端柔性直流换流阀VSC具备双向控制能力，既可以从10kV交流I段母线吸收功率，也可以为10kV交流I段母线提供电压支持，是变电站内潜在的频率和电压可控电源。由于变电站内10kV交流备自投需要经过动作时间后动作，若单端柔性直流换流阀优先于10kV交流备自投动作，则会造成10kV交流备自投检无压失效。因此，需要充分考虑交流备自投和直流备自投的混合协同逻辑，避免单端柔性直流换流阀优先于10kV交流备自投动作造成10kV交流备自投检无压失效。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种直流配网混合协同备自投控制方法和系统，用于解决现有技术缺少用于避免单端柔性直流换流阀优先于10kV交流备自投动作造成10kV交流备自投检无压失效的交直流混合协同备自投策略的技术问题。
[0004]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种直流配网混合协同备自投控制方法，包括：
[0005]在10kV柔性直流配电系统接入110kV变电站的电网中，当两回线路的变压器处于一台主变检修，另一台主变故障的状态时，直流备自投设备迅速闭锁并向交流备自投设备发出直流备自投设备闭锁指令；
[0006]直流备自投设备检测10kV变电站单一交流母线的可转供能力PI；
[0007]当可转供能力PI大于或等于10kV变电站全部交流负荷PL时，10kV柔性直流换流阀切换为恒频恒压控制策略，10kV变电站单一交流母线的电压控制模式为：
[0008][0009]10kV变电站单一交流母线的频率控制模式为：
[0010][0011]其中，U
sref
为10kV变电站单一交流母线的电压控制指令值，U
s
‑
ac
为传统10kV交流母线电压，U
s
‑
dc
为10kV柔性直流换流阀采用恒频恒压控制策略的电压指令值，T
#1
和T
#2
分别为两回110kV变压器的第一个变压器和第二个变压器，f
sref
为10kV变电站单一交流母线的频
率控制指令值，f
s
‑
ac
为传统10kV交流母线频率，f
s
‑
dc
为10kV柔性直流换流阀采用恒频恒压控制策略的频率指令值；
[0012]在故障主变恢复运行时，10kV柔性直流换流阀采用柔性系统并网检同期运行，10kV柔性直流换流阀切换为定直流电压控制策略或定有功无功控制策略；
[0013]当可转供能力PI小于10kV变电站全部交流负荷PL时，10kV柔性直流换流阀切换为定有功无功控制策略，10kV变电站单一交流母线的电压控制模式为：
[0014][0015]10kV变电站单一交流母线的频率控制模式为：
[0016][0017]其中，VSC为10kV柔性直流换流阀。
[0018]可选地，10kV柔性直流换流阀采用柔性系统并网检同期运行时，采用动态功率控制策略，动态功率控制策略为：
[0019][0020]其中，U
dcref
为10kV柔性直流换流阀直流电压控制指令值，Ud
*c
为给定的参考直流电压值，k
p
为动态功率控制策略的下垂系数，k
i
为动态功率控制策略的功率系数，P
i
为换流阀传输的功率，P
ref
为给定的功率参考指令。
[0021]可选地，动态功率控制策略的下垂系数的约束条件为：
[0022][0023]其中，U
dcmax
为10kV柔性直流换流阀的实际直流电压最大值，ΔP
imax
为10kV柔性直流换流阀单次调节最大功率误差。
[0024]可选地，恒频恒压控制策略包括：
[0025]将10kV变电站单一交流母线频率输入采样/保持器，得到参考频率，将10kV变电站单一交流母线的参考角度输入采样/保持器，得到得到初始角度；
[0026]将参考频率和初始角度输入弧度斜坡发生器，得到运行参考时间角度；
[0027]将运行参考时间角度输入第一dq/abc变换器，得到d轴电压分量和q轴电压分量；
[0028]将10kV变电站单一交流母线电压输入采样/保持器，得到参考电压，将参考电压和d轴电压分量作差后输入第一PI控制器，得到电流内环d轴参考电流；
[0029]将10kV变电站单一交流母线的三相交流实际电流值和运行参考时间角度输入abc/dq变换器，得到d轴电流分量和q轴电流分量；
[0030]将电流内环d轴参考电流和d轴电流分量作差后输入第二PI控制器，得到第一输出，将第一输出叠加d轴电压分量后与q轴电流分量作差，得到d轴参考电压值；
[0031]将q轴电流分量与电流内环q轴参考电流作差后输入第三PI控制器，得到第二输
出，将q轴电压分量减去第二输出和d轴电流分量，得到q轴参考电压值；
[0032]将d轴参考电压值和q轴参考电压值输入第二dq/abc变换器，对第二dq/abc变换器的输出进行信号调制，输出调制信号。
[0033]可选地，信号调制为NLM调制。
[0034]本专利技术第二方面提供了一种直流配网混合协同备自投控制系统，包括：
[0035]闭锁模块，用于在10kV柔性直流配电系统接入110kV变电站的电网中，当两回线路的变压器处于一台主变检修，另一台主变故障的状态时，控制直流备自投设备迅速闭锁并向交流备自投设备发出直流备自投设备闭锁指令；
[0036]检测模块，用于通过直流备自投设备检测10kV变电站单一交流母线的可转供能力PI；
[0037]第一控制模式切换模块，用于当可转供能力PI大于或等于10kV变电站全部交流负荷PL时，10kV柔性直流换流阀切换为恒频恒压控制策略，10kV变电站单一交流母线的电压控制模式为：
[0038][0039]10kV变电站单一交流母线的频率控制模式为：
[0040][0041]其中，U
sref
为10kV变电站单一交流母线的电压控制指令值，U
s
‑
ac
为传统10kV交流母线电压，U...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流配网混合协同备自投控制方法，其特征在于，包括：在10kV柔性直流配电系统接入110kV变电站的电网中，当两回线路的变压器处于一台主变检修，另一台主变故障的状态时，直流备自投设备迅速闭锁并向交流备自投设备发出直流备自投设备闭锁指令；直流备自投设备检测10kV变电站单一交流母线的可转供能力PI；当可转供能力PI大于或等于10kV变电站全部交流负荷PL时，10kV柔性直流换流阀切换为恒频恒压控制策略，10kV变电站单一交流母线的电压控制模式为：10kV变电站单一交流母线的频率控制模式为：其中，U
sref
为10kV变电站单一交流母线的电压控制指令值，U
s
‑
ac
为传统10kV交流母线电压，U
s
‑
dc
为10kV柔性直流换流阀采用恒频恒压控制策略的电压指令值，T
#1
和T
#2
分别为两回110kV变压器的第一个变压器和第二个变压器，f
sref
为10kV变电站单一交流母线的频率控制指令值，f
s
‑
ac
为传统10kV交流母线频率，f
s
‑
dc
为10kV柔性直流换流阀采用恒频恒压控制策略的频率指令值；在故障主变恢复运行时，10kV柔性直流换流阀采用柔性系统并网检同期运行，10kV柔性直流换流阀切换为定直流电压控制策略或定有功无功控制策略；当可转供能力PI小于10kV变电站全部交流负荷PL时，10kV柔性直流换流阀切换为定有功无功控制策略，10kV变电站单一交流母线的电压控制模式为：10kV变电站单一交流母线的频率控制模式为：其中，VSC为10kV柔性直流换流阀。2.根据权利要求1所述的直流配网混合协同备自投控制方法，其特征在于，10kV柔性直流换流阀采用柔性系统并网检同期运行时，采用动态功率控制策略，动态功率控制策略为：其中，U
dcref
为10kV柔性直流换流阀直流电压控制指令值，为给定的参考直流电压值，k
p
为动态功率控制策略的下垂系数，k
i
为动态功率控制策略的功率系数，P
i
为换流阀传输的功率，P
ref
为给定的功率参考指令。3.根据权利要求2所述的直流配网混合协同备自投控制方法，其特征在于，动态功率控
制策略的下垂系数的约束条件为：其中，U
dcmax
为10kV柔性直流换流阀的实际直流电压最大值，ΔP
imax
为10kV柔性直流换流阀单次调节最大功率误差。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的直流配网混合协同备自投控制方法，其特征在于，恒频恒压控制策略包括：将10kV变电站单一交流母线频率输入采样/保持器，得到参考频率，将10kV变电站单一交流母线的参考角度输入采样/保持器，得到得到初始角度；将参考频率和初始角度输入弧度斜坡发生器，得到运行参考时间角度；将运行参考时间角度输入第一dq/abc变换器，得到d轴电压分量和q轴电压分量；将10kV变电站单一交流母线电压输入采样/保持器，得到参考电压，将参考电压和d轴电压分量作差后输入第一PI控制器，得到电流内环d轴参考电流；将10kV变电站单一交流母线的三相交流实际电流值和运行参考时间角度输入abc/dq变换器，得到d轴电流分量和q轴电流分量；将电流内环d轴参考电流和d轴电流分量作差后输入第二PI控制器，得到第一输出，将第一输出叠加d轴电压分量后与q轴电流分量作差，得到d轴参考电压值；将q轴电流分量与电流内环q轴参考电流作差后输入第三PI控制器，得到第二输出，将q轴电压分量减去第二输出和d轴电流分量，得到q轴参考电压值；将d轴参考电压值和q轴参考电压值输入第二dq/abc变换器，对第二dq/abc变换器的输出进行信号调制，输出调制信号。5.根据权利要求4所述的直流配网混合协同备自投控制方法，其特征在于，信号调制为NLM调制。6.一种直流配网混合协同备自投控制系统，其特征在于，包括：闭锁模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尧，唐捷，刘仁亮，杨凯帆，赖嘉源，夏子鹏，谢天权，张瀚文，王恒驰，麦中一，陈嘉徽，房卫，林子健，冯宇浩，梁智豪，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：