【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统稳定分析与控制领域，尤其涉及一种孤岛经柔直系统外送的受端故障穿越控制方法、装置。
技术介绍
1、以风电和光伏为代表的新能源主要分布在远离负荷中心的远海及西部地区，柔性直流输电因其灵活可调等优点成为新能源输电的重要选择，基于模块化多电平换流器的柔性直流电输送，因更有利于远距离高压直流输电而备受关注。
2、在基于模块化多电平换流器的柔性直流电输送系统中，受端电网的单一短路故障易造成柔直系统的功率不平衡，引起柔直系统过电压问题。具体而言，随着直流电压等级越来越高，因柔直系统承受由受端电网发生短路故障，引发柔直系统送端和受端之间的功率不平衡，造成直流过电压问题。而直流过电压问题会引起柔直系统保护，进而造成直流闭锁或停运。
3、现有技术中，柔直系统的保护措施，采用的方案是在交直流侧投切耗能电阻的方法，但是这种方法经济性差，容易造成系统不稳定。
4、因此，急需一种新能源孤岛经柔直外送系统的受端故障穿越协调控制方案，充分调动柔直系统自身的故障穿越能力，防止直流闭锁或者系统停运，实现在系统故障下保持平稳运行，避免对电网造成巨大不良影响。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术提供一种孤岛经柔直系统外送的受端故障穿越控制方法、装置，通过不断更新计算彼此相关联的三个参数，柔直系统中投入使用的子模块、输入的最大平均运行功率和最大功率，由此控制柔直系统的电压保持在安全电压之内，避免因受端电网短时故障造成柔直系统的直流闭锁和停运，同时，减少柔直系
2、技术方案：本专利技术提供一种孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，包括：受端电网发生短路故障后，当柔直系统的直流电压达到预警安全阈值时，进行故障穿越控制；将直流电压与柔直系统中的送端换流模块和受端换流模块的子模块进行解耦，计算柔直系统中切出的子模块数量；所述子模块，用于交流电和直流电之间的相互转换；根据将子模块切出后柔直系统中投入使用的子模块数量，计算在柔直系统安全运行情况下，输入柔直系统的最大平均运行功率和最大功率；按照计算得到的最大平均运行功率和最大功率，降低孤岛的输出功率；受端电网的短路故障清除时，结束故障穿越控制，柔直系统中投入使用的子模块数量增加。
3、具体的，在受端电网发生短路故障后，柔直系统的直流电压达到第一安全阈值，记录对应的时刻t1，之后柔直系统的直流电压上升到第二安全阈值时，记录对应的时刻t2，并进行故障穿越控制。
4、具体的，在直流电压与柔直系统中的子模块进行解耦的过程中，需满足子模块电容电压与直流电压之间存在单调性条件，且子模块电容电压与直流电压维持在安全电压之下。
5、具体的，单调性条件，和子模块电容电压与直流电压维持在安全电压之下，通过如下公式进行条件限制：
6、
7、其中，n表示将子模块切出后柔直系统中单相桥臂上投入使用的子模块数量，udc(t)表示t时刻柔直系统的直流电压，uc(t)表示t时刻子模块的电容电压，s(t)表示t时刻单个换流模块投入使用的子模块数量，ks表示解耦系数，pin表示在柔直系统安全运行情况下输入的最大功率，c表示柔直系统中投入使用的所有子模块的等效电容，udcn和ucn分别表示柔直系统直流电压和子模块电容电压的额定值，kdc表示柔直系统的直流电压耐压系数，u’dc(t)表示t时刻柔直系统的直流电压转换率，modu(x)表示对x向下取整，s(t)min表示单个换流模块投入使用的子模块数量的最小值。
8、具体的，根据故障总时长过程中柔直系统中切出的子模块数量，计算子模块切出后柔直系统中投入使用的最大子模块数量，计算输入柔直系统的最大平均运行功率和最大功率。
9、具体的，所述最大平均运行功率ps，采用如下公式进行计算：
10、
11、其中，csm表示子模块的电容，uc3表示子模块电容的最大承受电压，t表示故障总时长。
12、具体的，所述最大功率pin，采用如下公式进行计算：
13、
14、其中，uc2表示t2时刻子模块的电容电压，t3表示故障清除时刻。
15、具体的，故障穿越控制的过程中，孤岛中的风机的控制方式如下：
16、
17、其中，iwd、iwq和imax分别表示风机电流在d轴、q轴的分量以及风机最大输出电流，p0_pmsg表示在故障发生时刻风机输出的无功功率，uw表示风机电压，uw0表示风机端口额定电压，uac1表示风机输出的无功功率的边界电压，kd表示低穿系数，uac1满足如下公式：
18、pinmax≥uac1×imax，
19、其中，pinmax表示计算得到的最大功率pin中的最大值。
20、具体的，故障穿越控制的过程中，孤岛中的风机损耗的能量达到了(p0-ps)(t3-t0)时，将风机的输出电流降为idref1，其中，t0表示故障发生时刻，p0表示故障发生时刻的最大功率pin，idref1的计算公式如下：
21、
22、其中，pout表示故障期间柔直系统的输出功率，ud表示风机电压在d轴的分量，在无通讯的情况下，在孤岛的风机侧计算柔直系统的输出功率pout，采用如下公式：
23、
24、其中，p1表示降压后孤岛输入柔直系统的有功功率，w1.05表示柔直系统直流电压上升至1.05标幺值时柔直系统的充电能量，w△vsc表示在柔直系统安全运行情况下可被充电能量。
25、本专利技术还提供一种孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制装置，包括：判断单元、解耦单元、功率计算单元、控制单元和恢复单元，其中：所述判断单元，用于受端电网发生短路故障后，当柔直系统的直流电压达到预警安全阈值时，进行故障穿越控制；所述解耦单元，用于将直流电压与柔直系统中的送端换流模块和受端换流模块的子模块进行解耦，计算柔直系统中切出的子模块数量；所述子模块，用于交流电和直流电之间的相互转换；所述功率计算单元，用于根据将子模块切出后柔直系统中投入使用的子模块数量，计算在柔直系统安全运行情况下，输入柔直系统的最大平均运行功率和最大功率；所述控制单元，用于按照计算得到的最大平均运行功率和最大功率，降低孤岛的输出功率；所述恢复单元，用于受端电网的短路故障清除时，结束故障穿越控制，柔直系统中投入使用的子模块数量增加。
26、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：通过不断更新计算彼此相关联的三个参数，柔直系统中投入使用的子模块、输入的最大平均运行功率和最大功率，由此控制柔直系统的电压保持在安全电压之内，避免因受端电网短时故障造成柔直系统的直流闭锁和停运，同时，减少柔直系统故障穿越过程中对耗能电阻的依赖，提高系统稳定运行的经济性。
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1.一种孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，所述当柔直系统的直流电压达到预警安全阈值时，进行故障穿越控制，包括：
3.根据权利要求2所述的孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，在直流电压与柔直系统中的子模块进行解耦的过程中，需满足子模块电容电压与直流电压之间存在单调性条件，且子模块电容电压与直流电压维持在安全电压之下。
4.根据权利要求3所述的孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，所述单调性条件，和子模块电容电压与直流电压维持在安全电压之下，通过如下公式进行条件限制：
5.根据权利要求4所述的孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，所述根据将子模块切出后柔直系统中投入使用的子模块数量，计算在柔直系统安全运行情况下，输入柔直系统的最大平均运行功率和最大功率，包括：
6.根据权利要求5所述的孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，所述最大平均运行功率Ps，采用如下公式进行计算：
<...【技术特征摘要】
1.一种孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，所述当柔直系统的直流电压达到预警安全阈值时，进行故障穿越控制，包括：
3.根据权利要求2所述的孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，在直流电压与柔直系统中的子模块进行解耦的过程中，需满足子模块电容电压与直流电压之间存在单调性条件，且子模块电容电压与直流电压维持在安全电压之下。
4.根据权利要求3所述的孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，所述单调性条件，和子模块电容电压与直流电压维持在安全电压之下，通过如下公式进行条件限制：
5.根据权利要求4所述的孤岛经柔直系统的受端故障穿越控制方法，其特征在于，所述根据将子模块切出后柔直系统中投入使用的子模块数量，计算在...
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