多端直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制方法和控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多端直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制方法和控制系統(tǒng)，屬于多端直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界范圍內(nèi)建設(shè)的常規(guī)晶閘管閥直流輸電工程絕大部分為雙端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直流輸電工程，其僅能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直流功率輸送。但是，隨著直流輸電技術(shù)的發(fā)展，多端直流輸電(Mult1-terminal HVDC，即MTDC)技術(shù)得到了逐步發(fā)展，多端直流輸電系統(tǒng)是指含有三個(gè)及三個(gè)以上的換流站的直流輸電系統(tǒng)。與兩端高壓直流輸電相比，多端直流輸電更加經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行更加靈活，其最顯著的特點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電、多落點(diǎn)受電，所以其能夠提供一種更為靈活、快捷的輸電方式。
[0003]按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，多端直流輸電有不同的類(lèi)型。按照接線方式，多端直流輸電有并聯(lián)型、串聯(lián)型和混合型。其中，并聯(lián)型多端直流輸電系統(tǒng)屬于較為常見(jiàn)的輸電系統(tǒng)，如圖1所示，其為一種并聯(lián)型的三端直流輸電系統(tǒng)，三個(gè)換流站的直流電壓相同，通過(guò)控制各站的直流電流來(lái)達(dá)到分配功率的目的，三端既可以整流方式運(yùn)行，也可以逆變的方式運(yùn)行，但任何時(shí)刻必須同時(shí)具有逆變運(yùn)行和整流運(yùn)行的換流站。從調(diào)節(jié)范圍、故障運(yùn)行方式、絕緣配合及擴(kuò)建靈活性等角度考慮，采用并聯(lián)系統(tǒng)有較大優(yōu)勢(shì)。
[0004]但是，多端直流因受其控制系統(tǒng)復(fù)雜、高壓大容量直流斷路器研制困難等因素制約，發(fā)展極為緩慢。目前世界上真正意義上的多端直流輸電系統(tǒng)只有兩個(gè):意大利-科西嘉-撒丁島三端直流輸電系統(tǒng)和魁北克-新英格蘭的五端直流輸電系統(tǒng)(魁北克-新英格蘭的五端實(shí)際上仍以三端方式運(yùn)行)。不管是常規(guī)雙端直流還是多端直流，系統(tǒng)正常運(yùn)行務(wù)必保證各端間的協(xié)調(diào)，但是，目前并沒(méi)有一種有效的針對(duì)多端直流輸電系統(tǒng)的功率協(xié)調(diào)方法。各個(gè)換流站間的功率不協(xié)調(diào)輕則導(dǎo)致直流系統(tǒng)整體功率不可控、小容量換流站功率過(guò)載等，重則直流系統(tǒng)電壓崩潰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種多端直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制方法，用以解決多端直流輸電系統(tǒng)中的各個(gè)換流站見(jiàn)功率不協(xié)調(diào)對(duì)輸電系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成很大影響的問(wèn)題。本發(fā)明同時(shí)提供一種多端直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種多端直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制方法，對(duì)于多端直流輸電系統(tǒng)中的其中一個(gè)整流站或者逆變站，在根據(jù)初始電流指令值計(jì)算最終電流指令值時(shí)，疊加功率損耗:當(dāng)疊加到整流站對(duì)應(yīng)的初始電流指令值時(shí)，功率損耗Ijg直接營(yíng)加；當(dāng)營(yíng)加到逆變站對(duì)應(yīng)的初始電流指令值時(shí)，功率損耗1??取反后營(yíng)加；
[0007]所述功率損耗的計(jì)算公式為:1損=1整! +1整2+......+1整m_I逆1 _1逆2_......_1逆η，其中，1^、1整2、……、1整?1分別為111個(gè)整流站的初始電流指令值，1逆1、1逆2、……、1^分別為η個(gè)逆變站的初始電流指令值。
[0008]將一個(gè)預(yù)先設(shè)定的電流裕度值疊加到其中一個(gè)整流站或者逆變站對(duì)應(yīng)的初始電流指令值上。
[0009]將所有的換流站的最終電流指令值做和，然后與所述預(yù)先設(shè)定的電流裕度值做差后輸出一個(gè)反饋值，該反饋值疊加到所有的逆變站對(duì)應(yīng)的初始電流指令值上，同時(shí)，該反饋值取反后疊加到所有的整流站對(duì)應(yīng)的初始電流指令值上。
[0010]對(duì)所有換流器的最終電流指令值進(jìn)行電流指令限制，使各個(gè)最終電流指令值均運(yùn)行在設(shè)定的范圍內(nèi)。
[0011]所述初始電流指令值是由對(duì)應(yīng)換流站的功率值與對(duì)應(yīng)的直流電壓值做除法得到的。
[0012]一種多端直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，多端直流輸電系統(tǒng)中的換流站中包括m個(gè)整流站和η個(gè)逆變站，其中，m大于或者等于1，η大于或者等于1，所述系統(tǒng)包括電流指令模塊、功率損耗計(jì)算模塊、直流電流指令校正模塊，電流指令模塊中有各換流站的電流指令值，直流電流指令校正模塊中有與各個(gè)換流器對(duì)應(yīng)的加法器，電流指令模塊中的各個(gè)換流站的初始電流指令值通過(guò)對(duì)應(yīng)的加法器輸出各換流站的最終電流指令值，根據(jù)所述最終電流指令值實(shí)現(xiàn)多端直流輸電系統(tǒng)的功率協(xié)調(diào)控制；
[0013]所述功率損耗計(jì)算模塊計(jì)算功率損耗具體為:m個(gè)整流站的電流指令值分別為1#……、工^^個(gè)逆變站的電流指令值分別為〗^、〗^、……、Iffin，功率損耗I損為:
I損=I整 1+1整 2+......+1整 m_I逆 1_1逆 2_......_1 逆 η ；
[0014]功率損耗計(jì)算模塊輸出的功率損耗Is加載到直流電流指令校正模塊中的其中一個(gè)加法器上:當(dāng)加載到m個(gè)整流站中的其中一個(gè)整流站對(duì)應(yīng)的加法器上時(shí)，功率損耗Is輸出連接到該加法器的一個(gè)輸入端；當(dāng)加載到η個(gè)逆變站中的其中一個(gè)逆變站對(duì)應(yīng)的加法器上時(shí)，功率損耗1@取反后輸出連接到該加法器的一個(gè)輸入端。
[0015]所述控制系統(tǒng)還包括電流裕度設(shè)置模塊，該電流裕度設(shè)置模塊輸出一個(gè)預(yù)先設(shè)定的電流裕度值，該設(shè)定的電流裕度值疊加到其中一個(gè)換流站的初始電流指令值上。
[0016]所述控制系統(tǒng)還包括電流指令反饋模塊，在所述電流指令反饋模塊中進(jìn)行以下計(jì)算:所述各換流站的最終電流指令值做和，然后與所述預(yù)先設(shè)定的電流裕度值做差后輸出一個(gè)反饋值，該反饋值輸入到所述直流電流指令校正模塊中的逆變站對(duì)應(yīng)的每個(gè)加法器中，同時(shí)，該反饋值取反后輸入到所述直流電流指令校正模塊中的整流站對(duì)應(yīng)的每個(gè)加法器中。
[0017]所述控制系統(tǒng)還包括電流指令限制模塊，所述電流指令模塊中的各個(gè)換流站的初始電流指令值通過(guò)對(duì)應(yīng)的加法器輸出到電流指令限制模塊中，電流指令限制模塊對(duì)應(yīng)輸出所述最終電流指令值；所述電流指令限制模塊對(duì)各個(gè)換流站的電流指令進(jìn)行限制，使各個(gè)電流指令值運(yùn)行在設(shè)定的范圍內(nèi)。
[0018]所述電流指令模塊包括與各個(gè)換流站一一對(duì)應(yīng)的除法器，所述除法器對(duì)應(yīng)輸出所述各換流站的初始電流指令值，每個(gè)除法器的兩個(gè)輸入端分別輸入對(duì)應(yīng)換流站的功率值和對(duì)應(yīng)換流站的直流電壓值。
[0019]本發(fā)明提供的功率協(xié)調(diào)控制方法，計(jì)算整個(gè)輸電系統(tǒng)的功率損耗，然后將該功率損耗相應(yīng)加載到其中一個(gè)整流站或者逆變站，通過(guò)這種協(xié)調(diào)方式可以滿足多端直流輸電系統(tǒng)中各個(gè)換流站間的功率協(xié)調(diào)，保證輸電系統(tǒng)正常及故障暫態(tài)下運(yùn)行的需要，確保直流電壓控制站的電流裕度不丟失。即使在站間通信失敗的運(yùn)行工況下，也不會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)電壓崩潰，保證了輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。另外，當(dāng)其中有若干個(gè)換流站因故障而閉鎖后，該控制系統(tǒng)仍舊可以對(duì)剩余正常工作的換流站實(shí)現(xiàn)功率間的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)靈活、快捷的功率協(xié)調(diào)控制。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是目前三端直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是多端直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]本發(fā)明提供的多端直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的組成部分均為軟件功能模塊，每個(gè)功能模塊是通過(guò)對(duì)應(yīng)的軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能的，所以，該控制系統(tǒng)本質(zhì)上是一種控制方法，其相當(dāng)于是設(shè)置在多端直流輸電系統(tǒng)的主控系統(tǒng)中的一個(gè)功能包，通過(guò)運(yùn)行內(nèi)部設(shè)定的程序來(lái)完成功率協(xié)調(diào)控制。
[0024]該直流輸電系統(tǒng)功率協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)適用于多端直流輸電系統(tǒng)，同時(shí)也適用于兩端直流輸電系統(tǒng)(由一個(gè)整流站和一個(gè)逆變站組成)。其中，多端直流輸電系統(tǒng)中的換流站使用參量表示的話，包括m個(gè)整流站和η個(gè)逆變站，其中，m大于或者等于1、且η大于1，或者m大于1、且η大于或者等于1。
[0025]本實(shí)施例以具有代表性的三端并聯(lián)型直流輸電系統(tǒng)為例，如圖1所示，該三端并聯(lián)型直流輸電系統(tǒng)包括三個(gè)換流站，其中，Α站和B站為整流站，C站為逆變站。
[0026]并且，下面對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行描述。
[0027]利用如圖2所示的功率協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對(duì)如圖1所示的輸電系統(tǒng)進(jìn)行功率協(xié)調(diào)控制，該功率協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括電流指令模塊、功率損耗計(jì)算模塊、電流裕度設(shè)置模塊、直流電流指令校正模塊、電流指令限制模塊和電流指令反饋模塊。該控制系統(tǒng)中的各個(gè)模塊為軟件模塊，其為對(duì)應(yīng)的軟件程序，通過(guò)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)各自的功能。
[0028]電流指令模塊包括與三個(gè)換流站一一對(duì)應(yīng)的除法器，每個(gè)除法器的兩個(gè)輸入端分別輸入對(duì)應(yīng)換流站的功率和直流電壓，通過(guò)除法器的運(yùn)算處理，對(duì)應(yīng)輸出三個(gè)換流站的初始電流指令值。
[0029]如圖2所示，電流裕度設(shè)置模塊包括三個(gè)加法器，這三個(gè)加法器與每個(gè)電流指令值一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)電流指令值輸出到對(duì)應(yīng)加法器的一個(gè)輸入端。電流裕度設(shè)置模塊輸出一個(gè)預(yù)先設(shè)定的電流裕度值A(chǔ) Id。，該設(shè)定的電流裕度值△1,。輸出到電流裕度設(shè)置模塊中三個(gè)加法器中的其中一個(gè)加法器的另一個(gè)輸入端。也可以這樣說(shuō)，電流裕度值△ Id(]通過(guò)一個(gè)“選擇開(kāi)關(guān)”同時(shí)連接到電流裕度設(shè)置模塊中三個(gè)加法器的另一個(gè)輸入端，通過(guò)“選擇開(kāi)關(guān)”每次只選擇一個(gè)端點(diǎn)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)每次只連接到一個(gè)加法器的輸入端的目的。
[0030]功率損耗計(jì)算模塊計(jì)算功率損耗，這里的功率損耗實(shí)際上是電流的損耗。具體為:功率損耗Is為:? =其中，I _和I #B分別是A和B整流站的電