一種基于電壓基準節(jié)點的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于電壓基準節(jié)點的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，該控制策略將某個容量較大且對全網(wǎng)電壓有決定性作用的換流站節(jié)點設(shè)為電壓基準節(jié)點，定義直流電網(wǎng)的電壓偏差為基準節(jié)點上的電壓偏差；同時借鑒交流電網(wǎng)中的負荷分攤方法，并對不同類別的換流站分別采用定電壓控制、定功率控制以及電壓下垂控制以進行一次調(diào)壓，同時通過二次調(diào)壓來保證電壓基準節(jié)點的注入功率基本恒定。本發(fā)明控制方法可有效提升直流電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性，增強電網(wǎng)抵御系統(tǒng)擾動的能力。
【專利說明】
-種基于電壓基準節(jié)點的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于電壓基準節(jié)點的帶死區(qū)直 流電網(wǎng)電壓下垂控制策略。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著可再生新能源并網(wǎng)技術(shù)的大力發(fā)展，新能源（比如風電）在電力系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu) 中的比重越來越大，如何確保此背景下電力系統(tǒng)的供需平衡將會成為一大難點。基于柔性 直流輸電技術(shù)的多端直流輸電系統(tǒng)被認為是新能源并網(wǎng)的重要途徑。當新能源通過多端柔 直輸電并網(wǎng)時，根據(jù)新能源是否接入同步電網(wǎng)可分為純新能源基地和接入同步電網(wǎng)的新能 源基地，而與運些新能源基地相連的換流站可稱為送端換流站，新能源將通過送端換流站 的整流和受端換流站的逆變將新能源發(fā)出的功率傳輸給受端的同步電網(wǎng)。
[0003] 在多端柔直輸電系統(tǒng)中，直流電網(wǎng)功率平衡的指標是直流電網(wǎng)的電壓。當注入直 流電網(wǎng)的功率大于流出直流電網(wǎng)的功率時，直流電網(wǎng)電壓就會上升；當注入直流電網(wǎng)的功 率小于流出直流電網(wǎng)的功率時，直流電網(wǎng)電壓就會下降。因此，直流電網(wǎng)的電壓與交流電網(wǎng) 中的頻率具有相似的特性，都是指示功率是否平衡的指標，在多端直流輸電系統(tǒng)中對直流 電壓的控制顯得尤為重要。
[0004] 現(xiàn)有文獻中提出過一種VSC-MTDC(基于電壓源型換流器的多端直流)系統(tǒng)級直流 電壓控制策略，其主要包含W下=種:主從控制策略、直流電壓裕額控制策略W及直流電壓 下垂控制策略。主從控制策略下，當系統(tǒng)正常運行條件時，主換流站起到定直流電壓控制的 作用，其余從換流站具備后備定直流電壓的功能；主從控制策略是一種需要換流站間通信 的控制策略，當主換流站故障退出運行時，控制保護系統(tǒng)利用換流站間的通信將直流電壓 的控制任務交給后備定電壓的從換流站，從而實現(xiàn)直流電網(wǎng)的穩(wěn)定運行;主從控制策略的 關(guān)鍵問題是當主控站無法完成其定電壓控制的功能時如何將定電壓控制功能平穩(wěn)地移交 給某一個從控站。直流電壓裕額控制就是為了解決此問題而提出來的一種無需站間通信的 控制方法，直流電壓裕額控制可W理解為是傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)直流電流裕額控制的一種對 偶形式，直流電壓裕額控制的基本思路是設(shè)定一個備用的定電壓主控站，該備用主控站的 定電壓設(shè)定值與當前主控站的定電壓設(shè)定值不同；根據(jù)當前主控站是整流站還是逆變站， 備用主控站的定電壓設(shè)定值與當前主控站的定電壓設(shè)定值之間具有一個正的或負的裕額。 直流電壓下垂控制是兼顧功率和電壓控制的一種控制方式，運種控制策略將穩(wěn)定直流電壓 的任務分配給了多個換流站，W實現(xiàn)在不同運行情況下直流功率快速平衡的分配。
[0005] 然而，直流電壓裕額控制策略W及直流電壓下垂控制策略都存在著缺陷，在一定 程度上限制了它們的應用。直流電壓裕額控制策略存在著的主要缺陷有如下兩點：（1)由于 同一時刻只有單個換流站參與了功率調(diào)節(jié)，因此其響應速度不及直流電壓下垂控制策略； (2)多個后備定電壓換流站需要多個定電壓的優(yōu)先級，增加了控制器設(shè)計的復雜度。具備直 流電壓下垂控制器的換流站能夠迅速地對直流網(wǎng)絡(luò)的潮流變化作出響應，調(diào)整其直流功 率，但是其缺陷是采用下垂控制器的換流無法實現(xiàn)直流功率的精確控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于電壓基準節(jié)點的帶 死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，其引入了電壓基準節(jié)點的概念，同時借鑒交流電網(wǎng)中的 負荷分攤方法，通過一次調(diào)壓和二次調(diào)壓來實現(xiàn)負荷分攤和電壓控制，可有效提升直流電 網(wǎng)的運行穩(wěn)定性。
[0007] -種基于電壓基準節(jié)點的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，包括：
[0008] 將多端柔直輸電系統(tǒng)中所有換流站節(jié)點分類為可調(diào)功率節(jié)點與不可調(diào)節(jié)功率節(jié) 點，取其中容量最大的可調(diào)功率節(jié)點作為電壓基準節(jié)點；
[0009] 對于電壓基準節(jié)點采用定直流電壓控制策略進行控制；
[0010] 對于不可調(diào)節(jié)功率節(jié)點采用無源方式下的交流電壓矢量控制；
[0011] 對于除電壓基準節(jié)點外的可調(diào)功率節(jié)點采用帶死區(qū)直流電壓下垂控制策略進行 控制。
[0012] 所述將多端柔直輸電系統(tǒng)中所有換流站節(jié)點分類為可調(diào)功率節(jié)點與不可調(diào)節(jié)功 率節(jié)點，具體分類標準為:使系統(tǒng)中接入電網(wǎng)的換流站節(jié)點作為可調(diào)功率節(jié)點，直接接負荷 或只接新能源基地的換流站節(jié)點作為不可調(diào)節(jié)功率節(jié)點。
[0013] 所述的帶死區(qū)直流電壓下垂控制策略具體過程如下：
[0014] (1)對于任一除電壓基準節(jié)點外的可調(diào)功率節(jié)點，根據(jù)該可調(diào)功率節(jié)點的直流電 壓Udc確定對應基于電壓反饋的功率補償值傳。W ;
[0015] (2)進而根據(jù)電壓基準節(jié)點每隔一段時間下發(fā)的基準功率補償值，確定該可調(diào)功 率節(jié)點的基準功率指令值il;
[0016] (3)將ilw 的結(jié)果經(jīng)PI(比例積分)調(diào)節(jié)控制后輸出d軸電流指令這，Pdc為 該可調(diào)功率節(jié)點的實際輸出功率;進而根據(jù)該d軸電流指令G和現(xiàn)成的q軸電流指令C采用 內(nèi)環(huán)電流控制算法，計算生成得到該可調(diào)功率節(jié)點的S相調(diào)制電壓信號，進而利用S相調(diào) 制電壓信號通過調(diào)制技術(shù)生成一組開關(guān)信號W控制該可調(diào)功率節(jié)點中的功率開關(guān)器件。
[0017] 所述步驟(1)中確定基于電壓反饋的功率補償值瑞。。，，具體標準如下：
[001 引右Udc〉Udcmax ,抑
；右山011：1?！?Udc《Udcmax ,貝y
K為預設(shè)的直流電壓下垂曲線斜率,Udcmax和Udcmin分力[J為電壓死區(qū)的 上限值和下限值。
[0019]所述的上限值Udcmax和下限值Udcmin分別采用所有運行工況下系統(tǒng)中換流站節(jié)點的 穩(wěn)態(tài)直流電壓最大值和最小值。
[0020] 所述的步驟(1)中根據(jù)W下表達式確定該可調(diào)功率節(jié)點的基準功率指令值適
[0021]
[0022]其中：A巧.+ ^為電壓基準節(jié)點第k+1時刻下發(fā)給該可調(diào)功率節(jié)點的基準功率補 償值，兮(A- + U為第k+1時刻后一個周期內(nèi)該可調(diào)功率節(jié)點的基準功率指令值，巧U&)為第k +1時刻前一個周期內(nèi)該可調(diào)功率節(jié)點的基準功率指令值，k為自然數(shù)且當k = 0時對應的基 準功率指令值這傅)由該可調(diào)功率節(jié)點初始狀態(tài)潮流計算確定。
[0023] 所述的步驟(2)中電壓基準節(jié)點每隔一段時間向系統(tǒng)中所有可調(diào)功率節(jié)點下發(fā)基 準功率補償值，具體實現(xiàn)過程如下：
[0024] 2.1確定電壓基準節(jié)點的基準功率指令值巧.。，使其減去電壓基準節(jié)點的實際輸出 功率PdcB得到功率偏差A巧；
[0025] 2.2將電壓基準節(jié)點預設(shè)的基準電壓指令值扔。S減去其直流電壓UdcB的結(jié)果經(jīng)比例 調(diào)節(jié)后得到功率偏差APf!;
[0026] 2.3使A磚-A詩得到全網(wǎng)有功功率補償值進而對全網(wǎng)有功功率補償 進行分配得到各可調(diào)功率節(jié)點的基準功率補償值并對應下發(fā)，具體分配滿足 AZjw=A巧1 +A嗦;+... + A/1 +A巧。；其中，~APl,對應為除電壓基準節(jié)點外的第1可調(diào) 功率節(jié)點至第n可調(diào)功率節(jié)點的基準功率補償值，A《,。為電壓基準節(jié)點的基準功率補償值， n為系統(tǒng)中除電壓基準節(jié)點外所有可調(diào)功率節(jié)點的個數(shù)。
[0027] 所述的步驟2.1中根據(jù)W下表達式確定電壓基準節(jié)點的基準功率指令值巧:。：
[002引
[0029] 其中：作L腳為第k+1時刻電壓基準節(jié)點的基準功率補償值，巧sW和瓊6巧+巧 分別為第k時刻和第k+1時刻電壓基準節(jié)點的基準功率指令值，k為自然數(shù)且當k = 0時對應 的基準功率指令值這C(O)由電壓基準節(jié)點初始狀態(tài)潮流計算確定。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明控制方法的有益技術(shù)效果如下：
[0031] (1)本發(fā)明通過引入帶電壓死區(qū)的電壓下垂控制策略，可有效增強系統(tǒng)潮流調(diào)控 能力；在小擾動下，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行點不會改變;在大擾動下，可運用下垂特性快速實現(xiàn)直流 電壓穩(wěn)定。
[0032] (2)本發(fā)明通過引入二次調(diào)壓，可有效保證電壓基準節(jié)點注入電網(wǎng)的功率基本保 持恒定，可進一步增強直流網(wǎng)絡(luò)抵御系統(tǒng)擾動的能力。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明帶電壓死區(qū)電壓下垂控制器的原理框圖。
[0034] 圖2為本發(fā)明負荷電壓控制器的原理框圖。
[0035] 圖3為帶電壓死區(qū)的直流電壓下垂控制特性曲線圖。
[0036] 圖4為四端柔性直流測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖5(a)為測試系統(tǒng)中換流站1功率改變時四個換流站的直流功率波形圖。
[0038] 圖5(b)為測試系統(tǒng)中換流站1功率改變時四個換流站的直流電壓波形圖。
[0039 ]圖5 (C)為測試系統(tǒng)中換流站1功率改變時換流站2、3、4的直流功率指令值波形圖。
[0040] 圖6(a)為測試系統(tǒng)中換流站4退出運行時四個換流站的直流功率波形圖。
[0041] 圖6(b)為測試系統(tǒng)中換流站4退出運行時四個換流站的直流電壓波形圖。
[0042] 圖6(c)為測試系統(tǒng)中換流站4退出運行時換流站2、3、4的直流功率指令值波形圖。
【具體實施方式】
[0043] 為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案 進行詳細說明。
[0044] 直流電網(wǎng)功率平衡的指標是直流電網(wǎng)的電壓。當注入直流電網(wǎng)的功率大于流出直 流電網(wǎng)的功率時，直流電網(wǎng)電壓就會上升；當注入直流電網(wǎng)的功率小于流出直流電網(wǎng)的功 率時，直流電網(wǎng)電壓就會下降。因此，直流電網(wǎng)的電壓與交流電網(wǎng)中的頻率具有相似的特 性，都是指示功率是否平衡的指標。但直流電網(wǎng)電壓與交流電網(wǎng)頻率在時間和空間特性上 具有顯著的差別。在時間響應特性上，直流電網(wǎng)電壓比交流電網(wǎng)頻率快3個數(shù)量級。直流電 網(wǎng)內(nèi)部能量儲存在電容和電感元件中，直流電網(wǎng)電壓主要與電容中儲存的能量有關(guān)。由于 電容中儲存的能量與直流電網(wǎng)的輸入或輸出功率相比很小，因此直流電網(wǎng)電壓的響應時間 一般在ms級。而交流電網(wǎng)中的能量儲存在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，交流電網(wǎng)的頻率直接與發(fā)電機轉(zhuǎn) 子的轉(zhuǎn)速即動能相關(guān)，頻率響應的時間與發(fā)電機的慣性時間常數(shù)相當，在S級。在空間響應 特性上，交流電網(wǎng)頻率穩(wěn)態(tài)下是全網(wǎng)一致的；而直流電網(wǎng)中各個節(jié)點的電壓是不一致的，隨 運行方式的改變而改變的。因此，為了定義直流電網(wǎng)的電壓偏差，首先得設(shè)定一個直流電網(wǎng) 電壓的基準節(jié)點，直流電網(wǎng)的電壓偏差就定義為基準節(jié)點上的電壓偏差。一般將某個容量 較大且對全網(wǎng)電壓有決定性作用的換流站節(jié)點設(shè)為電壓基準節(jié)點。
[0045] 采用直流電壓下垂控制策略時，首先需要對直流電網(wǎng)中的換流站節(jié)點進行分類。 按照輸出功率是否能夠根據(jù)電網(wǎng)運行的需要進行調(diào)整，可W將直流電網(wǎng)中的換流站節(jié)點分 為可調(diào)功率節(jié)點與不可調(diào)節(jié)功率節(jié)點。一般接入大電網(wǎng)的換流站節(jié)點為可調(diào)功率節(jié)點；而 直接接負荷的換流站節(jié)點W及直接接風力發(fā)電和光伏發(fā)電的換流站節(jié)點為不可調(diào)功率節(jié) 點。其次需定義直流電網(wǎng)電壓的基準節(jié)點，一般將某個容量較大且對全網(wǎng)電壓有決定性作 用的換流站節(jié)點設(shè)為電壓基準節(jié)點（即容量最大的可調(diào)功率節(jié)點），直流電網(wǎng)的電壓偏差就 定義為基準節(jié)點上的電壓偏差。
[0046] 由于直流電網(wǎng)電壓與交流電網(wǎng)頻率在表征能量平衡方面的相似性，直流電網(wǎng)中負 荷的分攤方法完全可W借鑒交流電網(wǎng)中的負荷分攤方法。交流電網(wǎng)采用一次調(diào)頻和二次調(diào) 頻來實現(xiàn)負荷分攤和頻率控制，直流電網(wǎng)也可W采用一次調(diào)壓和二次調(diào)壓來實現(xiàn)負荷分攤 和電壓控制。因此，直流電網(wǎng)的電壓控制也可W分兩層來實現(xiàn)，底層的是電壓下垂控制，上 層的是與交流電網(wǎng)二次調(diào)頻(即負荷頻率控制)類似的二次調(diào)壓系統(tǒng)（即負荷電壓控制）。一 次調(diào)壓中，功率可調(diào)的換流站節(jié)點除了電壓基準節(jié)點外采用帶死區(qū)的電壓下垂控制；而功 率不可調(diào)的換流站節(jié)點采用無源方式下的交流電壓矢量控制；電壓基準節(jié)點采用定直流電 壓控制。
[0047] 直流電網(wǎng)一次調(diào)壓是直流電網(wǎng)遭受擾動后換流器所配置的電壓下垂控制器的固 有響應。通常，擾動結(jié)束后0.5s左右的時間段，屬于一次調(diào)壓起作用的時間段。擾動結(jié)束后 0.5s之后的時間段，二次調(diào)壓或稱負荷電壓控制系統(tǒng)會起作用。本實施方式假定二次調(diào)壓 系統(tǒng)會根據(jù)直流電網(wǎng)電壓控制的要求，每隔0.5s刷新一次各功率可調(diào)換流站的功率指令 值，就如同交流電網(wǎng)中的二次調(diào)頻每隔若干S刷新一次自動發(fā)電控制AGC電廠的功率指令值 一樣。W下將主要討論直流電網(wǎng)中用于一次調(diào)壓的下垂控制策略和用于二次調(diào)壓的PI控制 策略。
[004引帶電壓死區(qū)的電壓下垂控制特性如圖3所示，其中，Udcmax和Udcmin分別為電壓死區(qū) 的上限值和下限值，是直流電網(wǎng)正常運行時，考慮所有運行方式后對應換流站穩(wěn)態(tài)直流電 壓的最大值和最小值;Pdc*、Pl^P2勺日P3^3電壓二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)每隔0.5s下發(fā)的功率指令值;K 為電壓下垂曲線的斜率。在一次調(diào)壓起作用的時間段內(nèi)，認為功率指令值Pdc*為不變量。而 控制策略中的其他幾個參數(shù)，Udcmax、Udcmin和K，對于特定的換流站可W認為是固定不變的。 運類似于交流電網(wǎng)中的AGC，其頻率死區(qū)和調(diào)差率等參數(shù)在運行中是不變的，可變的僅僅是 AGC機組的功率指令值。
[0049] 帶電壓死區(qū)的電壓下垂控制器的如圖1所示。在一次調(diào)壓起作用的過程中，該控制 器根據(jù)實測的換流站輸出功率Pdc及直流電壓Udc計算出換流站定功率控制器的新的功率指 令值
[0050] 直流電網(wǎng)正常運行時，全網(wǎng)設(shè)置一個電壓基準節(jié)點，該基準節(jié)點對應的換流器采 用定電壓控制。由于基準節(jié)點采用了定電壓控制，因此，基準節(jié)點注入直流電網(wǎng)的功率就不 是恒定的，會隨負荷的變化而變化。為了使基準節(jié)點注入直流電網(wǎng)的功率基本保持恒定值， 就需要采用二次調(diào)壓，也稱負荷電壓控制。其控制原理與交流電網(wǎng)的負荷頻率控制類似。 [0化1]負荷電壓控制器的輸入由兩部分組成，第一部分為巧率偏差値，是由壓基準節(jié)點 的功率指令值巧與實測功率PdEB之間的偏差A巧，其4
;第二 部分是電壓偏差值，是電壓基準節(jié)點的電壓指令值Udc/與實測電壓UdcB之間的偏差A璋。負 荷電壓控制器框圖如圖2所示。其中AF;。,/為整個直流電網(wǎng)需要增加的有功功率，將A/；."浪 照一定的比例分配給直流電網(wǎng)中的功率可調(diào)節(jié)點，本實施方式假定每隔0.5s向各功率可調(diào) 節(jié)點發(fā)送一次新的功率增量指令值。
[0052] 本實施方式采用如圖4所示的四端柔性直流測試系統(tǒng)為例來具體說明直流電壓下 垂控制策略。
[0053] 首先需要對圖4所示測試系統(tǒng)的直流節(jié)點進行分類。顯然，換流站1聯(lián)接新能源基 地，且新能源基地不與交流電網(wǎng)相聯(lián)，因此，換流站1為功率不可調(diào)節(jié)節(jié)點，且必須采用定交 流母線電壓幅值和頻率控制策略。換流站2、換流站3和換流站4都與交流同步電網(wǎng)相聯(lián)，其 輸出功率都是可調(diào)節(jié)的，因此可W采用直流電壓下垂控制策略。由于換流站4是本測試系統(tǒng) 的最大受端換流站，其電壓大小對全網(wǎng)電壓有決定性影響，因此本測試系統(tǒng)的電壓基準節(jié) 點選為換流站4，其基準電壓就定為± 500kV。下面討論換流站2、換流站3兩個換流站電壓下 垂控制器的具體參數(shù)確定方法。
[0054] 顯然，對于每個換流站，需要確定的參數(shù)有電壓死區(qū)上下限值Udcmax和Udcmin、輸出 直流功率上下限值Pdcmax和Pdcmin W及下垂曲線的斜率K。而斜率K的意義是換流站輸出功率 從零變化到額定值時，換流站節(jié)點電壓的變化范圍。一般工程中下垂曲線的斜率K取4 %~ 5%，本實施方式設(shè)定所有換流站電壓下垂控制曲線的斜率K為4%。電壓死區(qū)上下限值Udcmax 和Udcmin是考慮所有運行方式后對應換流站的直流電壓最大值和最小值。實際工程中，所謂 "考慮所有運行方式"一般是通過選擇若干種極端運行方式來代表的。對于圖4所示的四端 測試系統(tǒng)，根據(jù)其實際運行的可能性，認為表1所示的4種極端運行方式已能夠覆蓋該測試 系統(tǒng)的所有需考慮的運行方式。而換流站輸出直流功率的上下限值Pdcmax和Pdcmin是由換流 站的容量W及所聯(lián)接的交流系統(tǒng)的特性決定的。對于本測試系統(tǒng)，換流站2是送端系統(tǒng)，其 輸出直流功率的上下限值為零到換流站額定容量;換流站3既可作為送端系統(tǒng)，也可作為受 端系統(tǒng)，其輸出直流功率的上下限值為負的換流站額定容量到正的換流站額定容量;換流 站4是受端系統(tǒng)，其輸出直流功率的上下限值為零到換流站額定容量。表1給出測試系統(tǒng)4個 換流站的直流功率上下限值，表2給出了 4種極端運行方式下各換流站的電壓。根據(jù)表2,可 W 確定出 Udc2 麗=506.423kV，Udc2min=501.050kV，Udc3max = 504.60WcV，Udc3min = 501.225kV。 至此，測試系統(tǒng)中換流站2和換流站3的電壓下垂控制器的具體參數(shù)確定完畢。
[0化5] 表1
[0化6]
[C
[C
[0059] 設(shè)測試系統(tǒng)的初始運行狀態(tài)如表3所示，仿真開始時(t = 0s)測試系統(tǒng)已進入穩(wěn)態(tài) 運行，t = 0.1S時改變換流站1的有功功率指令值1OOCMW變?yōu)?400MW;并設(shè)二次調(diào)壓 系統(tǒng)每隔0.5s刷新一次功率指令值。仿真時，圖2負荷電壓控制器的參數(shù)設(shè)置如表4所示。
[0060] 表 3 [00611
[0062]表 4
[0063]
[0064] 圖5給出了測試系統(tǒng)的響應特性。其中（a)是四個換流站的直流功率波形圖（單 極）；（b)是四個換流站端口的直流電壓波形圖（單極）；（C)是換流站2、3、4的功率指令值波 形圖（單極）。從圖5可W看出，由于換流站1的功率變化量較小，換流站4從直流電網(wǎng)吸收的 功率并沒有超出其容量限值，因此其定電壓控制的模式并沒有被改變，運樣，整個系統(tǒng)的電 壓不會出現(xiàn)大的波動。在此功率擾動下整個系統(tǒng)的響應過程可W描述如下:功率擾動后，注 入直流電網(wǎng)的功率增加了400MW，導致直流電壓有上升的趨勢，換流站4測量到電壓上升的 趨勢后，其定電壓控制器就發(fā)生作用，從而換流站4加大從電網(wǎng)吸收的功率；由于二次調(diào)壓 的控制周期是0.5s;因此，當t = 0.6s時，第1次計算換流站4上的實際功率PdcB與初始化時設(shè) 定的功率指令值Pdc/之間的偏差量A時^由于此時換流站4保持在基準電壓上，因此電壓偏 差A時^3零，即t = 0.6s時計算得到於
：然后，就將A Pgri/按表4的功率分配系 數(shù)分配到換流站2、3、4上，并與換流站2、3、4上當前的功率指令值相加后構(gòu)成新的功率指令 值，即t = 0.6s后，換流站2、3、4按新的功率指令值定功率運行;再過0.5s，即t = 1.1S時，第2 次計算換流站4上的實際功率PdcB與當前功率指令值PdcB^之間的偏差量A Pb%得到新的 ，繼續(xù)在換流站2、3、4之間分配；后面的過程重復上述過程，不再寶述。
[00化]由圖5可W看出，最終換流站2、3、4的功率指令值穩(wěn)定在2000MW、-700MW和-2700MW 上。
[0066] 設(shè)測試系統(tǒng)的初始運行狀態(tài)如表3所示，仿真開始時(t = 0s)測試系統(tǒng)已進入穩(wěn)態(tài) 運行，t = 0.1 s時換流站4因故障而退出。設(shè)換流站2為備用電壓基準站，其作用是在主電壓 基準站退出時承擔電壓基準站的功能。對于確定的直流電網(wǎng)，主電壓基準站與備用電壓基 準站在系統(tǒng)設(shè)計時就已確定，主要的考慮因素是充當電壓基準站的換流站必須要有較大的 功率調(diào)節(jié)范圍，能夠起到作為整個電網(wǎng)電壓基準的作用。當主電壓基準站故障退出時，保護 系統(tǒng)通過通信通道通知備用電壓基準站轉(zhuǎn)入電壓基準站控制模式，此過程有一定的時間延 遲，在本實施方式中，取運個時間延遲為50ms，即換流站2在換流站4故障退出50ms后轉(zhuǎn)為定 電壓控制模式。表5給出了實施方式中負荷電壓控制器的參數(shù)設(shè)置。
[0067] 表 5
[006引 [
[0070] 圖6給出了運種情況下測試系統(tǒng)的響應特性。其中（a)是四個換流站的直流功率波 形圖（單極）；（b)是四個換流站端口的直流電壓波形圖（單極）；（C)是換流站2、3、4的功率指 令值波形圖（單極）。結(jié)合圖6,對此大擾動下整個系統(tǒng)的響應過程描述如下：換流站4退出 后，整個直流電網(wǎng)功率盈余，電壓快速上升，換流站2和3進入電壓下垂控制區(qū)域，一次調(diào)壓 起作用，換流站2減少注入直流電網(wǎng)的功率指令值，換流站3增大從直流電網(wǎng)吸收功率的指 令值;50ms后換流站2轉(zhuǎn)入定電壓控制模式，同時換流站3對應于電壓死區(qū)的功率指令值也 變?yōu)?1200MW;最終系統(tǒng)恢復穩(wěn)定。
[0071] 上述的對實施例的描述是為便于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應用本發(fā) 明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可W容易地對上述實施例做出各種修改，并把在此說明的 一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例， 本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的掲示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于電壓基準節(jié)點的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，其特征在于： 將多端柔直輸電系統(tǒng)中所有換流站節(jié)點分類為可調(diào)功率節(jié)點與不可調(diào)節(jié)功率節(jié)點，取 其中容量最大的可調(diào)功率節(jié)點作為電壓基準節(jié)點； 對于電壓基準節(jié)點采用定直流電壓控制策略進行控制； 對于不可調(diào)節(jié)功率節(jié)點采用無源方式下的交流電壓矢量控制； 對于除電壓基準節(jié)點外的可調(diào)功率節(jié)點采用帶死區(qū)直流電壓下垂控制策略進行控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，其特征在于:所述將多端 柔直輸電系統(tǒng)中所有換流站節(jié)點分類為可調(diào)功率節(jié)點與不可調(diào)節(jié)功率節(jié)點，具體分類標準 為:使系統(tǒng)中接入電網(wǎng)的換流站節(jié)點作為可調(diào)功率節(jié)點，直接接負荷或只接新能源基地的 換流站節(jié)點作為不可調(diào)節(jié)功率節(jié)點。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，其特征在于:所述的帶死 區(qū)直流電壓下垂控制策略具體過程如下： (1) 對于任一除電壓基準節(jié)點外的可調(diào)功率節(jié)點，根據(jù)該可調(diào)功率節(jié)點的直流電壓山。 確定對應基于電壓反饋的功率補償值該。W ; (2) 進而根據(jù)電壓基準節(jié)點每隔一段時間下發(fā)的基準功率補償值，確定該可調(diào)功率節(jié) 點的基準功率指令值這； (3) 將巧胃+6^ -巧f的結(jié)果經(jīng)PI調(diào)節(jié)控制后輸出d軸電流指令ζ，Pdc為該可調(diào)功率節(jié)點 的實際輸出功率;進而根據(jù)該d軸電流指令苗和現(xiàn)成的q軸電流指令ζ采用內(nèi)環(huán)電流控制算 法，計算生成得到該可調(diào)功率節(jié)點的Ξ相調(diào)制電壓信號，進而利用Ξ相調(diào)制電壓信號通過 調(diào)制技術(shù)生成一組開關(guān)信號W控制該可調(diào)功率節(jié)點中的功率開關(guān)器件。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，其特征在于：所述步驟 (1)中確定基于電壓反饋的功率補償值ilw，具體標準如下： 右Udc〉Udcmax ,則；.右Udcmin《Udc《 Udcmax，則皆。。,=〇 ;Κ為預設(shè)的直流電壓下垂曲線斜率，Udcmax和Udcmin分別為電壓死區(qū)的上限 值和下限值。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，其特征在于:所述的上限 值Udcmax和下限值Udcmin分別采用所有運行工況下系統(tǒng)中換流站節(jié)點的穩(wěn)態(tài)直流電壓最大值 和最小值。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，其特征在于:所述的步驟 (1)中根據(jù)W下表達式確定該可調(diào)功率節(jié)點的基準功率指令值思；其中：-f I)為電壓基準節(jié)點第k+1時刻下發(fā)給該可調(diào)功率節(jié)點的基準功率補償值， 巧I抑+U為第k+1時刻后一個周期內(nèi)該可調(diào)功率節(jié)點的基準功率指令值，巧:的)為第k+1時 刻前一個周期內(nèi)該可調(diào)功率節(jié)點的基準功率指令值，k為自然數(shù)且當k = 0時對應的基準功 率指令值試(斯由該可調(diào)功率節(jié)點初始狀態(tài)潮流計算確定。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，其特征在于:所述的步驟 (2)中電壓基準節(jié)點每隔一段時間向系統(tǒng)中所有可調(diào)功率節(jié)點下發(fā)基準功率補償值，具體 實現(xiàn)過程如下： 2.1確定電壓基準節(jié)點的基準功率指令值瑞。，使其減去電壓基準節(jié)點的實際輸出功率 PdcB得到功率偏差Δ巧； 2.2將電壓基準節(jié)點預設(shè)的基準電壓指令值?/,';。,減去其直流電壓UdcB的結(jié)果經(jīng)比例調(diào)節(jié) 后得到功率偏差Δ磚； 2.3使Δ璋-Δ駕得到全網(wǎng)有功功率補償值Δ/?.,，進而對全網(wǎng)有功功率補償值A(chǔ)ljfw進行 分配得到各可調(diào)功率節(jié)點的基準功率補償值并對應下發(fā)，具體分配滿足其中，Ai立~Δ/1對應為除電壓基準節(jié)點外的第1可調(diào) 功率節(jié)點至第η可調(diào)功率節(jié)點的基準功率補償值，Δ請，為電壓基準節(jié)點的基準功率補償值， η為系統(tǒng)中除電壓基準節(jié)點外所有可調(diào)功率節(jié)點的個數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶死區(qū)直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略，其特征在于:所述的步驟 2.1中根據(jù)W下表達式確定電壓基準節(jié)點的基準功率指令值這^;其中：Δ巧：,腳為第k+1時刻電壓基準節(jié)點的基準功率補償值，傳，W和冷(Α- + 1)分別為 第k時刻和第k+1時刻電壓基準節(jié)點的基準功率指令值，k為自然數(shù)且當k = 0時對應的基準 功率指令值巧S傅)由電壓基準節(jié)點初始狀態(tài)潮流計算確定。
【文檔編號】H02J1/00GK106099899SQ201610377375
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】徐政, 肖亮, 劉高任, 肖晃慶
【申請人】浙江大學