特高壓直流分層接入方式的功率控制方法和系統技術方案

一種特高壓直流分層接入方式的功率控制方法和系統，所述方法包括以下步驟：A、獲取整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號；B、當直流換流站接收到功率提升指令時，整流側換流器根據階梯式提升方式確定其輸送功率指令，逆變側各換流器根據最優功率比確定所述各換流器的輸送功率指令；C、根據整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號與輸送功率指令，確定所述各換流器的定電壓控制中電壓參考值。通過本發明專利技術的特高壓直流分層接入方式的功率控制方法和系統，能夠根據各交流系統的交流條件在各交流系統中分配功率，并分配給各交流系統連接的換流器以適當的功率指令，在使得換流器輸送功率能力得到充分利用的同時，減小換流器發生換相失敗的可能。

【技術實現步驟摘要】
特高壓直流分層接入方式的功率控制方法和系統
本專利技術涉及電力系統設備領域，特別涉及一種特高壓直流分層接入方式的功率控制方法和系統。
技術介紹
隨著特高壓交直流技術的廣泛應用,多饋入直流集中落入受端負荷中心將是未來電網發展所面臨的重要問題。為從電網結構上有效解決多饋入直流系統的問題，可以使用特高壓直流分層接入交流電網的方式。一種特高壓直流系統逆變側分層接入方式實現不同電壓等級交流系統的網絡架構的具體實例如圖1所示，即±1100kV特高壓直流系統受端分層接入500kV/1000kV交流系統。該系統與傳統的兩端直流輸電系統不同，這種接線方式下直流逆變側連接了多個交流系統，因此這實際上是一種串聯多端直流的接線形式。以圖1中的特高壓直流分層接入方式為例，±1100kV直流逆變站采用分層接入的網絡拓撲結構，即逆變側每極的低壓側換流器接入1000kV交流系統，高壓側換流器接入500kV交流系統。已有兩端直流工程均為按極控制模式，在這種控制模式下，直流線路的傳輸功率在受端各換流器中平均分配。而特高壓直流分層接入超/特高壓交流系統的拓撲結構，由于其所連不同電壓等級交流系統的交流條件有差異，其對于功率的需求是不同的，傳統兩端直流工程的按極控制模式雖然也能在分層接入方式下運用，但不能實現對于換流器輸送功率的獨立控制。而當對分層接入方式下逆變側各換流器輸送功率實現獨立控制時，如果需要利用分層接入方式直流系統進行功率提升，由于一般情況下1000kV交流系統短路比要大于500kV交流系統短路比，因此1000kV交流系統較500kV交流系統有更強的無功和電壓支撐能力，這意味著功率改變量相等的情況下，500kV交流系統的換流母線電壓和熄弧角的變化幅度要大。也就是說，由于分層接入方式中的逆變側各換流器串聯，其直流電流改變量是一致的，但由于短路比較小的交流系統具有較大的等效阻抗，所以短路比較小的交流系統連接的換流器的閥側交流電壓降落較大，其相應的直流電壓下降也更多。為了提升同樣的功率，短路比較小的交流系統所連換流器的附加功率-電壓控制將調節熄弧角使其下降更多以提升直流電壓，從而增加其發生換相失敗的可能性。
技術實現思路
鑒于此，本專利技術的目的在于充分考慮逆變側各換流器所連接交流系統的交流條件，當需要進行功率提升時，根據各交流系統的交流條件在各交流系統中分配功率，以保證各交流系統所連接換流器能夠維持熄弧角。為了實現上述目的，本專利技術提出了一種特高壓直流分層接入方式的功率控制方法和系統，技術方案具體如下：一種特高壓直流分層接入方式的功率控制方法，包括以下步驟：A、獲取整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號；B、當直流換流站接收到功率提升指令時，整流側換流器根據階梯式提升方式確定其輸送功率指令，逆變側各換流器根據最優功率比確定逆變側各換流器的輸送功率指令；C、根據逆變側各換流器的輸送功率信號與輸送功率指令，確定逆變側各換流器的定電壓控制中電壓參考值；所述最優功率比為：其中I與II代表不同換流器；Uv是所述換流器閥側交流電壓，Zeq是逆變側各換流器所連接交流系統的等效阻抗，γ'是實測的逆變側各換流器熄弧角中的較大值，us％是換流器相應的短路電壓百分比，Id是直流電流，IdN是額定直流電流，UdoN為額定直流空載電壓，ΔI'是預估電流提升量，等于其中Ud為直流電壓，Pd為總直流功率，△P是功率提升階梯量，相應地，步驟B包括：獲取逆變側各換流器閥側交流電壓、熄弧角、直流電壓，和直流電流、總直流功率，以確定最優功率比。所述最優功率比為逆變側各換流器閥側交流電壓之比，相應地，步驟B包括：獲取逆變側各換流器閥側交流電壓，以確定最優功率比。所述熄弧角的較大值γ'控制在15°～22°之內。所述根據階梯式提升方式確定輸送功率指令的步驟為：在階梯提升指令持續時間△t內提升階梯幅值△P，輸送功率指令為直流功率與階梯幅值△P之和，相應地，步驟C中以持續時間△t為周期，根據整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號與輸送功率指令，確定所述逆變側各換流器的定電壓控制中電壓參考值。所述階梯幅值△P取值為0.02-0.04.p.u。所述根據逆變側各換流器的輸送功率信號與輸送功率指令，確定所述逆變側各換流器的定電壓控制中電壓參考值的步驟為：根據逆變側各換流器的輸送功率信號與輸送功率指令的差值經過比例積分調節形成所述換流器定電壓控制的電壓參考值。經過步驟A獲取逆變側各換流器的輸送功率信號后，將獲得的整流側和逆變側換流器輸送功率信號經過一階延時環節后，再進入步驟B和步驟C。確定所述整流側或逆變側的輸送功率指令的步驟包括：當獲取換流器的輸送功率信號超過功率提升指令后，調整輸送功率指令為功率回降指令。一種特高壓直流分層接入方式的功率控制系統，包括整流側和逆變側的換流器，所述功率控制系統還包括：功率信號獲取單元，用于獲取整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號；一階延時單元，用于對所述輸送功率信號進行一階延時處理；階梯式提升單元，用于根據階梯式提升方式確定整流側換流器的輸送功率指令；最優功率比確定單元，用于確定逆變側各換流器的最優功率比，并確定所述逆變側各換流器的輸送功率指令；附加功率-電壓控制器，用于接收整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號與各自輸送功率指令間的差值，經過比例積分調節確定所述逆變側各換流器的定電壓控制中電壓參考值。通過采用本專利技術的特高壓直流分層接入方式的控制方法和系統，能夠使得各換流器輸送功率得到獨立控制；并在需要進行功率提升時，能夠根據各交流系統的交流條件在各交流系統中分配功率，分配給各交流系統連接的換流器以適當的功率指令，在使得換流器輸送功率能力得到充分利用的同時，減小換流器發生換相失敗的可能。附圖說明圖1是特高壓直流分層接入方式的示意圖。圖2是附加功率-電壓控制器的示意圖。圖3是附加功率-電壓控制器形成備用電壓參考值的示意圖。圖4是等額提升功率情況下各換流器換相電壓和熄弧角曲線。圖5是確定換流器輸送功率指令的示意圖。圖6是換流器獨立控制效果示意圖。圖7是正極500kV交流系統持續0.1s三相接地故障時系統暫態特性曲線圖。圖8是功率提升0.15.p.u時定電壓控制仿真曲線圖。圖9是使用本專利技術實施方式功率提升0.15.p.u時系統電氣量仿真曲線圖。圖10是使用本專利技術實施方式功率提升0.15.p.u時系統電氣量仿真曲線圖。圖11是特高壓直流分層接入方式功率控制方法的示意圖。具體實施方式下面結合附圖，對本專利技術作詳細說明。本專利技術的實施方式中以圖1中的特高壓直流分層接入方式為例進行說明，例如工作于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種特高壓直流分層接入方式的功率控制方法，包括以下步驟：A、獲取整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號；B、當直流換流站接收到功率提升指令時，整流側換流器根據階梯式提升方式確定其輸送功率指令，逆變側各換流器根據最優功率比確定所述各換流器的輸送功率指令；C、根據整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號與輸送功率指令，確定所述各換流器的定電壓控制中電壓參考值。

【技術特征摘要】
1.一種特高壓直流分層接入方式的功率控制方法，包括以下步驟：A、獲取整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號；B、當直流換流站接收到功率提升指令時，整流側換流器根據階梯式提升方式確定其輸送功率指令，逆變側各換流器根據最優功率比確定逆變側各換流器的輸送功率指令；C、根據整流側換流器和逆變側各換流器的輸送功率信號與輸送功率指令，確定整流側換流器和逆變側各換流器的定電壓控制中電壓參考值；所述最優功率比為：其中I與II代表不同換流器；Uv是逆變側各換流器閥側交流電壓，Zeq是逆變側各換流器所連接交流系統的等效阻抗，γ'是實測的逆變側各換流器熄弧角中的較大值，us％是逆變側各換流器相應的短路電壓百分比，Id是直流電流，IdN是額定直流電流，UdoN為額定直流空載電壓，ΔI'是預估電流提升量，等于其中Ud為直流電壓，Pd為總直流功率，△P是功率提升階梯量，相應地，步驟B包括：獲取逆變側各換流器閥側交流電壓、熄弧角、直流電壓、直流電流、總直流功率，以確定最優功率比。2.權利要求1中所述的特高壓直流分層接入方式的功率控制方法，其中所述熄弧角的較大值γ'控制在15°～22°之內。3.權利要求1中所述的特高壓直流分層接入方式的功率控制方法，其中所述根據階梯式提升方式確定輸送功率指令的步...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉崇茹，郭龍，林周宏，吳旻昊，贠飛龍，
申請(專利權)人：華北電力大學，
類型：發明
國別省市：北京;11