[发明专利]串联型MTDC系统的主控制方法及其元件

说明书

技术领域

本发明涉及串联型多端HVDC系统（即，串联型MTDC系统），更具体地，涉及串联型MTDC系统的主控制方法及其元件。

背景技术

根据IEC（国际电工委员会）标准“International Standard Terminology for high-voltage direct current(HVDC)transmission （用于高压直流（HVDC）输电的国际标准术语）”（IEC60633，版本2.1，2009年7月），多端HVDC输电系统（MTDC）被定义为“由多于两个的分离的HVDC换流站和互连的HVDC输电线构成的HVDC输电系统”。作为两个基本连接结构，并联MTDC系统如图1所示，串联MTDC系统如图2所示。应该注意，这两种MTDC系统仅作为示例给出。本领域技术人员理解，基于这些典型结构的其它派生结构不应被排除在本发明之外。在以下的描述中，作为MTDC系统一部分的输电线是指架空线、电缆和/或可传输大量电流的其它媒介。此外，MTDC系统包括双极结构和单极结构。因此，在本发明中，“主控制”指在系统级（双极和/或极层）对MTDC系统进行协调控制的一般概念。

串联型MTDC系统是吸引人的，因为对于某些应用情况其换流站具有较低价格。但是，串联型MTDC系统对每个端和输电线具有相同的电流，因此串联型MTDC的功率损耗比并联型MTDC的功率损耗要大。迄今为止，如何控制串联型MTDC并协调全部端尚未实际开发。

在论文“The Control and Performance of a Series Connected Multiterminal HVDC Transmission System（串联型多端HVDC输电系统的控制和性能）”（R.L.Vaughan等，IEEE，Transactions on Power Apparatus and System,Vol.PAS-94,No.5,1975）中，讨论了换流端的电流裕度，从而提出了在串联型HVDC系统中执行中央控制的方案。但是，当端的数量进一步增加时，或者如果从典型的点对点HVDC升级为串联型MTDC系统，则都需要开发新的方法。在本发明中，介绍了可以对串联型MTDC系统操作提供更多灵活性的电流指令分组。

在“Basic Regulation Methods and Features of Multi-terminal HVDC Transmission System（多端HVDC输电系统的基本调节方法和特性）”一书中（第3章第8节，155-163页，1982年，浙江大学，高压DC输电工程和技术，交直流输配电研究团队），介绍了在多个VST之间共享的电流裕度。但是，没有讨论用于整流器或逆变器的电流裕度。

此外，对于串联型MTDC的功率控制，现有技术中的大多数方案都是提出调整触发角（α）或熄弧角（γ）并通过本地控制（中心或模块）对OLTC（有载调压变压器）进行协调控制，这将导致更大的触发角以及可能不可接受的OLTC范围。在例如启动、停止/旁路和无功功率平衡等阶段中，端之间不会实现优化协调。对于串联型MTDC系统和并联型MTDC系统二者，均应该识别出电流设定端（CST）和电压设定端（VSTs）。在串联型MTDC系统中，公知地，一个端应该被分类为CST，其它端应该被分类为VST。但是，没有为串联型MTDC系统选择CST的现有方案。

因此，包括上述方法在内的现有方案本质上不能用作控制串联型MTDC系统的方法。由于上述问题，本发明提出了用于串联型MTDC系统的主控制方法及其元件，其具有已调节的有功功率和无功功率、优化的功率损耗和其它专门功能。

发明内容

本发明提供了用于串联型MTDC系统的主控制方法及其元件。

根据本发明的一方面，该方法包括选择一个端作为电流设定端（CST），并将其它端定义为电压设定端（VST）；将串联型MTDC系统的电流参考配置为CST换流器的输入，基于所述电流参考和每个VST换流器的不同裕度分别生成所述每个VST换流器的电流值，并使整流器侧的电流参考的最小值大于逆变器侧的电流参考的最大值。

根据本发明的优选实施方式，被选为所述CST的端是具有最大额定功率的端、具有最强AC电网的端、具有最大短路比（SCR）的端、具有更大的额定功率以增大无功功率消耗的端、或具有更低额定功率以优化无功功率消耗的端，其中所述最强AC电网具有最大的短路容量。