[发明专利]一种多端柔性直流输电系统的直流电压偏差斜率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统多端柔性输配电、电力电子和用户电力技术领域，更具体的说，是涉及一种多端柔性直流输电的直流电压偏差斜率控制方法。

背景技术

近年来，随着风电系统的不断发展，大规模风电系统的并网问题成为了热门话题。在众多的风电系统并网问题的解决方案中，VSC-MTDC（Voltage Source Converter Multi-Terminal DC Transmission system,采用电压源换流器的多端柔性直流输电系统）受到了广泛的关注与应用。与传统的LCC-MTDC（Line Commutated Converter Multi-Terminal DC Transmission system,采用相控换流器的多端直流输电系统）相比，VSC-MTDC具有控制灵活、扩建容易、能够与短路容量较小的弱交流系统甚至无源交流系统相连等诸多优点。

在多端柔性直流输电系统中，直流电压的地位可以类比交流系统中频率的地位，其稳定直接影响到直流潮流的稳定，因此多端柔性直流输电系统中，对直流电压控制极其重要。目前，对多端柔性直流输电系统的直流电压的控制有单点直流电压控制、多点直流电压控制以及直流电压斜率控制，其中，单点直流电压控制采用一个换流站作为直流电压控制站，而其余的换流站负责控制其他变量，例如交流功率、交流频率及交流电压等，由于仅有一个换流站对直流电压进行控制，如果此换流站出现故障或功率越限而失去直流电压的控制能力，整个柔性直流输电系统的潮流将失稳，因此单点直流电压控制的使用性比较差。对于多点直流电压控制，即在直流输电系统中有多个换流站具备有直流电压的控制能力，按照是否需要换流站间通讯设备分类，多点直流电压控制又分为主从控制和直流电压偏差控制。主从控制是一种需要换流站间通信的控制方式，其利用换流站间的通信系统实现直流电压的稳定；直流电压偏差控制是一种无需站间通信的控制方式，即是在定直流站故障退出运行后，后备定直流电压站能够检测到直流电压的较大偏差并转入定直流电压运行模拟，保证直流电压的稳定，同时，直流电压偏差控制设计比较简单、可靠性强，因此，成为了最受欢迎的多端柔性直流输电系统的控制方式。而直流电压斜率控制是近年来受到关注的新颖的直流电压控制方式，运用直流电压斜率控制器的多端柔性直流输电系统，各个换流站有独立的直流功率与直流电压的P_dc-U_dc关系曲线或者直流电流与直流电压的I_dc-U_dc关系曲线，其将稳定直流电压的任务分配给多个换流站，以实现在不同运行情况下直流功率快速平衡的分配。

然而，直流电压偏差控制方式以及直流电压斜率控制方式各自都存在着缺陷，使得这两种控制方式的应用受到了一定的限制。对于直流电压偏差控制方式存在如下缺陷：1、由于同一时刻只有单个换流站参与功率调节，因此其响应速度不及直流电压斜率控制方式；2、多个后备定电压换流站需要多个定电压的优先级，增加了控制器设计的复杂度；3、当直流系统规模变大的时候，直流系统需要的后备定直流电压换流站将增多，由于直流电压偏差控制方式中各后备定直流电压偏差将越大，然而电压源型换流站与直流线路存在着直流电压运行范围，即为了维持电压源型换流站功率稳定运行，直流电压存在着运行下限，以及为了保持直流网络绝缘水平，直流电压存在运行上限；因此，偏差取值不能够超出直流电压运行的范围，这限制了后备定直流电压换流站的个数。这些缺陷使得直流电压偏差控制方法在换流站个数较多的直流网络中推广应用有一定的难度。对于直流电压斜率控制方式，其换流站能够迅速地对直流网络的潮流变化作出响应，调整其直流功率，因此这种控制方式比较适合应用于潮流频繁变化的柔性直流输电系统中，例如具有风电场的多端柔性直流输电系统中，但是其缺陷是采用斜率控制器的换流站直流功率不能够精确地跟踪其设定值，从而无法实现直流功率的精确控制。

发明内容

有鉴于此，针对上述提出的直流电压偏差控制方式以及直流电压斜率控制方式的缺陷，本发明提供了一种多端柔性直流输电系统的直流电压偏差斜率控制方法，将直流电压偏差控制方式与直流电压斜率控制方式相结合，其利用直流电压偏差控制方式的偏差特性实现换流站稳态时的有功功率调节，并且利用直流电压斜率控制方式的斜率特性使多个换流站能够起到后备定直流电压的作用，加快系统的动态响应特性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多端柔性直流输电系统的直流电压偏差斜率控制方法，包括：