[发明专利]一种VSC-HVDC在联网与孤岛运行方式间的切换控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种VSC-HVDC在联网与孤岛运行方式间的切换控制方法。

背景技术

VSC-HVDC（voltage source converter based high voltage direct current，电压源换流器型直流输电系统）采用可关断电力电子器件，无需借助外部电源便可实现换相，因此具备向无源网络供电的能力。此外，VSC-HVDC技术与传统直流输电技术相比，还具有不需要无功补偿、无换相失败问题、谐波水平低、适合构成多端直流输电系统、占地面积小等技术优势，因此VSC-HVDC具有广阔的工程应用前景。

电网运行中，为增强重要负荷的供电可靠性，可采用VSC-HVDC和交流线路为重要负荷双路供电，正常情况下双路供电，特殊情况下由VSC-HVDC或交流线路单路供电。以我国正在建设的舟山多端柔性直流输电工程为例，该工程在正常运行时，五个VSC（voltage source converter，电压源换流器）与交流电网均有交流线路联系（该运行方式称为联网运行方式），但在故障或检修情况下，舟山电网中将出现无源孤岛，因此需要某个或某几个VSC向无源孤岛供电（该运行方式称为孤岛运行方式），但VSC孤岛方式只是临时运行方式，当交流联络线故障清除或检修完成后，为增强系统供电可靠性，无源孤岛仍需通过交流线路重合闸与交流电网的恢复连接，VSC随之转入联网运行方式。在上述情境下，VSC需要具备在联网运行方式和孤岛运行方式间稳定转换的能力。

VSC-HVDC连接有源系统的控制策略主要有定直流电压控制、定有功功率控制、定交流电压控制、定无功功率控制、定频率控制等方式。VSC-HVDC向无源网络供电的控制策略主要包括幅相控制、直接电压控制、直接电流控制和非线性控制等方式。Zhang L、Harnefors L、Nee H P在标题为Modeling and control of VSC-HVDC links connected to island systems（IEEE Transactions on Power Systems，2011，26(2)：783-793）的文献中指出VSC采用定功率控制方式与弱交流系统连接时存在控制系统稳定性和动态性能较差的问题，并为此提出了一种VSC-HVDC功率同步控制器，该控制器既可用于VSC与强交流系统相连也适用于VSC与弱交流系统相连的情景。王珂、骆健、杨胜春等在标题为向无源网络供电的VSC-HVDC启动控制研究（中国电机工程学报，2011，第31卷，277-281）的文献中设计了向无源网络供电的级联型dq解耦比例积分控制器，该控制器的电流响应速度快且能控制交流故障电流；目前实际工程中的VSC控制系统均采用级联型dq解耦比例积分控制器结构。

但是，上述研究主要集中于VSC-HVDC处于联网或向无源孤岛供电某单一运行方式下的控制器设计，采用这些控制方法的VSC-HVDC无法在联网运行方式和无源孤岛运行方式间稳定地相互转换。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明基于实际工程中采用的级联型dq解耦比例积分控制器结构，提供了一种VSC-HVDC在联网与孤岛运行方式间的切换控制方法，可以保证VSC-HVDC在联网运行方式和孤岛运行方式间稳定地转换。

一种VSC-HVDC在联网与孤岛运行方式间的切换控制方法，包括如下步骤：

（1）对于VSC-HVDC中的受端VSC，检测其控制模式：若其处于联网控制模式，则执行步骤（2）；若其处于孤岛控制模式，则执行步骤（4）；

（2）检测受端VSC是否处于孤岛运行方式：若是，则执行步骤（3）；若否，则返回步骤（1）执行下一时刻的检测；

（3）将受端VSC的控制模式由联网控制模式切换为孤岛控制模式；

（4）检测受端VSC是否处于联网运行方式：若是，则执行步骤（5）；若否，则返回步骤（1）执行下一时刻的检测；

（5）将受端VSC的控制模式由孤岛控制模式切换为联网控制模式。

所述的步骤（1）中检测受端VSC控制模式的标准如下：

处于联网控制模式的受端VSC的特征为：受端VSC控制系统中的d轴控制环采用定交流有功功率为控制目标，q轴控制环采用定交流无功功率或定网侧交流电压有效值为控制目标，abc坐标系/dq坐标系以及dq坐标系/abc坐标系的坐标变换矩阵的参考相位采用受端VSC网侧交流电压的相位；