[发明专利]一种适用于无双端通信的柔直低穿控制方法

说明书

本发明公开了一种适用于无双端通信的柔直低穿控制方法，通过对端跌落电压预测以及改变功率指令实现系统的低电压穿越，从而保证故障期间系统不出现过压现象，同时能够为负载提供一定的能量，实现不间断供电，引入直流母线电压检测以及功率控制，通过检测直流母线电压，直流母线电压的变化斜率实现对于跌落深度的判断；功率控制以跌落深度检测为依据，改变换流阀系统的功率输出，保证双端系统的功率平衡，双端之间无通信，增强了系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及柔性输配电技术领域，具体涉及一种适用于无双端通信的柔直低穿控制方法。

背景技术

直流输电被认为是未来电力传输的发展方向，相对于交流传输系统，直流系统稳定性高，传输损耗小，特别是随着高压大容量功率器件的发展以及高压直流断路器的出现，直流电网已经具备了替代交流电网的技术基础，目前直流输电包含两种技术路线，一种是以晶闸管为基础的电流源型高压直流输电技术(LCC-HVDC)，另外一种是以基于模块化多电平级联换流器的电压源型高压直流输电技术(VSC-HVDC)，也称为柔性直流输电技术。VSC-HVDC技术相对于LCC-HVDC技术具有明显的技术优势，模块化多电平级联变换器能够实现四象限的运行，可以实现系统的黑启动，潮流反转，能够实现系统无功的提供/吸收；其输出波形直流高，因而滤波设备的成本以及体积相对于LCC-HVDC系统来说大大降低；同时模块化的设计思路让VSC-HVDC的设计以及关键设备生产更加标准化，系统运行时拥有更好的冗余度，其可靠性，稳定性以及维护成本较低。目前柔性直流输电的技术还在积累的阶段，开展的示范工程主要针对新能源送出，弱电网供电，城市扩容以及区域电网互联。但是随着电子技术，通信技术的发展，其应用前景会越来越广泛。

交流电压跌落是一项交流电网中常见的电网故障，即在电网正常运行过程中，突然出现交流单相/双相/三相的电压降低，柔性直流输电系统一个重要的应用领域是孤岛、弱电网供电，运行过程中存在电压跌落的风险，为了提高输电系统的可靠性，柔性直流输电系统能够实现低电压穿越尤为重要，为实现柔性直流输电系统的低电压穿越，传统控制策略针对单端换流阀系统已经开展了大量的理论研究以及工程试验，目前工程中常采用正负序分离的控制策略，即将三相交流电压，电流按照正序，负序进行分离，按照正常情况控制正序电流，同时将负序电流控制为零，保证了故障状态下系统的稳定运行；由于采用了基于正负序电压前馈的控制策略，换流阀系统能够有效降低故障发生时的冲击，针对换流器本身的低电压穿越工程技术难题已经解决。

柔性直流输电系统，包含了双端换流阀，其中，单端换流阀可工作在恒功率模式或者恒直流母线电压模式，对端换流阀可工作在另外一种模式，同时考虑传输能量反转的情况，换流阀可以工作在整流模式或者逆变模式，如果柔性直流输电系统在恒功率侧换流阀出现了交流电压跌落，其能够提供或者吸收的功率降低，而对端恒电压模式的换流阀能够提供或者吸收的功率仍然较高，在情况下，可以配合对端，按照直流母线电压的变化实现功率调节，该模式下可以实现低电压过程中直流母线的控制，但是，如果整流侧换流阀工作在恒功率模式，对端逆变侧换流阀工作在恒电压模式情况下，当逆变侧换流阀出现交流电压跌落，由于其输出电流有限(受功率器件的限制)而且输出电压降低，其额定输出功率降低；但是整流侧输出功率不发生变化，这将导致整流侧提供的功率将大于逆变侧的功率，额外的能量将存储在子模块电容上，导致直流母线电压上升，而且现在国内多项柔性直流输电示范工程并没有包含双端换流阀的低电压穿越时的电网电压跌落情况通信，恒功率端并不能通过通信取得对端电压跌落情况的信息，该情况下，直流系统电压升高至保护门限，导致低电压穿越失败，从以上分析可知，目前亟需一种控制策略实现无双端通信的柔性直流输电系统控制策略实现系统的低电压穿越。

发明内容