[发明专利]一种混合多馈入直流系统二级电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统控制领域，尤其涉及一种混合多馈入直流系统二级电压控制方法。

背景技术

三级电压控制模式是国际上普遍采用的电力系统电压控制模式，已在法国、意大利、西班牙、比利时和巴西等国家付诸实施，国内大多数省网也投入运行，并且取得了较好的效果。在此模式下，其中二级电压控制的主要目标是以某种协调策略重新设置区域内一级电压控制层的各自动电压调节器的设定值，使中枢点的电压值偏离三级电压控制层设定的中枢点电压参考值在可接受的范围之内。二级电压控制是连接其他两个层次的关键环节，它能够从区域电压稳定的角度出发，合理、协调地分配本区以内各电压/无功源的无功功率，在一定程度上能够改善区域的电压水平和提高系统的电压稳定性。

随着电网的不断发展和电力体制改革的逐步深化，电力市场环境的竞争愈演愈烈，为了提高经济性，愈来愈多的电网运行状态已接近或者达到了系统的运行极限，电压稳定问题日益突出。尤其在我国西电东送的大背景下，大量的功率通过远距离交/直流输电线路馈入负荷中心，形成了典型的多馈入直流系统。相对于单纯的交流系统，多馈入直流受端交流系统的电压稳定性问题更加突出，主要表现在无功资源多样化，控制手段复杂，多数控制设备仅仅依靠就地信息进行控制等，造成了实现受端交流系统的电压无功在线协调控制存在诸多困难。特别是含VSC-HVDC和LCC-HVDC馈入的混合多馈入直流系统，无功源更加复杂，如何对系统的无功源进行合理的协调与分配，是混合多馈入直流系统保持电压稳定的关键。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种混合多馈入直流系统二级电压控制方法，本发明可在线协调控制混合多馈入直流系统的二级电压。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种混合多馈入直流系统二级电压控制方法，包括以下步骤：

(1)选定参加二级电压控制的中枢点母线集合；

(2)根据全网的潮流方程，获得中枢点母线电压关于无功功率的灵敏度矩阵，并根据灵敏度矩阵建立二级电压控制模型；

(3)对二级电压控制模型进行求解，求得各受控同步发电机和高压直流换流站及其他中枢点的无功调节量，据此进行二级电压控制。

所述步骤(1)中，确定参加二级电压控制的发电机高压侧的母线，高压直流换流母线及其他参与二级电压控制的枢纽变电站母线作为混合多馈入直流系统二级电压控制的中枢母线集合。

所述步骤(2)中，灵敏度矩阵的获取方法为：计算交流系统的潮流方程，如果有母线存在VSC-HVDC馈入或LCC-HVDC馈入，对系统的雅可比矩阵进行相应的修正，根据修正后的潮流方程求得多馈入直流系统的灵敏度方程。

进一步的，所述步骤(2)中，当母线i存在LCC-HVDC馈入，则根据第i馈LCC-HVDC馈入交流系统的有功功率与无功功率对换流母线i电压幅值的偏导数对其雅可比矩阵进行修正。

进一步的，所述步骤(2)中，当母线k存在VSC-HVDC馈入，则第k馈VSC-HVDC馈入交流系统有功功率和无功功率对换流母线k电压相角和电压幅值的偏导数对其雅可比矩阵进行修正。

所述步骤(2)中，二级电压控制模型的构建方法为：根据获得的灵敏度矩阵，结合采集的中枢点的电压实际值，以及三级电压控制下发中枢点的电压参考值，建立以所有中枢点电压偏离设定值的平方和最小为目标的多馈入直流系统二级电压控制模型。

所述步骤(2)中，多馈入直流系统二级电压控制模型以电压灵敏度方程为等式约束条件，以无功源的无功功率可调上下限为不等式约束条件。

进一步的，不等式约束条件还包括VSC-HVDC无功可调上下限，LCC-HVDC换流站及其他中枢点内无功补偿装置上下限。

所述步骤(3)中，采用二次规划法对二级电压控制模型进行求解，求得各受控同步发电机和高压直流换流站及其他中枢点的无功调节量。

所述步骤(3)中，对于发电机，无功控制策略以发电机无功调整量的形式下发，进而将发电机无功调整量转化为发电机机端的电压参考值调整量，修改励磁调节器参数，以实现电压控制。

所述步骤(3)中，对于VSC-HVDC换流站，无功控制策略以无功调整量的形式下发至VSC-HVDC换流站直流系统控制层，进行换流器注入功率控制。

所述步骤(3)中，对于LCC-HVDC换流站，无功控制策略以无功调整量的形式下发至LCC-HVDC换流站控制器，换流站控制器下发指令到无功补偿装置控制器进行无功补偿控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：