[发明专利]一种基于真双极柔性直流输电系统的多目标协同控制方法

说明书

本发明公开了一种基于真双极柔性直流输电系统的多目标协同控制方法，同一换流站内正、负两极换流器独立控制；其中一极换流器采用恒交流电压幅值/频率控制方式，作为电压控制极提供稳定交流电压；另一极换流器采用有功/无功解耦控制方式，作为功率驱动极，通过修改有功功率参考值实现换流站所传输功率在正负极直流电网中的主动灵活分配。本发明通过极间协同控制策略，根据系统的有功消纳需求和运行工况协同两极间具体功率分配，功率驱动极具有良好的功率调节特性，而电压控制极的直流电压保持稳定，且能够在非正常工况下由健全极主动承担部分故障极功率，避免故障极传输功率过剩，增强了双极系统的灵活性和可靠性。

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，涉及一种用于真双极柔性直流输电系统换流站的多目标协同控制方法。

背景技术

随着柔性直流输电系统向更高电压等级、更大输电容量、多端化和网络化发展，灵活可靠的真双极系统结构将拥有广阔的应用前景。现有真双极换流站两换流器采用对称式的控制策略，即采用完全相同的控制策略，这会带来很多问题。具体的说：

真双极换流站与孤岛新能源电网或无源交流电网相连时，需要换流器为交流网络提供稳定的交流电压。现有控制方法中，真双极换流站的正、负极换流器均采用恒交流电压幅值频率控制策略。该控制策略下，无法实现对交直流电网公共耦合点(PCC点)的有功、无功独立控制，且交流电网流入换流站直流侧正、负极输电线路的功率分配不可控，输电系统灵活性低。

真双极换流站与有源交流网络相连时，由交流网络提供稳定的交流电压，可对换流站采用有功无功解耦控制策略，现有控制方法中，对换流站正、负极换流器均给定同一类型控制量及其控制目标参考数值。该控制策略下，交流电网流入换流站直流侧正、负极输电线路的功率大小和方向一致，正、负极电网间功潮流不可调，没有充分发挥真双极换流站的结构优势，输电系统灵活性低。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种对真双极柔性直流输电系统的多目标协同控制方法，换流站正、负两极换流器独立控制、运行，并设计极间协同控制策略，对正常工况和故障工况分别设计有功功率分配方法，为两极间功率分配提供具体调节数值。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于真双极柔性直流输电系统的多目标协同控制方法，包括如下步骤：

同一换流站内正、负两极换流器独立控制，其中一极换流器采用恒交流电压幅值/频率控制方式，作为电压控制极提供稳定交流电压；另一极换流器采用有功/无功解耦控制方式，作为功率驱动极，通过修改有功功率参考值实现换流站所传输功率在正负极直流电网中的主动灵活分配。

进一步的，在正常工况下，新能源出力波动(按照一定频率进行定时设置)时，根据实际检测到的交流侧传输有功功率，将有功驱动极功率参考值设置在总传输功率的一半，使得两极有功功率尽可能平均分配；在非正常工况下，使健全极转代部分故障极功率，在保证直流电压不越限的前提下提高换流站整体传输功率。

进一步的，正常工况下，控制方法包括如下步骤：

步骤1，根据历史数据，得新能源电场的短时输出功率波动幅值最大不超过λ，将换流站总传输容量分成K个区间，

其中，P_rate为单极换流器容量，为向下取整符号；

步骤2，实时监测流入PCC的有功功率P₃，判断其所属区间n和该区间的有功功率预测值：

则第n个区间的功率预测值P_s*为：

即每个区间的功率预测值为该区间上下限的平均值；