[发明专利]基于运行点优化的真双极柔性直流电网协调控制方法

说明书

本发明涉及电力系统保护与控制领域，为实现监控系统运行状态、进行运行点优化计算并向各换流站发送正、负极换流阀的控制指令。为此，本发明，基于运行点优化的真双极柔性直流电网协调控制方法，适用对象为真双极柔性直流电网，控制策略是，各换流站的正、负极换流阀均进行独立控制，对于与交流电网相连的换流站，其正、负极换流阀进行下垂控制；对于与新能源发电系统或无源网络相连的换流站，选定一极换流阀进行定交流电压控制，另一极进行定功率控制，设置站间协调控制系统，利用该系统监控系统运行状态、进行运行点优化计算并向各换流站发送正、负极换流阀的控制指令。本发明主要应用于电力系统保护与控制场合。

技术领域

本发明涉及电力系统保护与控制领域，尤其涉及柔性直流输电系统的协调控制技术，特别是涉及真双极柔性直流电网的协调控制策略。

背景技术

由组合式电压源型换流器构成的真双极柔性直流电网可以实现大规模可再生能源的高效接入，提供适应性更强的电能接纳和传输方式，是推进能源结构转型和实现大范围能源互联的重要手段。科学合理的的协调控制策略是实现真双极柔性直流电网安全、可靠、经济运行的关键。

目前，相关领域的国内外研究团队从提高系统安全性和可靠性出发，针对采用伪双极接线的柔性直流输电系统的协调控制策略进行了深入研究。真双极系统的控制更为灵活，需要从系统的安全性、可靠性和经济性出发，对其协调控制策略进行深入研究。由于目前真双极柔性直流电网的研究和示范刚刚起步，专门针对真双极柔性直流电网协调控制策略的研究成果还比较匮乏，综合考虑系统安全可靠性及经济性的真双极柔性直流电网细条控制策略具有重要的研究及应用价值。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出真双极柔性直流电网协调控制方法，实现监控系统运行状态、进行运行点优化计算并向各换流站发送正、负极换流阀的控制指令。为此，本发明采用的技术方案是，基于运行点优化的真双极柔性直流电网协调控制方法，适用对象为真双极柔性直流电网，其包括直流线路和换流站，所述的直流线路共包含三层：正极线路层、金属回线层和负极线路层，所述的换流站由电压源型换流器串联构成，其中正极换流阀的正极出线接入正极线路层，负极换流阀的负极出线接入负极线路层，正极换流阀的负极出线与负极换流阀的正极出线相连接入金属回线层，换流站通过换流变压器与交流系统相连，所述的交流系统包括交流电网、新能源发电系统、无源网络；控制策略是，各换流站的正、负极换流阀均进行独立控制，对于与交流电网相连的换流站，其正、负极换流阀进行下垂控制；对于与新能源发电系统或无源网络相连的换流站，选定一极换流阀进行定交流电压控制，另一极进行定功率控制，设置站间协调控制系统，利用该系统监控系统运行状态、进行运行点优化计算并向各换流站发送正、负极换流阀的控制指令。

运行点指各端换流站正、负极换流阀的直流侧电压及由交流系统向正、负极换流阀输送的有功功率，运行点优化指基于当前时刻系统运行状态，以系统有功功率损耗最低为目标，计算得出站间协调控制系统需要下发的控制指令，运行点的优化问题转化为以极换流阀控制器的输入参考值为控制变量，该最优化问题的目标函数及约束条件如下：

目标函数：

式中，V表示连接新能源发电系统及无源网络的换流站的集合，D表示连接交流电网的换流站的集合，其中P_i^p表示正极换流阀的有功功率参考值，P_iⁿ表示负极换流阀的有功功率参考值；

等式约束1：

式中，表示换流站i正极线路的电压，表示换流站i中性极线路的电压，表示换流站i负极线路的电压，分别表示换流站i中正、负极换流阀的功率损耗，表示正极层节点导纳矩阵中的元素，表示负极层节点导纳矩阵中的元素，各层网络节点导纳矩阵求解方法为：