[发明专利]一种分布式直流耗能装置的投切控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种分布式直流耗能装置的投切控制系统及方法，投切控制系统将柔性直流输电系统所需的耗能功率平均分配到每个子模块中，在每个子模块内部增加一个耗能组件，每个耗能组件由开关器件与耗能电阻串联构成；当风电柔性直流送出系统发生受端交流故障时，出现直流侧系统电压升高，投入一定数量的耗能电阻，通过耗能电阻消耗盈余功率，维持系统的短时稳定；待故障恢复后，退出对应的耗能电阻，完成柔性直流输电系统的故障穿越。本发明能够实现受端交流故障的穿越，同时相对于其他集中型式的耗能装置，本发明能够大幅降低故障发生至故障恢复过程的功率波动，提高系统稳定性及可靠性。

技术领域

本发明属于直流输配电领域，具体为一种分布式直流耗能装置的投切控制系统及方法。

背景技术

柔性直流输电系统相对于常规的直流输电系统，能够在不改变电压极性的情况下通过反转电流方向来实现潮流反转，具有较高可靠性的柔性直流输电和柔性直流电网系统，最显著的特点在于能实现多电源供电和多落点受电，为电力系统提供一种更灵活、快捷的输电方式。

大容量、远距离的风电场、光伏电站等新能源发电系统，适合通过柔性直流输电的方式进行能量送出，具备系统稳定、运行方式灵活，有功及无功独立控制等诸多优点。

同时，海上风电的柔性直流送出也是目前行业的研究热点。通过柔性直流输电传输风电场的电能，风电场一端的柔性直流换流阀应该采用定交流电压控制方式，为风电场提供稳定的交流电压。因此，该换流站不能控制传输功率，传输功率由风电场的发电功率决定。

如果受端换流站发生故障，则不能继续接受功率，由于此时输电系统不能直接限制送端功率，便会造成送受端功率不平衡，导致直流电压升高，引起直流过压保护。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种分布式直流耗能装置的投切控制系统及方法，能够降低故障穿越过程中的功率波动，提高系统的稳定性及可靠性。

为了实现上述目的，本发明分布式直流耗能装置的投切控制系统，包括设置在柔性直流输电系统每个子模块内部的耗能组件，柔性直流输电系统所需的耗能功率平均分配到每个子模块中；所述的每个耗能组件由开关器件与耗能电阻串联构成，每个子模块中的耗能组件与子模块放电电阻并联；当系统发生受端交流故障时，通过开关器件控制耗能电阻投入，耗能电阻消耗盈余功率，维持系统的短时稳定，当故障恢复后通过开关器件控制耗能电阻退出。

柔性直流输电系统子模块包括相互并联的IGBT元件支路、电容支路以及放电电阻支路。

所述耗能组件中的开关器件采用全控型电力电子器件。

本发明分布式直流耗能装置投切控制系统的控制方法，包括不分先后的以下步骤：

通过PI控制器进行定直流电压控制，PI控制器的输出量为耗能组件的投入数；

检测当前时刻送端换流器的传输功率，按照每个耗能组件的耗能功率，折算出所需要投入的耗能组件组数，将该耗能组件数设置为PI控制器的积分环节初始值；

PI控制器的指令值为额定直流电压标幺值，反馈值为直流电压测量标幺值；当直流电压达到过电压临界值，使能PI控制器；当直流电压降低至退出临界值，禁止PI控制器。

优选的，在PI控制器确定耗能组件的投入数时，通过进行排序均压控制对柔性直流输电系统投入耗能组件的子模块进行选择。所述的排序均压控制为对单个桥臂的全部子模块电容电压进行采集，并且从电压最高到电压最低进行，最后，按照PI控制器输出的耗能组件投入数，选取电压最高的子模块投入至耗能组件。耗能组件的总功率根据传输功率设定。