[发明专利]一种多端柔性直流输电系统改进型非线性下垂控制方法

权利要求书

1.一种多端柔性直流输电系统改进型非线性下垂控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，利用下垂特性曲线模糊搜索、实时下垂曲线查表控制过程产生直流电压外环的参考电压，具体包括以下处理；

步骤(1-1)，定义下垂特性曲线模糊搜索过程中，直流电压外环的参考电压U_DC-ref的表达式为：

式中：U_DC-min和U_DC-max分别表示GSVSC直流电压运行的最小限值和最大限值，T表示下垂特性曲线模糊搜索的总时长，T_S表示模糊搜索的采样周期；nT_S表示T时长内第n个模糊搜索的采样周期，S表示模糊搜索的运行状态；U_DC-0表示由下垂曲线查表控制得到的直流电压参考值，该值由远端调度系统向下垂曲线查表控制发送有功功率调度指令P_ref后经过查表得到；

S＝1时，模糊搜索启动，通过扫描得到换流站实时的下垂特性曲线；模糊搜索时，GSVSC直流电压外环的参考值U_DC-ref从最小限值U_DC-min开始逐渐增大，经过模糊搜索总时长T后达到最大限值U_DC-max，在每个采样周期T_S采集GSVSC的有功功率和直流电压数据，第i个采样周期所采集的有功功率和直流电压数据表示为(P_i,U_i)(i＝1,2,3…n)。

当经过模糊搜索总时长T时间完成模糊搜索后，利用最小二乘法将GSVSC非线性离散的运行点(P_i,U_i)(i＝1,2,3…n)进行最优曲线拟合，得到换流站连续的非线性下垂特性曲线方程表达式为：

P＝kU²+bU

式中：k和b均为GSVSC换流站P-U_DC下垂特性曲线的系数。

利用最小二乘法进行P-U_DC下垂曲线拟合，计算GSVSC的有功功率实测值P_i与计算得到的有功功率(kU_i²+bU_i)的残差的平方和最小的函数f_LS(k,b)，表达式如下：

其中，k和b为GSVSC实时下垂特性曲线对应的下垂系数；

通过求解f_LS(k,b)，得到换流站的实时下垂特性曲线方程的系数k和b，从而得到连续、实时的GSVSC的P-U_DC下垂特性曲线方程；

步骤(1-2)，进行实时下垂曲线查表控制，即模糊搜索结束后，将得到的下垂特性曲线方程P＝kU²+bU加载到实时下垂曲线查表控制；将S切换到2，即S＝2，此时，远端调度系统根据VSC-MTDC系统的调度需求发出有功功率指令P_ref，通过查表得到功功率指令P_ref对应的直流电压外环控制的参考值U_DC-0，控制GSVSC的直流电压从而实现对换流站有功功率的控制；

步骤2，执行下垂曲线周期更新控制的流程，该流程具体实施步骤如下：

步骤(2-1)，采集在t₀时刻与GSVSC相连及GSVSC之间的直流电缆的电阻值R_m(0)(m＝1，2，3…)，m为直流电缆的编号；

步骤(2-2)，启动下垂特性曲线模糊搜索，得到t₀时刻GSVSC的初始化下垂特性曲线方程表达式为：

P＝k₍₀₎U²+b₍₀₎U；

步骤(2-3)，采集下一时刻t₁时的直流电缆电阻值R_m(1)(m＝1，2，3…)，以及GSVSC的直流电压U₍₁₎和有功功率P₍₁₎；

步骤(2-4)，判断|R_l(1)-R_l(0)|＞0是否成立，l为m条直流电缆中的任意一条：如果|R_l(1)-R_l(0)|＞0成立，表明t₁时刻直流电缆电阻因温度或系统运行状态发生变化而变化，立即执行步骤(2-5)；如果|R_l(1)-R_l(0)|＞0不成立，表明所有的直流电缆电阻均未发生变化，但是系统运行状态可能发生变化从而引起GSVSC下垂特性曲线变化，此时执行步骤(2-8)；

步骤(2-5)，启动下垂特性曲线模糊搜索，得到t₁时刻GSVSC的实时下垂特性曲线方程P＝k₍₁₎U²+b₍₁₎U；

步骤(2-6)，下垂特性曲线模糊搜索结束后，将t₁时刻GSVSC的下垂特性曲线方程P＝k₍₁₎U²+b₍₁₎U加载到实时下垂曲线查表；

步骤(2-7)，更新初始值，即将t₁时刻的下垂特性曲线方程及R_m(1)(m＝1，2，3…)作为下一时刻循环的初始值，即用R_m(1)(m＝1，2，3…)替换R_m(0)(m＝1，2，3…)，k₍₁₎替换k₍₀₎，b₍₁₎替换b₍₀₎。返回执行步骤(2-3)，进行下一次循环；

步骤(2-8)，判断|P₆₍₁₎-k₍₀₎U₆₍₁₎²-b₍₀₎U₆₍₁₎|＜ε，是否成立：

如果|P₆₍₁₎-k₍₀₎U₆₍₁₎²-b₍₀₎U₆₍₁₎|＜ε成立，表明系统运行状态变化尚未引起GSVSC下垂特性曲线的变化，返回执行步骤(2-3)，进行下一次循环；

如果|P₆₍₁₎-k₍₀₎U₆₍₁₎²-b₍₀₎U₆₍₁₎|＜ε不成立，表明系统运行状态变化引起GSVSC下垂特性曲线发生变化，返回执行步骤(2-5)；

其中ε表示无限趋近于0的正整数。

直流电压外环-交流电流内环双闭环控制是GSVSC的底层控制，实现对直流电压参考值的精确跟踪。