[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

说明书

本发明公开了一种多端柔性直流输电系统改进型非线性下垂控制方法，包括下垂特性曲线模糊搜索、实时下垂曲线查表控制、下垂曲线周期更新控制，在直流电缆电阻或多端柔性直流系统的潮流发生变化时能够实时更新网侧换流站的下垂特性曲线，实现对换流站直流电压和有功功率的精确控制，避免了采用线性定下垂系数的下垂控制造成的控制误差。本发明利用模糊搜索技术获得精确的GSVSC的非线性下垂特性曲线方程，实现对换流站直流电压和有功功率的精准控制，避免了采用线性下垂控制造成的有功功率控制误差，实时获取GSVSC实时下垂特性曲线。

技术领域

本发明涉及多端柔性直流输电系统有功功率控制和调度领域，特别是涉及一种基于模糊搜索的多端柔性直流输电系统改进型非线性下垂控制方法。

背景技术

电压源型换流器(Voltage-Source Converter，VSC)技术的成熟，促进了多端柔性直流(VSC Multi-Terminal HighVoltage DC Current，VSC-MTDC)输电系统的发展，推动了对柔性直流输电系统相关技术的广泛研究。相比传统高压交流输电系统，VSC-MTDC系统具有传输损耗更小、VSC换流站控制灵活度高、换流站本身能够提供无功补偿、可实现跨区域或跨国电网异步互联等优势，成为大型海上风电场远距离接入岸上交流电网的首选方案，如欧洲北海跨国MTDC系统将北海丰富的风电传输到德国、英国、挪威和比利时；中国已建成南澳±160kV跨海四端柔性直流输电示范工程和舟山±200kV五端柔性直流输电示范工程，并将于2021年完成张北±500kV四端可再生能源柔性直流电网示范工程的建设，实现真正意义上的超级柔性直流输电系统。

VSC-MTDC输电技术面临的诸多挑战中，如何维持直流电压稳定、实现多端网侧换流站(Grid-SideVSC，GSVSC)有功功率精确控制和调度，是决定VSC-MTDC系统稳定运行的关键。针对这一挑战，国内外有关学者提出了多种应用于VSC-MTDC系统的有功功率-直流电压(P-U_DC)下垂控制方法，通过控制多端GSVSC的直流电压，实现有功功率在多个GSVSC之间的分配。

目前，应用于VSC-MTDC系统的P-U_DC下垂控制均采用线性下垂控制，即P-U_DC下垂曲线为直线，该控制方法基于VSC-MTDC直流网络的稳态特性，通过控制直流电压实现对GSVSC有功功率的控制。但是VSC-MTDC系统中，直流网络在稳态时等效为纯电阻网络，GSVSC有功功率P正比于U_DC²，其P-U_DC下垂特性呈现出典型的非线性特征。如果采用线性P-U_DC下垂控制调节GSVSC的有功功率，将不可避免地引起控制误差，导致GSVSC有功功率控制与调度的不准确。此外，由于GSVSC的P-U_DC下垂特性与MTDC系统的直流网络特性有关，当MTDC系统中直流电缆电阻随外界温度及电流变化而发生变化时，GSVSC的P-U_DC下垂特性将随之改变，采用线性定下垂系数的下垂控制将影响GSVSC有功功率控制的精确度。综上，VSC-MTDC系统中GSVSC具备的非线性P-U_DC下垂特性及P-U_DC下垂特性随直流网络电阻变化的特性，导致现有VSC-MTDC系统中GSVSC采用线性定下垂系数的下垂控制时，不可避免地存在控制误差，严重影响了VSC-MTDC系统有功功率控制与调度的精确度和系统的运行性能。

发明内容

为了解决多端柔性直流输电系统中GSVSC采用线性定下垂系数的下垂控制存在有功功率控制不精确、直流电缆电阻随温度变化的特性影响有功功率-直流电压(P-U_DC)下垂控制精确度的问题，本发明提出了一种多端柔性直流输电系统改进型非线性下垂控制方法，利用模糊搜索技术获得精确的GSVSC的非线性下垂特性曲线方程，实现对换流站直流电压和有功功率的精准控制。