[发明专利]一种针对于背靠背换流站的三段式控制策略

说明书

一种针对于背靠背换流站的三段式控制策略，应用于背靠背直流工程的互联大电网中，考虑到背靠背换流站在两端交流系统的空间分布和地理位置建立两区域三机组模型，对于两区域三机组模型中的背靠背直流系统进行建模，其中背靠背直流系统包括背靠背换流站建模以及直流附加控制器建模；根据受到扰动后频率响应阶段的不同属性特征将频率响应阶段划分三个不同的阶段，并针对三个阶段分别实行基于模型预测控制器的主动控制策略、基于阶梯式控制器的主动控制策略以及基于PI控制器的被动控制策略。本发明通过背靠背直流输电系统的快速可控性，非扰动区域快速地向扰动区传输直流功率，有效地拦截频率下降趋势，实现了功率缺额的再分配。

技术领域

本发明属于电网频率稳定控制领域，涉及一种针对于背靠背换流站的三段式控制策略。

背景技术

近年来电力系统能量交互愈发紧密，特高压输电工程输送快速灵活，线路损耗小，占地费用少，其作为西电东送、南北互供发展策略的最佳实现方式，大系统互联方式向直流方式转变。相比于交流互联电网，直流输电工程不存在交流输电的稳定问题，有利于远距离大规模输电；实现电力系统间的非同步联网，有利于区域间备用容量的共享；执行快速准确的频率响应控制策略，有利于扰动后非扰动区域对于扰动区域的功率支援以及对端的频率调节能力。其中，对于两侧区域电气弱连接的直流输电工程多采用背靠背直流工程，以不同频率独立非同步运行并以系统联络线的角色承担两电网间电力交换计划，通过快速控制改善所连交流电网的稳定性和可靠性。从世界范围来看，背靠背换流站在已运行和正在建设的直流工程中约占1/3。

针对直流异步互联电网而言，两端不同装机规模电网的频率响应能力相差悬殊而又各自独立运行，故障前后频率位于低位的概率上升，容易发生低频减载现象。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种针对于背靠背换流站的三段式控制策略。

本发明采用的技术方案如下：

一种针对于背靠背换流站的三段式控制策略，所述策略包括：

步骤1：建立背靠背直流互联系统的两区域三机组模型，其中将电力系统划分为两个研究系统，研究系统1为扰动发生区，研究系统2为非扰动发生区，其中研究系统1又进一步划分为子系统A和子系统B。所述扰动发生区内子系统A和子系统B通过交流联络线进行连接，背靠背换流站作为弱连接两端研究系统的HVDC联络线，背靠背换流站的一端接于交流联络线中，背靠背换流站的另一端与系统2相连，子系统A，子系统B以及系统2内均设置有相同的一组发电机组，其包括火电机组、水电机组、储能设备和燃气机组。

步骤2：对于所述两区域三机组模型中背靠背换流站进行建模，根据联络线节点功率平衡方程推导得到背靠背换流站功率传输方程：

公式(1)、(2)分别表示子系统A、子系统B经由交直流联络线传输功率状态方程，ΔP_tieA为子系统A经由交直流联络线传输功率，ΔP_tieB为子系统B经由交直流联络线传输功率，Δf_1A为子系统A的频率偏差信号，Δf_1B为子系统B的频率偏差信号，其中系统2作为馈入端向系统1支援功率ΔP_2d；

公式中，定义D_abs为绝对电气距离系数，其表示子系统A与子系统B的实际电气距离，定义为相对电气距离系数集，表示背靠背换流站与子系统A的相对电气距离，表示背靠背换流站与子系统B的相对电气距离。