[发明专利]抑制低频振荡在柔性直流输电系统直流侧传播的控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制低频振荡在柔性直流输电系统直流侧传播的控制方法。它包括如下步骤，步骤一：将P_ac设置为外环控制输入信号，将P_dc设置为外环控制输入备用信号；步骤二：对柔性直流输电换流器的直流电压和直流电流分别做信号采集，得到其频谱结果；判断是否有低频振荡成分；步骤三：当直流电压或直流电流含有低频振荡成分时，则将外环有功功率控制单元的输入信号设置为P_dc；步骤四：对P_ac进行快速傅里叶分析，得到其频谱结果；判断是否有低频振荡成分；步骤五：当P_ac含有低频振荡成分时，则投入交流侧低频振荡抑制装置，跳转到步骤四。本发明具有可有效抑制交流低频振荡传播至柔性直流输电的直流侧的优点。

技术领域

本发明涉及电力系统输配电技术领域，更具体地说它是抑制低频振荡在柔性直流输电系统直流侧传播的控制方法。更具体地说它是一种基于直流功率反馈的抑制低频振荡在柔性直流输电系统直流侧传播的控制方法。

背景技术

基于电压源型换流器(Voltage Source Converter，VSC)的柔性直流输电技术不依赖交流系统提供换相电压，因此可以连接无源或者弱交流系统。在众多VSC拓扑类型中，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)更适用于高电压和大容量应用场合，是我国柔性直流输电工程的主要应用拓扑，在未来特高压大容量传输场景中具有广阔的应用前景。目前柔性直流输电工程中，换流器均采用了基于dq解耦的电流矢量控制方案，实现了对有功功率和无功功率的解耦控制。

然而，值得注意的是，常规矢量控制方案下，VSC在弱交流电网连接时可能发生振荡现象。清华大学谢小荣等人在文献“柔性直流输电系统振荡现象分析与控制方法综述”(电网技术，2018，42(04)，1117～1123)中描述了若干柔性直流输电工程中的振荡事件。南方电网科学研究院李岩等人在文献“柔性直流与极端交流系统间的谐波谐振”(中国电机工程学报，2018，38(s)，19～23)中报道了MMC柔性直流输电工程中的高频振荡现象，并提出了在控制系统中加装低通滤波装置抑制高频振荡。

现有技术公开了抑制交流系统自身的低频振荡的技术，即通过额外的附加控制生成相应的信号，作用于原有的控制器结构；但在实际应用中附加控制参数整定困难，且附加控制效果与附加控制的参数关联较大。

然而，目前较少有人关注柔性直流输电系统中的低频振荡问题。事实上，MMC在连接弱交流电网整流运行时，其交流侧有功功率可能发生低频振荡。华中科技大学向往等人在文献“混合型MMC接入弱交流电网稳定性分析及控制参数优化”(电力系统自动化，2020，44(16)，70～78)中描述了该低频振荡现象：当MMC所连接的交流系统短路比下降到2时，其交流有功功率中出现低频振荡分量，振荡频率为数赫兹。经过理论分析，发现该振荡主要由有功功率类型的控制环路不稳定引起，导致交流电流的有功分量产生低频振荡，从而在交流有功功率中产生低频振荡，并且透过换流器传播至直流侧，引起直流电压和直流电流的低频振荡。如果不对直流电压或直流电流中的低频振荡加以抑制的话，会导致整个直流网络的低频振荡污染，影响连接到直流网络中的所有换流器。但是该文献并没有提出相应的应对策略。

可以看到，常规的矢量控制策略下，弱电网连接下的柔性直流输电换流器易发生低频振荡，且交流侧低频振荡可以通过柔性直流输电系统的交、直流侧之间的有功功率耦合，穿透换流器并传播至直流侧，危害所有连接到直流网络中的换流站的安全稳定运行。因此，如何有效地抑制交流侧低频振荡传播至柔性直流输电系统直流侧是工程中亟待解决的问题。

发明内容