[发明专利]一种多端柔性直流系统下垂控制设定点在线整定方法

说明书

本发明涉及一种多端柔性直流系统下垂控制设定点在线整定方法，其特征在于，该在线整定方法由直流电压达阈值触发或系统故障触发，利用换流站实时功率与直流母线电压测量数据，以及换流站额定容量、下垂增益和初始有功功率指令值数据，按照不平衡功率分配原则与零和直流电压偏差原则导出期望潮流分布，从期望潮流分布中计算获取新的下垂控制设定点。

技术领域

本发明属于柔性直流输电系统领域，特别涉及一种多端柔性直流系统中下垂控制换流站设定点的在线整定方法。

背景技术

得益于电力电子技术的快速发展，多端柔性直流输电(Voltage sourceconverter based multi-terminal high voltage direct current,VSC-MTDC)技术也取得了突破性进展。多端柔性直流输电系统适用于海底电缆和长距离输电，也有助于电力市场的建立。将新能源连接至多端柔性直流输电系统，还可以提高电能转换效率，改善电能质量等。相较于电网换相换流器(Line-commutated converter,LCC)，柔性直流换流器因1)不存在换相失败问题，2)可实现有功功率和无功功率的解耦控制，3)可在不改变极性的条件下实现功率双向传输等优势，而更适用于建设多端柔性直流输电系统，同时也对交流系统更加友好。因此，柔性直流输电系统为大规模可再生能源消纳并网提供了一个行之有效的解决方案。

多端柔性直流输电系统在带来更加灵活、经济的运行方式的同时，也导致系统控制策略更加复杂。主从控制(Master-slave,M-S)因其简单的特性而被广泛用于多端柔性直流输电系统。但是，主从控制的可靠性相对较低，这是因为在主控制站受到严重扰动或丢失通讯等情况下，容易失去对直流电压的控制能力。与之相反，电压下垂控制(Voltage droopcontrol method,VDM)因其高可靠性而备受关注，已成为新的研究热点。

由于海上风能等可再生能源的间歇性，与可再生能源电站相连接的换流站的输出功率通常处于频繁波动的状态。特别是在一个采用传统下垂控制的多端柔性直流输电系统中，当某个换流器因意外事件退出运行，或可再生能源输出功率发生急剧变化时，系统中的直流电压会与额定值产生较大偏差，甚至会超过安全限值。除此之外，采用传统下垂控制时的扰动后功率分配同样不理想，难以实现预期的功率分配目标。因此，不少学者提出了改变下垂控制下垂增益的方法来改善这一情况。然而，下垂增益的选择是一种在直流电压稳态偏差与最优扰动后功率分配之间的一种权衡，考虑到改变下垂增益无法消除稳态误差，甚至存在恶化系统稳定性的可能，有必要改变下垂控制设定点以改善传统下垂控制的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种下垂控制设定点在线整定方法，以维持直流电压始终保持一个较小的电压偏差值，实现功率的精准控制，能优化扰动后功率分配，避免换流站功率过载等情况。从而改善在采用传统下垂控制的多端柔性直流输电系统中，系统在扰动后容易出现直流电压偏差过大、甚至超过安全限值，以及功率分配不合理的缺陷。其技术特点如下：

一种多端柔性直流系统下垂控制设定点在线整定方法，其特征在于，该在线整定方法由直流电压达阈值触发或系统故障触发，利用换流站实时功率与直流母线电压测量数据，以及换流站额定容量、下垂增益和初始有功功率指令值数据，按照不平衡功率分配原则与零和直流电压偏差原则导出期望潮流分布，从期望潮流分布中计算获取新的下垂控制设定点；包括以下步骤：

(1)选取在线整定方法触发条件，触发条件分为直流电压达阈值触发与系统故障触发，且两种触发机制同时运行：设定低阈值与高阈值，在直流电压达阈值触发中，当系统任一直流电压达到低阈值后在线整定方法立即触发一次，直到直流电压达到高阈值或触发时间间隔结束后才能再次触发，阈值的设置与多端柔性直流系统的运行要求、通讯时间以及计算处理时间相关，触发时间间隔的设置与外环控制器时间常数相关；故障触发分为线路故障或换流站意外退出运行，当检测到系统有关线路故障或换流站意外退出运行的信号，在线整定方法立即触发并产生触发时间间隔；当系统出现线路故障而断开某条线路后，还需对系统导纳矩阵进行修正；