[发明专利]柔性直流电网换流站下垂系数计算方法

说明书

本发明涉及一种柔性直流电网换流站下垂系数计算方法：定义广义功率共享系数，选取设定公共参考端，直流电压作为下垂控制站的公共电压参考信号；将换流站VSC_i端有功功率平衡关系在直流网络扰动前的稳态工作点按一阶泰勒级数展开，并写出矩阵形式；根据克莱姆法则求得系统中任一换流站端直流电压的变化量与功率阶跃量之间的线性解析关系；求解广义功率共享系数向量T的最小二乘问题得到广义功率共享系数向量T的最优解，再计算各下垂控制站的下垂系数。

技术领域

本发明涉及高压柔性直流输电技术领域，特别涉及针对换流站N-1故障或发生大的功率阶跃扰动，柔性直流电网直流电压的控制策略。

背景技术

柔性直流输电网络内部某个换流站发生大的功率阶跃扰动或因故障退出运行，导致整个直流系统内部功率不平衡，引起各换流站直流电压升高或降低发生较大的变化，因而控制系统内部直流电压的稳定有极其重要的意义^[1]。下垂控制因具备直流电压波动量小、动态响应速度快、稳定度高等技术优势^[2,3]，在现有直流网络电压控制方法中受到更多关注，其控制思想为：系统内部某个换流站因故障退出运行或发生功率阶跃扰动后，系统中具有功率调节能力的换流站均采用下垂控制，按照下垂特性共同分担系统内的不平衡功率。对于下垂控制而言，下垂系数是分析和研究的关键，其大小直接决定了下垂控制的控制性能。目前，柔性直流电网采用的下垂控制主要包括三类：一是固定下垂系数的下垂控制^[3-5]，下垂系数的取值由换流站额定容量来确定，由于未考虑各换流站实际可用传输容量的差异，按固定下垂系数进行功率调节，可能造成有的换流站满载运行，而有的换流站轻载运行。二是变下垂系数的下垂控制^[6-8]，下垂系数根据换流站功率裕度或直流电压的大小自适应调节，由于下垂系数的取值依赖于系统的当前运行状态，导致下垂系数的计算繁琐复杂，并且下垂系数的实时调整将频繁地改变直流系统功率的分配方式，引起直流电压的频繁波动。三是具有比例分担特性的下垂控制^[9]，选取某一端直流电压作为下垂控制站的公共电压参考信号，在忽略直流网络损耗变化的前提下，换流站下垂系数由负荷分担系数、系统功率阶跃量以及最大允许直流电压偏差来确定，然而下垂系数的确定仍面临需要人为给定最大允许直流电压偏差的问题。鉴于以上分析，下垂控制站下垂系数的快速、直接、通用的计算方法尚未形成，针对换流站N-1故障或发生大的功率阶跃扰动，有必要提出换流站下垂系数的快速直接计算新方法，在保证直流电网电压波动尽可能小的目标下实现柔性直流电网直流电压的快速稳定。

参考文献

[1]赵成勇.柔性直流输电建模和仿真技术[M].北京：中国电力出版社，2014.

[2]唐庚,徐政,刘昇,顾益磊,陆羿,裘鹏.适用于多端柔性直流输电系统的新型直流电压控制策略[J].电力系统自动化,2013,37(15):125-132.

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[4]Xu L,Williams B W,Yao L.Multi-terminal DC transmission systems forconnecting large offshore wind farms[C]//Power and Energy Society GeneralMeeting-Conversion and Delivery of Electrical Energy in the,Century.IEEE,2008:1-7.

[5]阎发友,汤广福,贺之渊,孔明.基于MMC的多端柔性直流输电系统改进下垂控制策略[J].中国电机工程学报,2014,34(03):397-404.