[发明专利]多端直流系统的最优紧急功率控制方法

说明书

本发明公开了一种多端直流系统的最优紧急功率控制方法，包括建立待分析的多端直流系统的数学模型；建立交直流混联系统的数学模型；建立控制性能指标并设定约束条件；结合设定的控制性能指标和约束条件对建立的数学模型进行求解，得到最优控制律；根据最优控制律对多端直流系统进行控制，从而得到最优的多端直流系统的紧急功率控制。本发明提供的这种多端直流系统的最优紧急功率控制方法，建立了含电压下垂控制的多端直流系统线性模型，同时考虑了多换流器之间的功率耦合效应；因此本发明方法能够抑制同步发电机间功角振荡，而且改善了交直流系统的暂态稳定性，能够提高整个交直流混联系统的稳定性、而且可靠性高、实用性好。

技术领域

本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种多端直流系统的最优紧急功率控制方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

近年来，基于电压源型换流器(VSC)的多端直流(MTDC)系统广泛应用于区域间电力系统互联、大规模海上风电送出、无源网络供电等场景，已成为一种颇具前景的输电方式。由于MTDC系统能够有效地解耦与之相连的交流系统，因此可阻隔互联交流系统间故障的传播。然而，此特性可能会丧失交直流互联系统故障后区域电网间相互救济的能力。因此，为实现未来交直流互联的可靠运行，一个重要挑战在于如何提高交直流混联系统的暂态稳定性。

虽然当前公布的相关期刊论文和专利在一定程度上对换流器的有功出力进行快速调制，以抑制系统故障后功率振荡，提升系统阻尼。但是没有考虑各换流器控制间的耦合作用，只是将MTDC系统视作几个独立的功率注入源。此外，大量研究主要集中在通过给定控制结构下调整各换流器的功率注入，为多机系统提供暂态稳定支撑，而没有考虑各换流器之间的协调控制，因此无法给出多端直流系统提高暂态稳定性的最优控制方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高整个交直流混联系统的稳定性、而且可靠性高、实用性好的多端直流系统的最优紧急功率控制方法。

本发明提供的这种多端直流系统的最优紧急功率控制方法，包括如下步骤：

S1.建立待分析的多端直流系统的数学模型；

S2.根据步骤S1建立的待分析的多端直流系统的数学模型，建立交直流混联系统的数学模型；

S3.建立控制性能指标并设定约束条件；

S4.结合步骤S3设定的控制性能指标和约束条件，对步骤S2建立的数学模型进行求解，从而得到最优控制律；

S5.根据步骤S4得到的最优控制律，对多端直流系统进行控制，从而得到最优的多端直流系统的紧急功率控制。

步骤S1所述的建立待分析的多端直流系统的数学模型，具体为采用如下步骤建立待分析的多端直流系统的数学模型：

A.对MTDC系统中的换流器采用电压下垂控制方案，从而如下算式一所述的每个换流器j的有功出力表达式P_j^DCref：

P_j^DCref＝P_j^DC＝P_j^DC0+K_j^DC(V_j^DC-V_j^DC0)

式中P_j^DC0为第j个换流器的功率设定值，K_j^DC为第j个换流器的DC下垂系数，V_j^DC为第j个换流器的直流电压，V_j^DC0为第j个换流器的初始直流电压设定值；