[发明专利]直流输电系统的自适应功率-电压下垂控制方法和系统

说明书

本发明公开了直流输电系统的自适应功率‑电压下垂控制方法和系统，属于电力系统输配电领域。包括：构建上限幅环、下限幅环和附加环；上限幅环输出功率与自适应功率‑电压斜率系数相乘，得到第一乘积，下限幅环输出功率与自适应功率‑电压斜率系数相乘，得到第二乘积；将第一乘积和第二乘积相加，和值作为第一控制分支的输出电压，将附加环输出电压直接作为第二控制分支输出电压；当第二换流器输出有功功率大于等于迟滞比较器动作功率，将第二控制分支的输出作为ΔU_dc；当第二换流器输出有功功率小于等于迟滞比较器的返回功率，将第一控制分支输出作为ΔU_dc；将ΔU_dc和额定工况下高压阀组直流电压的指令值求和，得到高压阀组直流电压。

技术领域

本发明属于电力系统输配电领域，更具体地，涉及直流输电系统的自适应功率-电压下垂控制方法和系统。

背景技术

在当前能源安全问题突出、环境污染情况严峻的背景下，大力发展风电等新能源，实现能源转型，是雾霾治理、环境保护的关键，是中国乃至世界的发展方向。新能源集群直流汇集与输送可以提升输电效率与电网灵活性，是未来交直流混联电网形态的重要组成部分。

分层接入-混合级联直流输送系统可以充分发挥常规直流输电与柔性直流输电的技术优势，实现大型新能源基地经高压直流输电系统远距离输送。一方面，新能源基地具有功率波动频繁且波动幅度大的特点。另一方面，分层混联系统中的模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)容量较小，若换流站的有功功率长时间超出其额定容量，则会损坏MMC换流站中昂贵的电力电子器件；分层混联系统中的电网换相换流器(Line Commutated Converter，LCC)不能独立控制有功、无功功率，在其输送有功功率下降时，其无功需求相应降低。因此，解决MMC换流站的桥臂过流问题以及LCC换流站的无功过剩问题是保证分层混联输电系统安全稳定运行的关键。

对于新能源基地出力增加工况下换流站可能出现的桥臂过流问题，目前有研究采用调节新能源基地的功率指令值减少其有功出力，或通过频率调制的方式降低新能源基地的有功出力。然而上述控制方案难以在短时间内有效降低风电场的出力，仍有可能损坏换流器的电力电子器件。对于新能源基地出力下降工况下可能出现的无功过剩问题，若安装高压可投切电抗器吸收无功功率，则会大幅增加系统建造成本。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种直流输电系统的自适应功率-电压下垂控制方法和系统，其目的在于有效解决换流站桥臂过流以及无功过剩等问题，保障系统在功率波动情况下的稳定运行。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直流输电系统的自适应功率-电压下垂控制方法，所述自适应功率-电压下垂控制方法包括以下步骤：

S1.构建上限幅环、下限幅环和附加环，所述上限幅环将输入的第一换流器的直流电压与直流电流相乘，得到第一换流器的运行有功功率，再与上限幅功率相减，得到的差值作为上限幅环的输出；所述下限幅环将输入的第一换流器的直流电压与直流电流相乘，得到第一换流器的运行有功功率，再与下限幅功率相减，得到的差值作为下限幅环的输出；所述附加环恒定输出0.1p.u.；

S2.上限幅环输出的功率与自适应功率-电压斜率系数相乘，得到第一乘积，下限幅环输出的功率与自适应功率-电压斜率系数相乘，得到第二乘积；

S3.将第一乘积和第二乘积相加，得到的和值作为第一控制分支的输出电压，将附加环输出的电压直接作为第二控制分支的输出电压；

S4.当第二换流器输出的有功功率大于等于迟滞比较器的动作功率时，将第二控制分支的输出作为第一换流器直流电压指令值的变化量ΔU_dc；当第二换流器输出的有功功率小于等于迟滞比较器的返回功率时，将第一控制分支的输出作为第一换流器直流电压指令值的变化量ΔU_dc；