[发明专利]一种直流电网分层控制系统及其设计方法

说明书

本发明涉及一种直流电网分层控制系统及其设计方法，包括直流电网全网协调控制层、与其连接的区域直流子网中多换流站协调控制层以及与区域直流子网协调控制层连接的电压源换流站VSC本体控制层；直流电网全网协调控制层和区域直流子网中多换流站协调控制层均采用主备控制方式；控制系统还包括分别与直流电网全网协调控制层和区域直流子网中多换流站协调控制层连接的直流电网广域量测系统WAMS。本发明提供的技术方案采用换流站本体控制层、子网协调控制层、全网控制层，实现直流电网控制功能的多层级有效协同与配合，结构清晰、功能明确，可保障直流电网安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及电力系统领域的控制技术，具体涉及一种直流电网分层控制系统及其设计方法。

背景技术

我国水能资源、煤炭资源以及光伏、风电等新能源，主要集中于西北和西南地区，南北纵向距离长，东西地域覆盖面积广。从电源特性上看，丰枯期水电出力差异、新能源电力功率波动、火电可调控容量三者，具有较好的互补性；从负荷特性上看，跨多个时区的负荷具有较大的错峰容量。因此，西部电网大范围互联，将可综合发挥电源互济效益和错峰效益，提升西部电网整体运行效益。然而，通过交流电网将大范围的西部能源基地互联，伴随长距离交流输电的同步稳定、无功电压调节等问题，将会制约分散分布的各大型能源基地间电力交换能力，从而难以发挥联网运行效益。

直流电网是利用直流输电线路形成辐射状、网状等拓扑结构，用以连接分散分布的多个换流站，实现电力汇集、转运和调控的输电技术。在具备多类型电源、覆盖地域面积广的西北地区建设直流输电网，具有如下的显著技术优势：

(1)能源基地互联距离，不受同步稳定和无功电压调节约束；

(2)综合电源出力特性，统一汇集和外送，充分发挥互济效益；

(3)通过直流输电网进行功率快速支援，避免潮流在交流电网中转移穿越；

(4)一端故障多点支援，分散扰动冲击，消弱影响程度；

(5)整体提升外送通道和输变电设备利用率。

构建直流电网，连接大型水电基地、大型火电基地、大型风电基地以及大型光伏发电基地，实现多类型电源互济提升电网运行效率，是一种可行的网架构建方案。然而，目前针对直流电网，尚无控制系统设计方法，迫切需要提出相关方法支撑直流电网发展。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种直流电网分层控制系统及其设计方法，采用换流站本体控制层、子网协调控制层、全网控制层，实现直流电网控制功能的多层级有效协同与配合，结构清晰、功能明确，可保障直流电网安全稳定运行。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种直流电网分层控制系统，其改进之处在于，所述控制系统包括直流电网全网协调控制层、与其连接的区域直流子网中多换流站协调控制层以及与区域直流子网协调控制层连接的电压源换流站VSC本体控制层；所述直流电网全网协调控制层和区域直流子网中多换流站协调控制层均采用主备控制方式；所述控制系统还包括分别与直流电网全网协调控制层和区域直流子网中多换流站协调控制层连接的直流电网广域量测系统WAMS。

进一步地，所述直流电网全网协调控制层用于调控多源广域互济、全网潮流优化计算、联络线潮流控制、故障紧急支援控制、区域直流子网故障隔离控制、交直流协调控制以及在线预警与辅助决策；

所述区域直流子网中多换流站协调控制层用于调控区域直流子网内直流支路潮流控制器，避免支路过负荷，包括：区域直流子网换流站功率分配、区域直流子网潮流优化、受扰特性优化和局部交直流协调控制。