CN104269891A - 特高压直流分层接入方式的功率控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种特高压直流分层接入方式的功率控制方法和系统，所述方法包括以下步骤：A、获取整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号；B、当直流换流站接收到功率提升指令时，整流侧换流器根据阶梯式提升方式确定其输送功率指令，逆变侧各换流器根据最优功率比确定所述各换流器的输送功率指令；C、根据整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。通过本发明的特高压直流分层接入方式的功率控制方法和系统，能够根据各交流系统的交流条件在各交流系统中分配功率，并分配给各交流系统连接的换流器以适当的功率指令，在使得换流器输送功率能力得到充分利用的同时，减小换流器发生换相失败的可能。

Description

特高压直流分层接入方式的功率控制方法和系统

技术领域

本发明涉及电力系统设备领域，特别涉及一种特高压直流分层接入方式的功率控制方法和系统。

背景技术

随着特高压交直流技术的广泛应用,多馈入直流集中落入受端负荷中心将是未来电网发展所面临的重要问题。为从电网结构上有效解决多馈入直流系统的问题，可以使用特高压直流分层接入交流电网的方式。

一种特高压直流系统逆变侧分层接入方式实现不同电压等级交流系统的网络架构的具体实例如图1所示，即±1100kV特高压直流系统受端分层接入500kV/1000kV交流系统。该系统与传统的两端直流输电系统不同，这种接线方式下直流逆变侧连接了多个交流系统，因此这实际上是一种串联多端直流的接线形式。

以图1中的特高压直流分层接入方式为例，±1100kV直流逆变站采用分层接入的网络拓扑结构，即逆变侧每极的低压侧换流器接入1000kV交流系统，高压侧换流器接入500kV交流系统。已有两端直流工程均为按极控制模式，在这种控制模式下，直流线路的传输功率在受端各换流器中平均分配。而特高压直流分层接入超/特高压交流系统的拓扑结构，由于其所连不同电压等级交流系统的交流条件有差异，其对于功率的需求是不同的，传统两端直流工程的按极控制模式虽然也能在分层接入方式下运用，但不能实现对于换流器输送功率的独立控制。

而当对分层接入方式下逆变侧各换流器输送功率实现独立控制时，如果需要利用分层接入方式直流系统进行功率提升，由于一般情况下1000kV交流系统短路比要大于500kV交流系统短路比，因此1000kV交流系统较500kV交流系统有更强的无功和电压支撑能力，这意味着功率改变量相等的情况下，500kV交流系统的换流母线电压和熄弧角的变化幅度要大。

也就是说，由于分层接入方式中的逆变侧各换流器串联，其直流电流改变量是一致的，但由于短路比较小的交流系统具有较大的等效阻抗，所以短路比较小的交流系统连接的换流器的阀侧交流电压降落较大，其相应的直流电压下降也更多。为了提升同样的功率，短路比较小的交流系统所连换流器的附加功率-电压控制将调节熄弧角使其下降更多以提升直流电压，从而增加其发生换相失败的可能性。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于充分考虑逆变侧各换流器所连接交流系统的交流条件，当需要进行功率提升时，根据各交流系统的交流条件在各交流系统中分配功率，以保证各交流系统所连接换流器能够维持熄弧角。

为了实现上述目的，本发明提出了一种特高压直流分层接入方式的功率控制方法和系统，技术方案具体如下：

一种特高压直流分层接入方式的功率控制方法，包括以下步骤：

A、获取整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号；

B、当直流换流站接收到功率提升指令时，整流侧换流器根据阶梯式提升方式确定其输送功率指令，逆变侧各换流器根据最优功率比确定所述各换流器的输送功率指令；

C、根据整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。

其中所述最优功率比为各换流器阀侧交流电压之比。相应地，步骤B包括：获取各换流器阀侧交流电压，以获取最优功率比。

或者其中所述最优功率比为：

$\frac{P_{\mathrm{dI}}}{P_{\mathrm{dII}}}=\frac{\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}(U_{\mathrm{vI}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{\mathrm{\ΔI}}^{\′}\×Z_{\mathrm{eqI}})\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}-\frac{1}{2}{u}_{\mathrm{sI}}\%\×\frac{(I_d+{\mathrm{\ΔI}}^{\′})}{I_{\mathrm{dN}}}\×U_{\mathrm{doNI}}}{\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}(U_{\mathrm{vII}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{\mathrm{\ΔI}}^{\′}\×Z_{\mathrm{eqII}})\mathrm{cor}{\mathrm{\γ}}^{\′}-\frac{1}{2}{u}_{\mathrm{sII}}\%\×\frac{(I_d+{\mathrm{\ΔI}}^{\′})}{I_{\mathrm{dN}}}\×U_{\mathrm{doNII}}}$

其中I与II代表不同换流器；

U_v是所述换流器阀侧交流电压，Z_eq是各换流器所连接交流系统的等效阻抗，γ'是实测的各换流器熄弧角中的较大值，u_s％是换流器相应的短路电压百分比，I_d是直流电流，I_dN是额定直流电流，U_doN为额定直流空载电压，ΔI'是预估电流提升量，等于

${\mathrm{\ΔI}}^{\′}=\frac{P_d+\mathrm{\ΔP}}{U_{\mathrm{dI}}+U_{\mathrm{dII}}}-I_d$

其中U_d为直流电压，P_d为总直流功率，△P是功率提升阶梯量。

相应地，步骤B包括：

获取各换流器阀侧交流电压、熄弧角、直流电压，和直流电流、总直流功率，以获取最优功率比。

另一方面，所述熄弧角较大值γ'控制在15°～22°之内。

另外，所述根据阶梯式提升方式确定输送功率指令的步骤为：在阶梯提升指令持续时间△t内提升阶梯幅值△P，输送功率指令为直流功率与阶梯幅值△P之和，相应地，步骤C中以持续时间△t为周期，根据整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。

其中所述阶梯幅值△P取值为0.02-0.04.p.u。

所述根据逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值的步骤为：根据逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令的差值经过比例积分调节器形成所述换流器定电压控制的电压参考值。

特别地，在获取整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号后，将获得的换流器输送功率信号经过一阶延时环节后，再进入步骤B或步骤C。

另一方面，确定所述整流侧或逆变侧的输送功率指令的步骤包括：当获取换流器的输送功率信号超过功率提升指令后，输送功率指令为功率回降指令。

一种特高压直流分层接入方式的功率控制系统，包括整流侧和逆变侧的换流器，所述功率控制系统还包括：

功率信号获取单元，用于获取整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号；

一阶延时单元，用于对所述输送功率信号进行一阶延时处理；

阶梯式提升单元，用于根据阶梯式提升方式确定整流侧换流器的输送功率指令；

最优功率比确定单元，用于确定逆变侧各换流器的最优功率比，并确定所述逆变侧各换流器的输送功率指令；

附加功率-电压控制器，用于接收整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与各自输送功率指令间的差值，经过比例积分调节确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。

通过采用本发明的特高压直流分层接入方式的控制方法和系统，能够使得各换流器输送功率得到独立控制；并在需要进行功率提升时，能够根据各交流系统的交流条件在各交流系统中分配功率，分配给各交流系统连接的换流器以适当的功率指令，在使得换流器输送功率能力得到充分利用的同时，减小换流器发生换相失败的可能。

附图说明

图1是特高压直流分层接入方式的示意图。

图2是附加功率-电压控制器的示意图。

图3是附加功率-电压控制器形成备用电压参考值的示意图。

图4是等额提升功率情况下各换流器换相电压和熄弧角曲线。

图5是确定换流器输送功率指令的示意图。

图6是换流器独立控制效果示意图。

图7是正极500kV交流系统持续0.1s三相接地故障时系统暂态特性曲线图。

图8是功率提升0.15.p.u时定电压控制仿真曲线图。

图9是使用本发明实施方式功率提升0.15.p.u时系统电气量仿真曲线图。

图10是使用本发明实施方式功率提升0.15.p.u时系统电气量仿真曲线图。

图11是特高压直流分层接入方式功率控制方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明。

本发明的实施方式中以图1中的特高压直流分层接入方式为例进行说明，例如工作于特定的电流、电压等级下，且逆变侧只包括500KV和1000KV交流系统，但本领域技术人员应该理解，这些电压等级、拓扑结构仅仅是示例，利用本发明的方法还可以应用于更加复杂的系统，更多的电压等级。例如，本发明中逆变侧仅有两种不同的交流系统，因此交流系统的最佳功率比也是按照500KV和1000KV的交流条件来进行说明的，但是本领域内技术人员应当明白，将其推广到更多电压等级的交流系统，更复杂的拓扑结构，没有离开本发明的覆盖范围。

以下公开详细的示范实施例。此处公开的具体结构和功能细节仅仅是出于描述示范实施例的目的。

然而，应该理解，本发明不局限于公开的具体示范实施例，而是覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替换物。在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。

同时应该理解，如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和所有组合。另外应该理解，当部件或单元被称为“连接”或“耦接”到另一部件或单元时，它可以直接连接或耦接到其他部件或单元，或者也可以存在中间部件或单元。此外，用来描述部件或单元之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解(例如，“之间”对“直接之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。

图1所示为本发明所针对的特高压直流分层接入方式的示意图。即±1100kV特高压直流系统受端分层接入500kV/1000kV交流系统，与传统的两端直流输电系统不同，这种接线方式下直流逆变侧连接了多个交流系统，这实际上是一种串联多端直流的接线形式。

本发明的特高压直流分层接入方式的控制方法技术方案具体如下：

A、获取整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号；B、当直流换流站接收到功率提升指令时，整流侧换流器根据阶梯式提升方式确定其输送功率指令，逆变侧各换流器根据最优功率比确定所述各换流器的输送功率指令；C、根据整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。

相应地，本发明的特高压直流分层接入方式的功率控制系统，包括整流侧和逆变侧的换流器，所述功率控制系统还包括：功率信号获取单元，用于获取整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号；一阶延时单元，用于对所述输送功率信号进行一阶延时处理；阶梯式提升单元，用于根据阶梯式提升方式确定整流侧换流器的输送功率指令；最优功率比确定单元，用于确定逆变侧各换流器的最优功率比，并确定所述逆变侧各换流器的输送功率指令；附加功率-电压控制器，用于接收整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与各自输送功率指令间的差值，经过比例积分调节确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。

在步骤A中，获取整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号后，可以对输送功率信号进行数值处理以及平滑滤波处理，具体办法是将输送功率信号经过一个一阶延时环节形成进入后续步骤的相应电气信号。一阶延时环节的表达式为：

$K=\frac{G}{1+\mathrm{sT}}$

其中，K表示一阶延时环节，增益G将换流器输送功率信号转换为无量纲的标幺值；时间常数T是根据测仪表所具有的不同响应速度用来平滑滤波而选择的，其取值根据本领域通常手段选取，如果需要更快的响应速度，则选择较短的时间常数，否则选择较长的时间常数。

在步骤B中，当直流换流站接收到功率提升指令时，整流侧换流器根据阶梯式提升方式确定其输送功率指令，所述阶梯式提升方式指的是将功率提升信号以阶梯形提升形式作为整流侧的功率控制模式，每一个阶梯提升指令包含两个参数，一个是阶梯幅值△P，一个是斜率k，k与△P满足如下关系：

k＝△P/△t

其中△t表示阶梯提升指令的持续时间。阶梯幅值△P根据系统的特性而变化，特定地，阶梯幅值△P幅值约为0.02-0.04.p.u(单极)，斜率k的取值取决于直流系统采用的常规控制系统中电流变化速率限制以及相应的延时，特定地，k取值在0.5-0.8之间效果比较好。

另一方面，逆变侧各换流器根据最优功率比(PPR，Perfect PowerRatio)确定所述各换流器的输送功率指令。以下介绍最优功率比PPR，需要注意的是，以下实施方式中均以逆变侧只有两个等级的交流系统为例说明，相应地以下标I或者II来进行区分。但实际上本发明的技术方案可以用到逆变侧具有多个等级的交流系统中，只要各个交流系统按照符合最优功率比PPR进行功率分配即可。

当忽略换流器换相重叠影响时，假设提升功率后直流电流提升量为△I，功率提升完成时，换流器熄弧角分别为γ_I与γ_II。则此时换流器I和II的直流电压为：

$\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{dI}}=\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}[E_I-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}(I_d+\mathrm{\ΔI})Z_{\mathrm{eqI}}]\cos {\mathrm{\γ}}_I\\ =\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}(U_{\mathrm{vI}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}\mathrm{\ΔI}\×Z_{\mathrm{eqI}})\cos {\mathrm{\γ}}_I\end{array}$

$\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{dII}}=\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}[E_{\mathrm{II}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}(I_d+\mathrm{\ΔI})Z_{\mathrm{eqII}}]\cos {\mathrm{\γ}}_{\mathrm{II}}\\ =\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}(U_{\mathrm{vII}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}\mathrm{\ΔI}\×Z_{\mathrm{eqII}})\cos {\mathrm{\γ}}_{\mathrm{II}}\end{array}$

当γ_I＝γ_II时，各换流器的输送功率比值为：

$\frac{P_{\mathrm{dI}}}{P_{\mathrm{dII}}}=\frac{(U_{\mathrm{vI}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}\mathrm{\ΔI}\×Z_{\mathrm{eqI}})}{(U_{\mathrm{vII}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}\mathrm{\ΔI}\×Z_{\mathrm{eqII}})}$

而如果考虑换相重叠影响，换流器直流电压表达式为：

$\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{dk}}=\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}(E-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{I}_{\mathrm{dk}}{Z}_{\mathrm{eqk}})\cos {\mathrm{\γ}}_k-d_{\mathrm{xk}}\×I_d\\ =\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}(E-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{I}_{\mathrm{dk}}{Z}_{\mathrm{eqk}})\mathrm{cor}{\mathrm{\γ}}_k-\frac{1}{2}{u}_{\mathrm{sk}}\%\frac{I_d}{I_{\mathrm{dN}}}\×U_{\mathrm{doNk}}\end{array}$

因此，定义最优功率比(PPR，perfect power ratio)为：

$\frac{P_{\mathrm{dI}}}{P_{\mathrm{dII}}}=\frac{\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}(U_{\mathrm{vI}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{\mathrm{\ΔI}}^{\′}\×Z_{\mathrm{eqI}})\cos {\mathrm{\γ}}^{\′}-\frac{1}{2}{u}_{\mathrm{sI}}\%\×\frac{(I_d+{\mathrm{\ΔI}}^{\′})}{I_{\mathrm{dN}}}\×U_{\mathrm{doNI}}}{\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\π}}(U_{\mathrm{vII}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{\mathrm{\ΔI}}^{\′}\×Z_{\mathrm{eqII}})\mathrm{cor}{\mathrm{\γ}}^{\′}-\frac{1}{2}{u}_{\mathrm{sII}}\%\×\frac{(I_d+{\mathrm{\ΔI}}^{\′})}{I_{\mathrm{dN}}}\×U_{\mathrm{doNII}}}$

${\mathrm{\ΔI}}^{\′}=\frac{P_d+\mathrm{\ΔP}}{U_{\mathrm{dI}}+U_{\mathrm{dII}}}-I_d$

γ'＝max(γ_I,γ_II)

以上表达式中，d_xk为各换流器换相电抗，其中I与II代表不同换流器；U_v是所述换流器阀侧交流电压，Z_eq是各换流器所连接交流系统的等效阻抗，γ'是实测的各换流器熄弧角中的较大值，u_s％是换流器相应的短路电压百分比，I_d是直流电流，I_dN是额定直流电流，U_doN为额定直流空载电压，ΔI'是预估电流提升量，U_d为直流电压，P_d为总直流功率，△P是功率提升阶梯量。

本发明实施方法中整流侧换流器根据阶梯式提升方式确定其输送功率指令，考虑将整流侧每一阶梯功率提升指令按PPR原则分配给逆变侧各换流器，因此△P即为功率提升阶梯量。

PPR的分配方式总是希望能够留有较大的熄弧角裕度以保证正常换相。由于ΔI'并不是实际的电流提升量，由此带来的误差不能保证PPR进行功率控制得到的熄弧角均等于γ'，但由于单纯通过减小熄弧角来升高直流电压的范围十分有限，相对数值很大的提升前的直流电压而言，由此导致的直流电流的误差是非常小的；此外，虽然交流系统的等值阻抗时刻在变，但在直流调节的短暂时间内，可以认为该等值阻抗基本恒定，且由于功率提升采用自适应阶梯型提升方式，在每一个功率提升持续时间内，都将重新确定功率输送指令，能够起到一定的修正作用。

与以上说明相对应的确定换流器输送功率指令的示意图如图5所示。整流侧换流器根据阶梯式提升方式确定其输送功率指令，并将△P作为功率提升阶梯量提供给功率协调控制单元，功率协调控制单元的输入量还包括：获取的各换流器的直流电压U_d(本实施例中为U_dI和U_dII)、各换流器阀侧交流电压U_v(本实施例中为U_vI和U_vII)、直流电流I_d、各换流器熄弧角G_k(本实施例中为G_I和G_II)，以及获取到的逆变侧各换流器输送功率信号P_ack。

功率协调控制单元根据以上PPR关系式，以及获得的以上输入量，确定换流器的输送功率指令P_ackref。另外，当获取的换流器的输送功率信号超过该换流器功率提升指令后，输送功率指令调整为功率回降指令P_re。

接下来进入步骤C：根据整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。

如图2所示，附加功率-电压控制器接收到输送功率信号P_ack和输送功率指令P_ackref后，将这二者的差值经过一个比例节分调节PI环节形成换流器定电压控制的电压参考值U_dkref，此参考值用于换流器的定电压控制，形成最终的换流器触发角信号，实现对于换流器直流电压的调节，并进而控制换流器的输送功率。

图2中，为了避免定电压控制的电压参考值过大或过小，可以对PI环节设置电压参考值的上限和下限U_dkmax和U_dkmin。

另一方面，还可以按照图3的方式，利用附加功率-电压控制器形成备用电压参考值U_dkref'，备用电压参考值U_dkref'带来的效果是，发生故障时，备用电压参考值U_dkref'将会保持为故障前的电压参考值水平，使得换流器进入定电压控制方式，从而避免在故障情况下因电压参考值不断增大而造成的熄弧角加速下降的问题。

需要注意的是，由于整流侧按照阶梯式提升方式确定输送功率指令，亦即整流侧的功率提升会在一个或多个阶梯提升指令的持续时间△t内分阶段进行，因此，对于逆变侧根据最优功率比PPR确定所述各换流器的输送功率指令，以及利用附加功率-电压控制器，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值均会在一个或多个阶梯提升指令的持续时间△t内分阶段进行，即为重复执行步骤A、B和C。

为了说明本发明带来的有益效果，通过图4说明如果没有使用本发明实施方式来确定输送功率指令的问题：

功率指令改变时，不同短路比条件SCR的换流母线电压和熄弧角的变化情况是不同的。假设SCR_I<SCR_II，忽略换相重叠的影响时，有：

$U_{\mathrm{dk}}=U_{d0k}\cos {\mathrm{\&gamma;}}_k=\frac{3\sqrt{2}{U}_{\mathrm{vk}}}{\mathrm{\&pi;}}$

U_vk＝E-I_vkZ_eqk

$I_{\mathrm{vk}}=\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{I}_{\mathrm{dk}}$

其中E是交流系统等效电压源幅值，可视为常数。

因此有

$U_{\mathrm{dk}}=\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\&pi;}}(E-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{I}_{\mathrm{dk}}{Z}_{\mathrm{eqk}})\cos {\mathrm{\&gamma;}}_k$

对于特高压指令分层接入方式的逆变侧，换流器之间采取串联方式，各换流器直流电流改变量是一致的，但由于短路比SCR较小的交流系统具有较大的等值阻抗，所以短路比SCR较小的交流系统对应换流器的阀侧交流电压降落较大，其相应的直流电压下降也更多。为了提升同样的功率，短路比较小的交流系统所连换流器的附加功率-电压控制将调节熄弧角使其下降更多以提升直流电压，从而增加其发生换相失败的可能性。图4中可以看出，换流器I的阀侧交流电压(换相电压)和熄弧角较换流器II均下降明显。

图6是换流器独立控制效果示意图；在5s之前，逆变侧的换流器I和换流器II根据各自交流条件传输了非等额功率，且熄弧角差维持在22°左右，差异非常小；在换流器II提升功率的同时，换流器I较好的维持了其输送功率。

图7正极500kV交流系统持续0.1s三相接地故障时系统暂态特性曲线图。由图7可以看出，采用本发明实施方式能够在故障时避免因功率缺失导致的直流电压上升，从而使得各换流器功率能够恢复到故障前的水平。

图8是功率提升0.15.p.u时定电压控制仿真曲线图。由图8可以看出，如果提升功率在逆变侧各交流系统间等额分配，逆变侧各换流器熄弧角下降的程度是不一样的，短路比较小的交流系统熄弧角低于15°，其换相失败的风险增加；短路比较大的交流系统熄弧角在18°左右，其功率提升能力没有得到充分利用。

图9是使用本发明实施方式功率提升0.15.p.u时系统电气量仿真曲线图。由图9可以看出，采用本发明实施方式使得各换流器承担的输送功率更为合理，各换流器熄弧角差异明显减小，且均维持在15°以上。

图10是使用本发明实施方式功率提升0.15.p.u时系统电气量仿真曲线图。由图10可以看出，在最后一个功率提升指令完成以后，满足功率回降的条件，因此，发出功率回降指令P_re，此时，换流器阀侧电压回升，熄弧角也相应上升至15°以上，在充分利用换流器功率提升能力的同时，减小了换流器发生换相失败的可能。

图11是本发明实施方式中，特高压直流分层接入方式功率控制方法的示意图。在功率控制方法中，首先是计算获得PPR值，然后按照PPR值进行输送功率指令的计算，将所得各换流器输送功率指令分配给各换流器附加功率-电压控制形成各换流器定电压控制中电压参考值，然后进入后续定电压控制。

需要说明的是，上述实施方式仅为本发明较佳的实施方案，不能将其理解为对本发明保护范围的限制，在未脱离本发明构思前提下，对本发明所做的任何微小变化与修饰均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种特高压直流分层接入方式的功率控制方法，包括以下步骤：

A、获取整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号；

B、当直流换流站接收到功率提升指令时，整流侧换流器根据阶梯式提升方式确定其输送功率指令，逆变侧各换流器根据最优功率比确定所述各换流器的输送功率指令；

C、根据整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。

2.权利要求1中所述的特高压直流分层接入方式的功率控制方法，

其中所述最优功率比为各换流器阀侧交流电压之比，相应地，步骤B包括：获取各换流器阀侧交流电压，以确定最优功率比。

3.权利要求1中所述的特高压直流分层接入方式的功率控制方法，

其中所述最优功率比为：

$\frac{P_{\mathrm{dI}}}{P_{\mathrm{dII}}}=\frac{\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\&pi;}}(U_{\mathrm{vI}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{\mathrm{\&Delta;I}}^{\&prime;}\&times;Z_{\mathrm{eqI}})\cos {\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}-\frac{1}{2}{u}_{\mathrm{sI}}\%\&times;\frac{(I_d+{\mathrm{\&Delta;I}}^{\&prime;})}{I_{\mathrm{dN}}}\&times;U_{\mathrm{doNI}}}{\frac{3\sqrt{2}}{\mathrm{\&pi;}}(U_{\mathrm{vII}}-\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}{\mathrm{\&Delta;I}}^{\&prime;}\&times;Z_{\mathrm{eqII}})\mathrm{cor}{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}-\frac{1}{2}{u}_{\mathrm{sII}}\%\&times;\frac{(I_d+{\mathrm{\&Delta;I}}^{\&prime;})}{I_{\mathrm{dN}}}\&times;U_{\mathrm{doNII}}}$

其中I与II代表不同换流器；

U_v是所述换流器阀侧交流电压，Z_eq是各换流器所连接交流系统的等效阻抗，γ'是实测的各换流器熄弧角中的较大值，u_s％是换流器相应的短路电压百分比，I_d是直流电流，I_dN是额定直流电流，U_doN为额定直流空载电压，ΔI'是预估电流提升量，等于

${\mathrm{\&Delta;I}}^{\&prime;}=\frac{P_d+\mathrm{\&Delta;P}}{U_{\mathrm{dI}}+U_{\mathrm{dII}}}-I_d$

其中U_d为直流电压，P_d为总直流功率，△P是功率提升阶梯量，

相应地，步骤B包括：

获取各换流器阀侧交流电压、熄弧角、直流电压，和直流电流、总直流功率，以确定最优功率比。

4.权利要求3中所述的特高压直流分层接入方式的功率控制方法，

其中所述熄弧角的较大值γ'控制在15°～22°之内。

5.权利要求1中所述的特高压直流分层接入方式的功率控制方法，

其中所述根据阶梯式提升方式确定输送功率指令的步骤为：在阶梯提升指令持续时间△t内提升阶梯幅值△P，输送功率指令为直流功率与阶梯幅值△P之和，相应地，步骤C中以持续时间△t为周期，根据整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。

6.权利要求5中所述的特高压直流分层接入方式的功率控制方法，

其中所述阶梯幅值△P取值为0.02-0.04.p.u。

7.权利要求1中所述的特高压直流分层接入方式的功率控制方法，

其中所述根据逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令，确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值的步骤为：根据逆变侧各换流器的输送功率信号与输送功率指令的差值经过比例积分调节形成所述换流器定电压控制的电压参考值。

8.权利要求1中所述的特高压直流分层接入方式的功率控制方法，

其中经过步骤A获取逆变侧各换流器的输送功率信号后，将获得的换流器输送功率信号经过一阶延时环节后，再进入步骤B和步骤C。

9.权利要求1中所述的特高压直流分层接入方式的功率控制方法，

其中确定所述整流侧或逆变侧的输送功率指令的步骤包括：当获取换流器的输送功率信号超过功率提升指令后，调整输送功率指令为功率回降指令。

10.一种特高压直流分层接入方式的功率控制系统，包括整流侧和逆变侧的换流器，所述功率控制系统还包括：

功率信号获取单元，用于获取整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号；

一阶延时单元，用于对所述输送功率信号进行一阶延时处理；

阶梯式提升单元，用于根据阶梯式提升方式确定整流侧换流器的输送功率指令；

最优功率比确定单元，用于确定逆变侧各换流器的最优功率比，并确定所述逆变侧各换流器的输送功率指令；附加功率-电压控制器，用于接收整流侧换流器和逆变侧各换流器的输送功率信号与各自输送功率指令间的差值，经过比例积分调节确定所述各换流器的定电压控制中电压参考值。