CN106877501A - 基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统及方法，包括变换器控制层、端电压控制层、变电站控制层，变换器控制层用于根据端电压控制层输出的电流参考值Iset，生成变换器控制脉冲信号；端电压控制层用于控制主模式下运行的变换器与相应的母线或风场输入端的电压保持恒定，生成主模式下变换器单元端口的电流参考值Iset；变电站控制层用于实现直流变电站电网侧的功率控制以及变电站内部最低损耗的功率分配。本发明通过基于不同时间尺度划分的层级结构，能够实现系统的模块化设计，降低端口电压控制、电网潮流分配等多个稳态运行目标之间的互相干扰与耦合，且不涉及单端口变换器内部控制策略，便于标准化生产和系统扩建。

Description

基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统及方法

技术领域

本发明涉及网状直流输电领域，具体地，涉及基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统及方法。

背景技术

直流输电被视为远距离电力传输与可再生能源接入的关键技术。现有直流输电形式限于点对点直流输电与多端直流输电。为抑制功率波动，提升系统可靠性，未来网状直流输电的概念成为现在研究热点。

实现直流输电网的方式是通过互联输电线直接实现多条直流线路的联接，互联线路上同时配备有直流断路器，实现故障隔离与保护。然而这种连接方式限于同一电压等级的直流系统。由于可能涉及不同制造商建造的直流线路，互联输电线上潮流调配难以实现。此外当直流系统某一处出现故障时，整个直流系统都会受到影响。

为实现不同电压等级的变换以及互联线路上潮流主动调配，可以采用DC-DC变换器。该变换器与交流系统中交流变压器功能类似，在直流网中该变换器又被称为直流变压器。该变换器需要具备故障隔离能力，用于限制故障影响区域。然而仅仅依赖于单端口的DC/DC变换器，直流网中将出现过多输电线路。出于本身的通讯延时的存在，正常运行与故障条件下，远距离直流变压器的协调将很困难。

与交流系统类似，多端口节点将是互联直流网中关键元件。该节点用于大系统之间分割，分离直流系统之间互联；实现功率的收集与再分配；隔离故障端同时保证其它接入端不受影响。在先前研究中，该节点被称为多端口DC/DC变换器或DC Hub。由于与交流变电站功能的相似，本文称该节点为直流变电站。

一种直流变电站典型应用如图1所示，通过直流变电站实现多个风力发电厂与多个直流电网之间互联。直流变电站内部包括多组电力电子变压器。综合考虑无母线与共母线两种接法，每个变电站端口连有“直接互联变换器”C₁₁、C_NN，与“共母线变换器”C_w11,C_g11等单元。正常情况下，直流变电站通过协调上述内部变换器，实现控制风场端1，2…N侧电压，调节输送到电网1，2…N的功率的目的。当风场侧或直流电网侧出现故障时，通过直流变电站实现故障端隔离，同时维持其它接入端的正常运行。而当直流变电站内部变换器出现故障时，通过拓扑内部重构，提升系统可靠性。

综上所述，直流变电站需要实现稳态条件下电压调节、功率分配，以及故障情况下故障端隔离与功率重构。需要说明的是，稳态运行与故障隔离并非完全独立的运行目标。通过变换器自身具备的电力电子开关，往往能够实现直流故障的隔离，节约额外的直流断路器，实现控制与保护的“一体化”。这种情况下直流变电站运行目标更为复杂，涉及多个时间尺度与多种运行状态，运行策略实现手段成为制约直流变电站运行的关键技术挑战。

经检索，苗璐、林卫星、姚良忠、等在中国电机工程学报,2015,35(5):1023-1031发表了名称为：“多端口背靠背式直流–直流换流系统”的文章，提出一种多端口背靠背式直流–直流换流系统(multiport back-to-back，MB2B)。其内部由多个电压源型换流器(voltage source converters，VSC)组成，VSC交流侧均连接到MB2B内部公共交流母线。为了使MB2B具有联接不同电压等级直流线路的功能，MB2B内部采用变压器来匹配不同电压等级的直流线路。MB2B的每个端口均可独立调节其潮流。为了减少VSC运行损耗，MB2B内部交流系统运行频率取为工频。详细设计MB2B的稳态控制及故障下功率自动平衡控制。为验证该拓扑的可行性和安全性，在PSCAD/EMTDC上搭建由四端口MB2B构成的实验电网系统的仿真模型，并针对该实验系统进行黑启动、潮流调节、直流故障隔离以及故障下自动功率平衡等仿真。实验系统中所有的控制策略均不需要任何通讯。

该文献针对共交流母线四端口直流变电站提出了一种控制策略。该控制策略中，直流变电站控制策略依赖于特定变电站拓扑结构，对图1所示的一般性直流变电站结构不适用。需要获知每一个电力电子变换器具体电路结构，以此为依据设计运行策略。当系统扩建时，控制策略需要重新设计。变电站内部母线故障与变换器故障时，整个变电站系统都需要停止运行，系统可靠性较低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统及方法。

根据本发明提供的基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统，包括：变换器控制层，端电压控制层以及变电站控制层，

所述变换器控制层，用于根据端电压控制层输出的电流参考值Iset，生成变换器控制脉冲信号，所述脉冲信号能够改变变换器单元的运行状态；

所述端电压控制层，用于控制主模式下运行的变换器与相应的母线或风场输入端的电压保持恒定，并生成主模式下变换器单元的电流参考值Iset；

所述变电站控制层，用于实现直流变电站电网侧的端口电流控制以及变电站内部最低损耗的功率分配。

优选地，所述变换器控制层包括：多个独立的变换器单元以及与之对应的控制单元；具体地，稳态情况下，所述变换器单元具备调节出口侧电流跟随参考电流指令Iset的能力；发生短路故障时，变换器单元具有隔离短路故障的能力；变换器单元接收电流参考指令Iset，上传电压反馈值Vfdk、电流反馈值Ifdk以及变换器单元状态信息。

优选地，所述端电压控制层包括：基于FPGA实现的协调控制器，电压控制层接收变电站控制层发送的电压指令Vset、工作在从模式的变换器单元的电流指令Iset以及运行模式指令；生成工作在主模式的变换器单元的电流指令Iset；电压控制层上传各端口电压反馈值Vfdk、电流反馈值Ifdk以及风场运行状态。

优选地，所述变电站控制层包括：基于DSP实现的端口电流调节与效率优化控制模块，变电站控制层接收调度中心下发的遥控指令，即选定电网端中的某个或多个作为松弛端，其余作为功率端，风场电压设定值Vset，电网端口电流设定值所述遥控指令经端口电流调节生成端口电流指令Isum，并经效率优化层生成工作在从模式的变换器单元的电流指令Iset，上传遥测信息和遥信信息，其中遥测信息包括：端口电压、电流，遥信信息包括：电站状态、变换器单元状态。

根据本发明提供的基于控保一体化概念的直流变电站层级运行方法，包括如下步骤：

步骤1：构建基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统；

步骤2：通过电压端控制层调节所有风场接入端的电压保持恒定，通过变电站控制层调节控制电网端的电流输出恒定；

步骤3：协调控制器监测风场或者电网端或者变换器单元是否出现故障，若某一风场端或电网端出现故障，通过变换器控制层断开故障的风场或电网对应的变换器单元；若变换器单元出现故障，通过封锁变换器脉冲信号，停用该变换器；其余变换器单元运行状态正常；若无故障，则所有变换器单元运行状态不变。

优选地，所述步骤2包括：

通过电压端控制层输出主模式下变换器单元端口的电流参考值Iset，通过效率优化算法计算出从模式下变换器单元端口的电流参考值Iset；其中，主模式是指：变换器负责风场电压调节，则该变换器的电流参考值Iset由电压控制层给出；从模式是指：变换器不负责风场电压调节，仅参与电网端口电流调节，电流参考值Iset由变电站运行层给出；

通过调度中心制定N个电网端中需要控制功率的电网端，并确定与该电网端相连的变换器单元的工作模式，假设调度中心遥控指令指定控制第一个电网端输出的电流恒定，则与该电网端相连的C₁₁,C_g11…C_g1k运行模式均设为从模式，C₁₁,C_g11…C_g1k分别表示第一个电网端的第1个至第k个相连的变换器；根据功率守恒约束条件，N个电网端中至少有一个松弛端用于负责电压控制与实时功率平衡，所述松弛端是指该电网端输出电流随风场输入电流实时波动，负责风电场电压调节；假设第N个电网端为松弛端，则将第N个电网端相连的变换器单元的工作模式设定为主模式；即C_NN变换器控制风场N处电压，C_gN1…C_gNk控制母线1…k电压，C_gN1…C_gNk分别表示第N个电网端的第1个至第k个相连的变换器；

具体地，由调度中心生成功率调节值和风场电压设定值的遥调信号，所述遥调信号经过电网端的电流调节控制器生成实时端口电流参考值Isum，通过计算系统损耗优化问题实现直流变电站电网侧的功率控制以及变电站内部最低损耗的功率分配。

优选地，系统损耗优化问题如下：

式中，P_{loss_total}为直流变电站总功率损耗，P_{loss_i}为单个变换器单元的功率损耗，I_WF1,I_WF2分别为第一风场、第二风场的输入电流，分别为变换器C₁₃,C₁₄,C₂₃,C₂₄的电流参考值，Imax_i为变换器电流额定值，V_WF1，V_WF2分别为第一风场、第二风场侧的电压值，V_grid1，V_grid2分别为第一电网、第二电网侧的电压值，I_sum为变电站控制层生成的端口电流指令值，n₁、n₂为中间换算量。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过基于不同时间尺度划分的层级结构，能够实现系统的模块化设计，降低端口电压控制、电网潮流分配等多个稳态运行目标之间的互相干扰与耦合。

2、本发明以单端口电力电子变换器为层级控制的最小单元，不涉及单端口变换器内部控制策略，便于标准化生产和系统扩建。

3、本发明将控制与保护功能集成一体，相对于传统保护、控制相互独立的方案，本专利能够降低保护与控制之间的协调时间，为故障隔离型电力电子变压器在直流电网中应用，以及网状直流系统中直流变电站的运行提供可行方案。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为直流电网中直流变电站结构示意图；

图2为直流变电站层级控制结构示意图；

图3为网侧端口功率调节控制框图；

图4为风场电压控制端控制框图；

图5为实验系统中直流变电站结构示意图；

图6为实验系统中直流变电站内部结构示意图；

图7为功率主动调配示意图；

图8直流电网功率互相支撑的示意图；

图9为电网侧故障与恢复示意图；

图10为风场侧故障与恢复示意图；

图11为变换器内部故障与功率重构示意图；

图中：

1-直流变电站；

2-输电线缆；

3-第一风电模拟器；

4-第二风电模拟器；

5-第一直流电网接口；

6-第二直流电网接口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统，包括：变换器控制层，端电压控制层以及变电站控制层，

所述变换器控制层，用于根据端电压控制层输出的电流参考值Iset，生成变换器控制脉冲信号，所述脉冲信号能够改变变换器单元的运行状态；

所述端电压控制层，用于控制主模式下运行的变换器与相应的母线或风场输入端的电压保持恒定，并生成主模式下变换器单元端口的电流参考值Iset；

所述变电站控制层，用于实现直流变电站电网侧的端口电流控制以及变电站内部最低损耗的功率分配。

所述变换器控制层包括：多个独立的变换器单元，每个变换器单元

多个独立的变换器单元以及与之对应的控制单元。稳态情况下，变换器单元具备调节出口侧电流跟随参考电流指令Iset的能力；发生短路故障时，变换器单元具有隔离短路故障的能力(具备上述功能的变换器单元被广泛研究，如林卫星、文劲宇等在中国电机工程学报,2015,(04):985-994发表了名称为：“具备阻断直流故障电流能力的直流–直流自耦变压器”的文章)。变换器单元接收电流参考指令Iset与变换器运行模式，上传电压反馈值Vfdk,电流反馈值Ifdk，以及变换器单元状态。

所述端电压控制层包括：

基于FPGA实现的协调控制器。电压控制层接收变电站控制层发送的电压指令Vset；工作在从模式的变换器单元的电流指令Iset；运行模式指令。生成工作在主模式的变换器单元的电流指令Iset。电压控制层上传各端口电压反馈值Vfdk,电流反馈值Ifdk，以及风场运行状态。

所述变电站控制层包括：

基于DSP实现的端口电流调节与效率优化控制。变电站控制层接收调度中心下发的遥控指令(选定电网端中的某个或多个作为松弛端，其余作为功率端)，遥调指令(即风场电压设定值Vset，电网端口电流设定值)。上述指令经端口电流调节，生成电网端口电流调节指令Isum(对应图3)。经效率优化层，生成工作在从模式的变换器单元的电流指令Iset。上传遥测信息(端口电压，电流)，遥信信息(变电站状态，内部变换器状态)。

根据本发明提供的基于控保一体化概念的直流变电站层级运行方法，包括如下步骤：

步骤1：构建基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统；

步骤2：通过电压端控制层调节所有风场接入端的电压保持恒定，通过变电站控制层调节制定电网端的功率恒定；

步骤3：监测风场或者电网端或者变换器单元是否出现故障，若某一风场端或电网端出现故障，通过变换器控制层断开故障的风场或电网对应的变换器单元；若变换器单元出现故障，通过封锁变换器脉冲信号，停用该变换器；其余变换器单元运行状态正常；若无故障，则所有变换器单元运行状态不变。

具体控制结构如图4所示，包括变换器控制层，端电压控制层与变电站控制层。系统运行目标包括：调节风场接入端1，2…N电压恒定；调节指定电网端1功率恒定；当某一风场端或电网端出现故障时，余下接入端维持正常运行；当某一内部变换器出现故障时，余下变换器单元维持正常运行。

具体实现手段如下：

A.变电站运行层

变电站运行层实现直流变电站最慢时间尺度的控制目标包括“电网侧功率控制”与“变电站内部最低损耗功率分配”。需要控制功率的电网端口由调度中心“遥控信号”指定，随之确定的是变电站内部与该端口相连变换器工作模式。以图1中变电站结构为例，假定调度中心遥控指定控制电网端(图1中的第一个电网端)出口电流恒定，与该电网端相连的C₁₁,C_g11…C_g1k运行模式均设为“从模式”。由于功率守恒约束，N个直流电网端中至少要有一个“松弛端”负责电压控制与实时功率平衡。假设调度中心通过遥控指令，设定电网端N为该“松弛端”，则与之相连的变换器单元工作在“主模式”，即C_NN变换器控制风场N处电压，C_gN1…C_gNk控制母线1…k电压。

具体“电网端口电流调节值”与“风场电压设定值”由调度中心“遥调信号”给出。上述遥控，遥调信号经网侧端口电流调节控制器，生成实时端口功率参考值Isum。一种基于PI控制器的端口功率控制如图3所示。

由于直流变电站内部存在多条功率路径，在给定Isum参考值下，存在多种控制方案。为保证直流变电站最小功率损耗，效率优化层依据变换器损耗模型，通过最优化计算，得出变电站内部最优潮流分布。作为效率优化层的输出，得出“从模式”下变换器电流参考值。效率优化问题与直流变电站拓扑有关(详见实施例)。

B.电压控制层

针对处于主模式运行的变换器，其运行目标为控制与之相连的母线或风场输入端电压恒定。一种基于PI控制器的电压控制器如图4所示，电压控制器输出为工作在“主模式”下变换器单元端口电流参考值Iset。注意到“从模式”下变换器单元电流参考值Iset由效率优化算法计算得出，此时变换器单元输入参考信号可统一表示为电流参考信号。这将有利于不同制造上设备之间的相互协调，以及电力电子变压器的标准化。

C.变换器控制层

变换器控制层根据参考指令Iset，生成变换器控制脉冲。变换器单元控制算法由不同电力电子设备制造商提供。对应接口信息包括：端口电流设定值Iset，变换器单元运行模式，变换器电流反馈值I_fdk，变换器出口电压反馈值V_fdk，变换器运行状态。

D.故障处理

当直流变电站内部变换器故障或外部系统故障时，可以通过电力电子变换器实现故障隔离能力与功率重构。

假设风场端口(图1中的一个风场端)出现故障，相应的协调控制器检测到实时端口电压值V_fdk异常后，与之相连的变换器C₁₁,C_w11…C_w1k停止运行。端口运行状态上传至变电站运行层。在此过程中其余端口运行状态不变。当其它风场端口出现故障时，动作逻辑与之类似。

当电网侧出现故障时，分为“松弛端”故障与“电流控制端”故障两种情况。假设第一个电网端设定为“松弛端”，该接入端出现外部故障。与之相连变换器检测到电压异常信息后停止运行，并上报故障信息至协调控制器。由协调控制器发送模式转换指令，在该协调控制器下属的变换器中选出一个运行在“主模式”，其余下属的变换器仍然运行在“从模式”。通过这种模式切换策略，实现变电站功率重构。

当“电流控制端”故障时，与该端相连变换器检测到故障信息后停止运行，并上报故障信息至协调控制器。协调控制器上报变换器运行状态至变电站运行层，对效率优化算法进行修正。这种情况不涉及变换器运行模式的切换。

当变电站内部发生故障时，分为“主模式”变换器故障与“从模式”变换器故障两种情况。当“主模式”变换器故障时，该变换器停运并上报故障信息至协调控制器。由协调控制器发送模式转换指令，在该协调控制器下属的变换器中选出一个运行在“主模式”，其余下属的变换器仍然运行在“从模式”。当“从模式”变换器故障时，该变换器停运并上报故障信息至协调控制器。协调控制器上报变换器运行状态至变电站运行层。这种情况不涉及变换器运行模式的切换。

实施例

现有直流输电技术集中于“点对点”输电与“多端直流”输电两种形式。网状直流及其中“直流变电站”作为未来直流电网形态，现阶段尚无具体应用。本发明依托中英自然科学基金项目“带有DC/DC直流电压变换的大型新能源多端直流接入系统研究”，在直流网实证系统中得到现场测试。

该实验系统中，直流变电站与实证系统如图5所示。变电站内部结构如图6所示。变电站稳态运行目标为第一控制风电模拟器3、第二控制风电模拟器4电压恒定。实验中选取第二直流电网作为主动电流控制端。

该系统中系统损耗优化问题为：

式中，P_{loss_total}为直流变电站总功率损耗，P_{loss_i}为直流变电站内部单个变换器单元的功率损耗，I_WF1,I_WF2分别为第一风场、第二风场的输入电流。分别为变换器C₁₃,C₁₄,C₂₃,C₂₄的电流参考值。I_{max_i}为变换器电流额定值。V_WF1，V_WF2分别为第一风场、第二风场侧的电压值，V_grid1，V_grid2分别为第一电网、第二电网侧电压值。I_sum为网侧端口电流调节生成的电流参考指令值(对应图3)。由上述优化算法得出工作在“从模式”下变换器电流参考值I_set(对应图2)，具体对应变换器C₁₃,C₁₄,C₂₃,C₂₄，电流参考值又可表示为n₁、n₂为中间换算量，与变换器升压比相关。

如图7所示，在风场输入功率波动时，第一风场、第二风场的电压V_WF1,V_WF2仍能维持恒定。第二电网输出电流I_grid2维持恒定，多余功率流经第一电网。如图8所示，当调节第二电网输出电流从0A变化至25A时，输出电流跟随控制指令变化。根据功率守恒原则，第一电网向第二电网提供功率支撑。

如图9所示，当第一电网输入侧电压V_grid1在t1时刻发生故障时，直流变电站保护动作。通过功率重构，第一风场、第二风场侧的电压V_WF1,V_WF2维持恒定。与之类似，当第二电网输入侧电压V_grid2在t3时刻发生故障时，直流变电站保护动作。通过功率重构，风场侧电压V_WF1,V_WF2维持恒定。

如图10所示，当第二风场在t1时刻出现过流故障时，与之相连的电力电子变换器停止运行，V_WF2电压随之降低。通过功率重构，V_WF2电压不受影响，同时注入直流电网功率不受影响。

如图11所示，当直流变电站内部变换器单元在t1时刻出现故障时，变换器脉冲随之封锁。通过功率重构，第一风场、第二风场电压V_WF1,V_WF2不受影响。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统，其特征在于，包括：变换器控制层，端电压控制层以及变电站控制层，

所述变换器控制层，用于根据端电压控制层输出的电流参考值Iset，生成变换器控制脉冲信号，所述脉冲信号能够改变变换器单元的运行状态；

所述端电压控制层，用于控制主模式下运行的变换器与相应的母线或风场输入端的电压保持恒定，并生成主模式下变换器单元的电流参考值Iset；

所述变电站控制层，用于实现直流变电站电网侧的端口电流控制以及变电站内部最低损耗的功率分配。

2.根据权利要求1所述的基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统，其特征在于，所述变换器控制层包括：多个独立的变换器单元以及与之对应的控制单元；具体地，稳态情况下，所述变换器单元具备调节出口侧电流跟随参考电流指令Iset的能力；发生短路故障时，变换器单元具有隔离短路故障的能力；变换器单元接收电流参考指令Iset，上传电压反馈值Vfdk、电流反馈值Ifdk以及变换器单元状态信息。

3.根据权利要求1所述的基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统，其特征在于，所述端电压控制层包括：基于FPGA实现的协调控制器，电压控制层接收变电站控制层发送的电压指令Vset、工作在从模式的变换器单元的电流指令Iset以及运行模式指令；生成工作在主模式的变换器单元的电流指令Iset；电压控制层上传各端口电压反馈值Vfdk、电流反馈值Ifdk以及风场运行状态。

4.根据权利要求1所述的基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统，其特征在于，所述变电站控制层包括：基于DSP实现的端口电流调节与效率优化控制模块，变电站控制层接收调度中心下发的遥控指令，即选定电网端中的某个或多个作为松弛端，其余作为功率端，风场电压设定值Vset，电网端口电流设定值所述遥控指令经端口电流调节生成端口电流指令Isum，并经效率优化层生成工作在从模式的变换器单元的电流指令Iset，上传遥测信息和遥信信息，其中遥测信息包括：端口电压、电流，遥信信息包括：电站状态、变换器单元状态。

5.一种基于控保一体化概念的直流变电站层级运行方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：构建基于控保一体化概念的直流变电站层级运行系统；

步骤2：通过电压端控制层调节所有风场接入端的电压保持恒定，通过变电站控制层调节控制电网端的电流输出恒定；

步骤3：协调控制器监测风场或者电网端或者变换器单元是否出现故障，若某一风场端或电网端出现故障，通过变换器控制层断开故障的风场或电网对应的变换器单元；若变换器单元出现故障，通过封锁变换器脉冲信号，停用该变换器；其余变换器单元运行状态正常；若无故障，则所有变换器单元运行状态不变。

6.根据权利要求5所述的基于控保一体化概念的直流变电站层级运行方法，其特征在于，所述步骤2包括：

通过电压端控制层输出主模式下变换器单元端口的电流参考值Iset，通过效率优化算法计算出从模式下变换器单元端口的电流参考值Iset；其中，主模式是指：变换器负责风场电压调节，则该变换器的电流参考值Iset由电压控制层给出；从模式是指：变换器不负责风场电压调节，仅参与电网端口电流调节，电流参考值Iset由变电站运行层给出；

通过调度中心制定N个电网端中需要控制功率的电网端，并确定与该电网端相连的变换器单元的工作模式，假设调度中心遥控指令指定控制第一个电网端输出的电流恒定，则与该电网端相连的C₁₁,C_g11…C_g1k运行模式均设为从模式，C₁₁,C_g11…C_g1k分别表示第一个电网端的第1个至第k个相连的变换器；根据功率守恒约束条件，N个电网端中至少有一个松弛端用于负责电压控制与实时功率平衡，所述松弛端是指该电网端输出电流随风场输入电流实时波动，负责风电场电压调节；假设第N个电网端为松弛端，则将第N个电网端相连的变换器单元的工作模式设定为主模式；即C_NN变换器控制风场N处电压，C_gN1…C_gNk控制母线1…k电压，C_gN1…C_gNk分别表示第N个电网端的第1个至第k个相连的变换器；

具体地，由调度中心生成功率调节值和风场电压设定值的遥调信号，所述遥调信号经过电网端的电流调节控制器生成实时端口电流参考值Isum，通过计算系统损耗优化问题实现直流变电站电网侧的功率控制以及变电站内部最低损耗的功率分配。

7.根据权利要求6所述的基于控保一体化概念的直流变电站层级运行方法，其特征在于，系统损耗优化问题如下：

$\begin{array}{cc}Min& P_{loss\_total}=\underset{i=1}{\overset{4}{\Σ}}{P}_{loss\_i}\end{array}$

式中，P_{loss_total}为直流变电站总功率损耗，P_{loss_i}为单个变换器单元的功率损耗，I_WF1,I_WF2分别为第一风场、第二风场的输入电流，分别为变换器C₁₃,C₁₄,C₂₃,C₂₄的电流参考值，Imax_i为变换器电流额定值，V_WF1，V_WF2分别为第一风场、第二风场侧的电压值，V_grid1，V_grid2分别为第一电网、第二电网侧的电压值，I_sum为变电站控制层生成的端口电流指令值，n₁、n₂为中间换算量。