CN107681681A - 一种基于vsc的多端直流系统的系统级控制方法 - Google Patents

一种基于vsc的多端直流系统的系统级控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107681681A
CN107681681A CN201710980607.4A CN201710980607A CN107681681A CN 107681681 A CN107681681 A CN 107681681A CN 201710980607 A CN201710980607 A CN 201710980607A CN 107681681 A CN107681681 A CN 107681681A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current conversion
transmission system
conversion station
voltage
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710980607.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107681681B (zh
Inventor
宁联辉
解春晓
殷艳娇
吴迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201710980607.4A priority Critical patent/CN107681681B/zh
Publication of CN107681681A publication Critical patent/CN107681681A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107681681B publication Critical patent/CN107681681B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于VSC的多端直流系统的系统级控制方法，包括以下步骤：获取多端直流系统中换流站的参考电压Uref及参考功率Pref，再根据多端直流系统中换流站的参考电压Uref及参考功率Pref计算多端直流系统中换流站的直流功率Pd，然后根据多端直流系统中换流站的直流功率Pd控制多端直流系统的系统级，完成基于VSC的多端直流系统的系统级控制，其中，多端直流系统中换流站的直流功率Pd为：Pd＝K(Ud‑Uref)3+Pref，其中，K为多端直流系统中换流站的控制系数，Ud为多端直流系统中换流站的直流电压，该方法能够在换流站功率变化量较大时维持系统电压稳定，避免系统直流电压越限。

Description

一种基于VSC的多端直流系统的系统级控制方法
技术领域
本发明属于电力系统控制领域，涉及一种基于VSC的多端直流系统的系统级控制方法。
背景技术
社会经济的发展对输电系统提出了新的要求，现有的交流输电技术在大容量输电、系统稳定等方面存在着劣势。另一方面，伴随着新能源的大规模开发，具有高不确定性的电源接入电网，对电网的调度、控制均提出了挑战。因此在传统的交流输电与直流输电技术之外，需要新的输电技术。
经过多年的发展，柔性直流输电在交流电网异步互联、风电场并网、海上平台供电、城市负荷中心供电等领域已经得到了广泛的应用。柔性直流输电技术在继承了基于电流源换流器的传统直流输电技术相对于交流输电的优势之外，还有着1)控制灵活；2)没有换相失败问题；3)谐波含量小；4)网络拓扑结构更为灵活等优势。柔性直流输电技术更容易构成多端。
多端柔性直流系统(VSC-MTDC)涉及多个换流站，其控制、运行等方面的问题与两端的直流输电系统相比更加复杂，不同换流站与其对应的交流系统之间存在功率交换，换流站之间的电气量之间存在着电气耦合，由此带来的换流站之间的配合问题亟待解决。尽管VSC-MTDC存在成本高、换流站损耗大的缺点，但随着科技的进步将会有所改善。
现有的多端柔性直流输电系统级控制方法主要有三种：主从控制、电压裕度控制以及下垂控制。
1)主从控制：主从控制的核心在于在多端系统中，通过设置一个定电圧的主换流站来控制整个系统的电压，其余各站作为从站，定功率。在主换流站发生故障或因故退出运行时，将主换流站切换到从换流站，代替原来的主换流站进行直流电压控制。
2)电压裕度控制：电压裕度控制与主从控制相比，多设置一个备用的定电压主控站，主控站仍然设置为定电压控制，备用站的定电压指令值与主控站定电压指令值有一定的裕度。在主控站因为故障退出运行时，备用站能够自动切换为主控站。
3)电压下垂控制：电压下垂控制策略借鉴了交流系统的频率下垂控制，随着换流站直流功率的增加，换流站直流电压随之下降。在系统中可以将多个换流站设置为电压下垂控制，共同调节系统电压。当有一站因故障切除时，下垂控制策略能够使得换流站自动将系统的直流电压与功率调整到平衡状态，这一过程不需要换流站之间的通信，可靠性较高。同时，由于给出的电压-功率曲线是连续的，相对于主从控制与电压裕度控制的阶梯变化，系统受到的冲击更小。
对于应用电压下垂控制的换流站，其功率变化量与电压变化量成比例。当换流站功率变化量较大时，换流站电压的线性变化也会很大，进而导致系统电压大幅变化，并可能引起电压越限。为缓解这一问题，需要将下垂控制曲线的斜率设置得较小。而这又会使得功率变化小时换流站调节能力的减弱。当功率变化量较小，处于换流站控制策略的调节范围之内不至于引起换流站的电压或功率越限时，电压下垂控制能够自动根据系统功率的变化进行电压的调节达到平衡并维持系统电压稳定，这一点相对于裕度控制与主从控制有着优势。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于VSC的多端直流系统的系统级控制方法，该方法能够在换流站功率变化量较大时维持系统电压稳定，避免系统直流电压越限。
为达到上述目的，本发明所述的基于VSC的多端直流系统的系统级控制方法包括以下步骤：
根据给定的系统运行方式以及换流站容量获取多端直流系统中换流站的参考电压Uref及参考功率Pref，计算多端直流系统中换流站的系数K，得换流站直流电压Ud与直流功率Pd的函数关系，完成基于VSC的多端直流系统的系统级控制，其中，多端直流系统中换流站的直流功率Pd为：
Pd＝K(Ud-Uref)3+Pref。
根据多端直流系统中换流站的参考电压Uref和参考功率Pref以及系统运行的电压约束和功率约束计算多端直流系统中换流站的系数K。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于VSC的多端直流系统的系统级控制方法在具体操作时，通过多端直流系统中换流站的控制系数K使得正常运行状态下直流电压与直流功率按照输电系统的运行要求与换流站的额定功率来确定。同时由于直流电压的变化为非线性的，当直流功率与参考点的偏移量较大时，电压也不会有较大的变化，从而达到在换流站功率变化量较大时维持系统电压稳定的目的，避免系统直流电压越限的问题。
附图说明
图1为本发明的控制策略方程图；
图2为本发明中实施例一的网络拓扑图；
图3为下垂控制下换流站2及换流站3的功率曲线图；
图4为下垂控制下换流站1及换流站4的功率曲线图；
图5为下垂控制下各换流站的电压曲线图；
图6为改进控制策略下换流站2及换流站3的功率曲线图；
图7为改进控制策略下换流站1及换流站4的功率曲线图；
图8为改进控制策略下各换流站的电压曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的基于VSC的多端直流系统的系统级控制方法包括以下步骤：
根据给定的系统运行方式以及换流站容量获取多端直流系统中换流站的参考电压Uref及参考功率Pref，计算多端直流系统中换流站的系数K，得换流站直流电压Ud与直流功率Pd的函数关系，完成基于VSC的多端直流系统的系统级控制，其中，多端直流系统中换流站的直流功率Pd为：
Pd＝K(Ud-Uref)3+Pref。
其中，根据多端直流系统中换流站的参考电压Uref和参考功率Pref以及系统运行的电压约束和功率约束计算多端直流系统中换流站的系数K。
实施例一
图2为四段系统的拓扑，系统参数如表1、表2及表3所示：
表1
表2
表3
结果证明，本发明具有稳定电压的能力。
在pscad中进行的暂态仿真结果也说明了改控制策略对于稳定电压、功率的作用。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于VSC的多端直流系统的系统级控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据给定的系统运行方式以及换流站容量获取多端直流系统中换流站的参考电压Uref及参考功率Pref，计算多端直流系统中换流站的系数K，得换流站直流电压Ud与直流功率Pd的函数关系，完成基于VSC的多端直流系统的系统级控制，其中，多端直流系统中换流站的直流功率Pd为：
Pd＝K(Ud-Uref)3+Pref。
2.根据权利要求1所述的基于VSC的多端直流系统的系统级控制方法，其特征在于，根据多端直流系统中换流站的参考电压Uref和参考功率Pref以及系统运行的电压约束和功率约束计算多端直流系统中换流站的系数K。
CN201710980607.4A 2017-10-19 2017-10-19 一种基于vsc的多端直流系统的系统级控制方法 Active CN107681681B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710980607.4A CN107681681B (zh) 2017-10-19 2017-10-19 一种基于vsc的多端直流系统的系统级控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710980607.4A CN107681681B (zh) 2017-10-19 2017-10-19 一种基于vsc的多端直流系统的系统级控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107681681A true CN107681681A (zh) 2018-02-09
CN107681681B CN107681681B (zh) 2020-06-19

Family

ID=61141868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710980607.4A Active CN107681681B (zh) 2017-10-19 2017-10-19 一种基于vsc的多端直流系统的系统级控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107681681B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103178539A (zh) * 2013-03-21 2013-06-26 浙江省电力公司电力科学研究院 一种多端柔性直流输电系统的直流电压偏差斜率控制方法
CN103762583A (zh) * 2013-10-21 2014-04-30 Abb技术有限公司 串联型多端直流输电系统及其功率控制方法
CN105680465A (zh) * 2016-01-26 2016-06-15 上海交通大学 用于多端柔直输电系统的改进协调控制方法
CN106356883A (zh) * 2016-10-24 2017-01-25 南方电网科学研究院有限责任公司 一种多端柔性直流输电控制方法
CN106451515A (zh) * 2016-08-17 2017-02-22 东北电力大学 适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103178539A (zh) * 2013-03-21 2013-06-26 浙江省电力公司电力科学研究院 一种多端柔性直流输电系统的直流电压偏差斜率控制方法
CN103762583A (zh) * 2013-10-21 2014-04-30 Abb技术有限公司 串联型多端直流输电系统及其功率控制方法
CN105680465A (zh) * 2016-01-26 2016-06-15 上海交通大学 用于多端柔直输电系统的改进协调控制方法
CN106451515A (zh) * 2016-08-17 2017-02-22 东北电力大学 适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制方法
CN106356883A (zh) * 2016-10-24 2017-01-25 南方电网科学研究院有限责任公司 一种多端柔性直流输电控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NING LIANHUI ; XIE CHUNXIAO ; BAI HUIYUAN ; WU DI: "The amelioration of control strategy of VSC-MTDC based on voltage droop control", 《2017 2ND INTERNATIONAL CONFERENCE ON POWER AND RENEWABLE ENERGY (ICPRE)》 *
XIAONING KANG; HAO WANG ; XIUDA MA ; QIYUE HUANG ; XUZE ZHANG: "Parameters optimization of DC voltage droop control based on VSC-MTDC", 《2016 IEEE PES ASIA-PACIFIC POWER AND ENERGY ENGINEERING CONFERENCE (APPEEC)》 *
刘瑜超 等；: "基于自适应下垂调节的VSC-MTDC功率协调控制", 《中国电机工程学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107681681B (zh) 2020-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Distributed voltage control based on ADMM for large-scale wind farm cluster connected to VSC-HVDC
US9541062B2 (en) Method of operating a wind park
CN109120005A (zh) 一种多端柔性直流输电系统功率协调控制方法
Wang et al. Droop control modelling and analysis of multi-terminal HVDC for offshore wind farms
CN106786599B (zh) 交直流混合微电网双向dc-ac互联装置智能控制方法
CN106451515B (zh) 适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制方法
CN105429170B (zh) 一种基于可调虚拟阻抗的微网逆变器下垂控制方法
CN109274113A (zh) 一种混合多端直流输电系统非线性下垂控制方法
CN109888791B (zh) 一种基于混合式配电变压器的主动配电网及其控制方法
CN113452061B (zh) 一种海上风电直流输电系统及其控制方法
Bulatov et al. Use of power routers and renewable energy resources in smart power supply systems
CN107332290B (zh) 一种基于直流线路的区域负荷转供方法
CN109638839A (zh) 一种双极柔性直流输电系统潮流计算方法
Devaraj et al. Impact of wind turbine systems on power system voltage stability
CN108390419A (zh) 基于柔性直流互联的配电分区负载率均衡控制方法及装置
Parseh et al. Solid state transformer (SST) interfaced doubly fed induction generator (DFIG) wind turbine
Tu et al. Study on an novel multi-port energy router for AC-DC hybrid microgrid
CN108123467A (zh) 一种多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法
CN106816885B (zh) 一种直流分层接入方式下安控措施量的获取方法
Prompinit et al. Ramp rate consideration of a BESS using active power control for PV generation
CN107681681A (zh) 一种基于vsc的多端直流系统的系统级控制方法
CN110492520A (zh) 基于换流器容量和调节速度的直流电压斜率控制策略
CN109659950A (zh) 变下限电压的电压源换流器的无功控制系统及方法
CN106329531B (zh) 一种交直流混合微电网有功潮流控制方法和装置
CN105703397A (zh) 一种考虑农村低压配电网低电压治理的分布式电源优化配置方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant