CN109617113B - 用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法 - Google Patents
用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109617113B CN109617113B CN201811551539.0A CN201811551539A CN109617113B CN 109617113 B CN109617113 B CN 109617113B CN 201811551539 A CN201811551539 A CN 201811551539A CN 109617113 B CN109617113 B CN 109617113B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- value
- control target
- alternating current
- direct current
- 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.)
- Active
Links
Images
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
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- 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)
- Inverter Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法,所述装置包含功率控制目标值产生单元和功率偏差平衡单元;功率控制目标值产生单元依据运行方式并结合直流功率与交流功率的折算关系对功率指令值进行计算并产生功率控制目标值;功率偏差平衡单元将实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差或实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差或实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差或实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入调节器进行调节从而产生功率平衡量。本发明能够有效解决混合换流器的功率协调控制问题,实现多混合换流器的功率准确控制,同时兼顾系统的稳态和暂态性能,更精准的实现混合直流输电系统的功率控制。
Description
技术领域
本发明属于混合直流输电领域,特别涉及一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法。
背景技术
高压直流输电系统可分为两种类型:基于晶闸管技术的常规直流输电系统(LCC-HVDC)和基于全控型电力电子器件技术的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)。其中,常规直流输电系统(LCC-HVDC)成本低、损耗小、运行技术成熟,目前,世界上正在运行的直流输电系统几乎都是LCC-HVDC系统,但常规直流输电系统(LCC-HVDC)存在逆变侧容易发生换相失败、对交流系统的依赖性强、吸收大量无功、换流站占地面积大等缺点。而新一代的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)则能够实现有功功率及无功功率解耦控制、可以向无源网络供电、结构紧凑占地面积小、不存在逆变侧换相失败问题等优点,但其存在成本高昂、损耗较大等缺陷。
为了满足远距离大容量输电的要求,常规直流输电系统一般采用两个或多个换流器串联的技术来提升系统的直流电压等级和输送容量。与之相同,目前国内正在实施的混合直流输电工程采用整流侧为两个晶闸管换流器串联,逆变侧为两个电压源型换流器串联或者多个电压源型换流器并联后与一个晶闸管换流器串联的拓扑结构。
目前,在直流输电工程中,常规直流输电系统晶闸管换流器一般控制的是整流换流站直流侧的功率,而柔性直流输电系统电压源型换流器一般控制的是逆变换流站交流侧的功率。由于两者控制的目标不一样,这样在混合直流输电工程中就存在功率控制参考点统一的问题。
目前常用的方法是依据交流功率与直流功率之间相差着换流变压器及换流器损耗的关系,直接将直流功率指令值折算为交流功率指令值或者交流功率指令值折算为直流功率指令值。该方法简单,但存在着转换偏差,因换流变压器及换流器的损耗是非线性的,是时变的。
由于上述方法存在着一定的不足,且只适用于多混合换流器不平衡运行方式,不能满足多混合换流器精准控制的要求,更不能满足多混合换流器平衡运行方式的需求。
因此,本发明提供一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法,能够有效解决混合换流器的功率协调控制问题,实现多混合换流器的功率准确控制,同时兼顾系统的稳态和暂态性能,更精准的实现混合直流输电系统的功率控制。
发明内容
本发明的目的是:提供一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法,能够有效解决混合换流器的功率协调控制问题,实现多混合换流器的功率准确控制,同时兼顾系统的稳态和暂态性能,更精准的实现混合直流输电系统的功率控制。
为了达成上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,所述方法用于混合直流输电系统,包含功率控制目标值产生环节和功率偏差平衡环节;
所述功率控制目标值产生环节,用于依据运行方式并结合直流功率与交流功率的折算关系对功率指令值进行计算并产生功率控制目标值;
所述功率偏差平衡环节,用于将实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差或实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差或实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差或实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入调节器进行调节从而产生功率平衡量;
所述功率控制目标值与所述功率平衡量的和即为最终的功率指令值。
优选地,所述调节器为PI调节器。
优选地,当要将直流功率控制目标转换为交流功率指令值提供给电压源型换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,产生的功率控制目标值为交流功率控制目标值;
所述功率偏差平衡环节中功率平衡量由实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入PI调节器中进行调节后产生,或者由实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差送入PI调节器进行调节后产生;
所述交流功率控制目标值加上功率平衡量产生交流功率指令值,供电压源型换流器执行,实现将直流功率控制目标转换为交流功率指令值。
优选地,当要将交流功率控制目标转换为直流功率指令值提供给晶闸管换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,产生的功率控制目标值为直流功率控制目标值;
所述功率偏差平衡环节中功率平衡量由实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差送入PI调节器中进行调节后产生,或者由实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差送入PI调节器进行调节后产生;
所述直流功率控制目标值加上功率平衡量产生直流功率指令值,供晶闸管换流器执行,实现将交流功率控制目标转换为直流功率指令值。
优选地,所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧所存在的功率损耗关系。
优选地,所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧以及整流侧功率传输到逆变侧所存在的功率损耗关系。
优选地,所述功率控制目标值产生环节,当N个换流器采用功率平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后再除以N,或者为实测的交流功率运行值或直流功率运行值除以N,其中N为分担功率的换流器个数。
优选地,当要将直流功率控制目标转换为交流功率指令值提供给电压源型换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,当N个电压源型换流器采用功率平衡运行方式时,各电压源型换流器功率控制目标值为总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后再除以N,或者为实测直流功率运行值除以N,其中N为分担功率的电压源型换流器个数。
优选地,当要将交流功率控制目标转换为直流功率指令值提供给晶闸管换流器时:
当N个晶闸管换流器采用功率平衡运行方式时,各晶闸管换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后再除以N,或者为实测交流功率运行值除以N,其中N为分担功率的晶闸管换流器个数。
优选地,所述功率控制目标值产生环节,当N个换流器采用功率不平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的交流功率运行值或者直流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
优选地,当要将直流功率控制目标转换为交流功率指令值提供给电压源型换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,当N个电压源型换流器采用功率不平衡运行方式时,各电压源型换流器功率控制目标值为总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的直流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
优选地,当要将交流功率控制目标转换为直流功率指令值提供给晶闸管换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,当N个晶闸管换流器采用功率不平衡运行方式时,各晶闸管换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的交流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
本发明同时提出了一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置,用于混合直流输电系统,所述装置包括功率控制目标值产生单元、功率偏差平衡单元、功率指令值产生单元;
所述功率控制目标值产生单元依据运行方式并结合直流功率与交流功率的折算关系对功率指令值进行计算并产生功率控制目标值;
所述功率偏差平衡单元将实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差或实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差或实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差或实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入调节器进行调节从而产生功率平衡量;
所述功率指令值产生单元,用于将所述功率控制目标值产生单元计算的功率控制目标值与所述功率偏差平衡单元计算的功率平衡量送入加法器得到换流器最终的功率指令值。
优选地,所述调节器为PI控制器。
优选地,所述混合直流输电系统包括用于连接送端交流电网的整流换流站、用于连接受端交流电网的逆变换流站以及用于连接整流换流站和逆变换流站的直流输电线路,所述整流换流站包括至少一组晶闸管换流器单元,所述逆变换流站包括至少一组电压源型换流器单元;
晶闸管换流器单元包括晶闸管换流器与旁通开关,二者并联连接;或者包括晶闸管换流器与旁通开关及刀闸组件,晶闸管换流器与旁通开关并联连接,并联后的单元两端分别和连接刀闸的一端相连,连接刀闸的另一端并联旁通刀闸;
晶闸管换流器单元交流侧包括相互串联的交流进线开关、换流变压器;
电压源型换流器单元交流侧包括相互串联的交流进线开关、换流变压器和充电电阻,所述充电电阻的两端还并联旁路开关;
电压源型换流器单元包括电压源型换流器及其旁通电路;或者包括电压源型换流器及其旁通电路和刀闸组件,并且电压源型换流器及其旁通电路两端分别和连接刀闸的一端相连,连接刀闸的另一端并联旁通刀闸。
优选地,所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧所存在的功率损耗关系。
优选地,所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧以及整流侧功率传输到逆变侧所存在的功率损耗关系。
优选地,当N个换流器采用功率平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后除以N或者为实测的交流功率运行值或者直流功率运行值除以N,其中N为分担功率的换流器个数。
优选地,当N个换流器采用功率不平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的交流功率运行值或者直流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
本发明的有益效果:本发明能够有效解决混合换流器的功率协调控制问题,实现多混合换流器的功率准确控制,同时兼顾系统的稳态和暂态性能,更精准的实现混合直流输电系统的功率控制。
附图说明
图1为依据交直流电流偏差产生功率平衡量的交直流功率控制目标相互转换方法功率偏差平衡环节实施例一的逻辑示意图;
图2为依据交直流功率偏差产生功率平衡量的交直流功率控制目标相互转换方法功率偏差平衡环节实施例二的逻辑示意图;
图3为直流功率控制目标值生成示意图;
图4为交流功率控制目标值生成示意图;
图5为本发明的直流功率与交流功率控制目标相互转换装置;
图6是整流站由晶闸管换流器,逆变站由两种混合直流换流器组成的两端混合特高压直流输电系统;
图7是整流站由晶闸管换流器,逆变站由两种混合直流换流器组成的混合级联多端特高压直流输电系统;
图8是整流站1和整流站2由晶闸管换流器,逆变侧由电压源型换流器组成的混合三端直流输电系统;
图9是整流站由晶闸管换流器,逆变站1由晶闸管换流器,逆变站2由电压源型换流器并联组成的混合三端直流输电系统;
图10是整流站由晶闸管换流器,逆变站1和逆变站2均由电压源型换流器并联组成的混合三端直流输电系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。其中,相同的组件使用相同的附图标记。
本发明提出了一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,所述方法用于混合直流输电系统,包含功率控制目标值产生环节和功率偏差平衡环节;
所述功率控制目标值产生环节,用于依据运行方式并结合直流功率与交流功率的折算关系对功率指令值进行计算并产生功率控制目标值;
所述功率偏差平衡环节,用于将实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差或实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差或实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差或实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入调节器进行调节从而产生功率平衡量;
所述功率控制目标值与所述功率平衡量的和即为最终的功率指令值。
图1为依据交直流电流偏差产生功率平衡量的交直流功率控制目标相互转换方法功率偏差平衡环节实施例一的逻辑示意图,如图中所示,依靠“直流功率转换为交流功率”这个信号来使能选择,当其为1时,表示将直流功率指令值转换为交流功率指令值,供VSC换流器(电压源型换流器)执行,交流功率指令值由交流功率控制目标值加上功率平衡量,其中功率平衡量由实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入PI调节器进行调节后产生;当其为0时,表示将交流功率指令值转换为直流功率指令值,供LCC换流器(晶闸管换流器)执行,直流功率指令值由直流功率控制目标值加上功率平衡量,其中功率平衡量由实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差送入PI调节器进行调节后产生。
图2为依据交直流功率偏差产生功率平衡量的交直流功率控制目标相互转换方法功率偏差平衡环节实施例二的逻辑示意图,如图中所示,依靠“直流功率转换为交流功率”这个信号来使能选择,当其为1时,表示将直流功率指令值转换为交流功率指令值,供VSC换流器(电压源型换流器)执行,交流功率指令值由交流功率控制目标值加上功率平衡量,其中功率平衡量由实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差送入PI调节器进行调节后产生;当其为0时,表示将交流功率指令值转换为直流功率指令值,供LCC换流器(晶闸管换流器)执行,直流功率指令值由直流功率控制目标值加上功率平衡量,其中功率平衡量由实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差送入PI调节器进行调节后产生。
图3为直流功率控制目标值生成示意图,如图中所示,当N个VSC换流器采用功率平衡运行方式时,各VSC换流器功率控制目标值为总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后除以N或者为实测的直流功率运行值除以N,其中N为分担功率的VSC换流器个数。当N个VSC换流器采用功率不平衡运行方式时,各VSC换流器功率控制目标值为总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的直流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。其中,直流功率与交流功率的折算关系是指依据直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧以及整流侧功率传输到逆变侧所存在的功率损耗关系,进行直流功率指令值与交流功率指令值的换算。或者直流功率与交流功率的折算关系是指依据直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧所存在的功率损耗关系,进行直流功率指令值与交流功率指令值的换算。
图4为交流功率控制目标值生成示意图,如图中所示,当N个LCC换流器采用功率平衡运行方式时,各LCC换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后除以N或者为实测的交流功率运行值除以N,其中N为分担功率的LCC换流器个数。当N个LCC换流器采用功率不平衡运行方式时,各LCC换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的交流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。其中,直流功率与交流功率的折算关系是指依据直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧以及整流侧功率传输到逆变侧所存在的功率损耗关系,进行直流功率指令值与交流功率指令值的换算。或者直流功率与交流功率的折算关系是指依据直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧所存在的功率损耗关系,进行直流功率指令值与交流功率指令值的换算。
图5所示为本发明的直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置,用于混合直流输电系统,包括功率控制目标值产生单元、功率偏差平衡单元、功率指令值产生单元;
所述功率控制目标值产生单元依据运行方式并结合直流功率与交流功率的折算关系对功率指令值进行计算并产生功率控制目标值;
所述功率偏差平衡单元将实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差或实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差或实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差或实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入调节器进行调节从而产生功率平衡量;
所述功率指令值产生单元,用于将所述功率控制目标值产生单元计算的功率控制目标值与所述功率偏差平衡单元计算的功率平衡量送入加法器得到换流器最终的功率指令值。
上述混合直流输电系统包括用于连接送端交流电网的整流换流站、用于连接受端交流电网的逆变换流站以及用于连接整流换流站和逆变换流站的直流输电线路,所述整流换流站包括至少一组晶闸管换流器单元,所述逆变换流站包括至少一组电压源型换流器单元;
晶闸管换流器单元包括晶闸管换流器与旁通开关,二者并联连接;或者包括晶闸管换流器与旁通开关及刀闸组件,晶闸管换流器与旁通开关并联连接,并联后的单元两端分别和连接刀闸的一端相连,连接刀闸的另一端并联旁通刀闸;
晶闸管换流器单元交流侧包括相互串联的交流进线开关、换流变压器;
电压源型换流器单元交流侧包括相互串联的交流进线开关、换流变压器和充电电阻,所述充电电阻的两端还并联旁路开关;
电压源型换流器单元包括电压源型换流器及其旁通电路;或者包括电压源型换流器及其旁通电路和刀闸组件,并且电压源型换流器及其旁通电路两端分别和连接刀闸的一端相连,连接刀闸的另一端并联旁通刀闸;
上述方案中,所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧所存在的功率损耗关系。
上述方案中,所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧以及整流侧功率传输到逆变侧所存在的功率损耗关系。
上述方案中,当N个换流器采用功率平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后除以N或者为实测的交流功率运行值或者直流功率运行值除以N,其中N为分担功率的换流器个数。
上述方案中,当N个换流器采用功率不平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的交流功率运行值或者直流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
下面结合具体混合直流输电系统进行说明。
如图6所示,混合直流输电系统包括:整流换流站和逆变换流站,两者通过两条直流输电线路相连,其中:整流换流站用于将送端交流电网的三相交流电转换为直流电后通过直流输电线路传送给逆变换流站,送端交流电网进站的母线上可连接有无源滤波器,也可能没有,需根据系统工程条件来确定,当送端由晶闸管换流器组成时,一般需要装设无源滤波器,有时还需要装设无功补偿电容器。图6中整流换流站由两组晶闸管换流器单元串联组成,其串联节点连接接地极,串联后的正负两端均通过平波电抗器与直流输电线路相连接;同时在直流线路与大地之间装设有直流滤波器。
晶闸管换流器单元采用十二脉动桥式电路;其中,每个桥臂均由若干个晶闸管串联构成,晶闸管换流器采用定直流功率控制策略控制。晶闸管换流器通过一台接线方式分别为Y0/Y/Δ的三绕组变压器与送端交流电网连接。变压器能够对送端交流系统的三相交流电进行电压等级变换,以适应所需的直流电压等级,变压器副边接线方式的不同为十二脉动桥式晶闸管换流器的上下两个六脉动换流桥提供相角差为30°的三相交流电,以减少流入电网的谐波电流。
逆变换流站用于将直流电转换为三相交流电后输送给受端交流电网,其由四个换流站构成,包括站2,站3,站4和站5,站2与站3,站4,站5串联连接。站2由两组晶闸管换流器组成,晶闸管换流器通过一台接线方式分别为Y0/Y/Δ的三绕组变压器与受端交流电网连接,晶闸管换流器采用定直流电压控制。站3,站4,站5三站并联连接,每站均由两组电压源型换流器串联组成,其串联节点连接接地极,电压源型换流器通过一台接线方式为Y0/Δ的双绕组变压器与受端交流电网连接,其中站3的电压源型换流器采用定直流电压和定无功功率控制策略控制,站4的电压源型换流器采用定交流功率和定无功功率控制策略控制,站5的电压源型换流器采用定交流功率和定无功功率控制策略控制。
由于整流站晶闸管换流器控制了整个混合直流输电系统的直流功率,因此逆变侧三个并联的电压源型换流站,若采用功率平衡运行方式,则3个换流站功率控制目标值在有通信时为总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后除以3,在无通信时则为实测的总直流功率运行值除以3。其中,直流功率与交流功率的折算关系是指依据直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧以及整流侧功率传输到逆变侧所存在的换流变压器,换流阀,输电线路,接地极等的功率损耗关系,进行直流功率指令值与交流功率指令值的换算,也即整流站确定的直流功率在考虑了直流输电线路及接地极的损耗后折算为逆变侧的直流功率,而逆变侧的直流功率传输至交流电网需要考虑电压源型换流器及换流变压器的损耗,由于上述这些损耗均是非线性时变的,直流功率指令在换算为交流功率指令后往往是存在一定偏差的,为了保证单个电压源型换流站(如站3,站4,站5)的功率指令的准确性,需要在上述换算后的交流功率控制目标值上叠加一个功率平衡量。功率平衡量由电压源型换流站(站3,站4,站5)依据自身实测的直流电流与直流电流指令值之间的偏差送入PI调节器进行调节后产生。
若采用功率不平衡运行方式,则3个电压源型换流站功率控制目标值为总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的直流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
在得到3个电压源型换流站功率控制目标值后需将直流功率控制目标值转换为交流功率指令值,供VSC换流器(电压源型换流器)执行,交流功率指令值由交流功率控制目标值加上功率平衡量。
本发明提供的方案适用于如图6和图7所示的混合直流输电系统,但不限于这两种输电系统,如图8,图9,图10所示的混合三端直流输电系统也适用于本发明,本发明适用于所有的整流侧存在晶闸管换流器,逆变侧存在电压源型换流器的混合直流输电系统。
本发明的有益效果:本发明能够有效解决混合换流器的功率协调控制问题,实现多混合换流器的功率准确控制,同时兼顾系统的稳态和暂态性能,更精准的实现混合直流输电系统的功率控制。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换,或者直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (19)
1.一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于,所述方法用于混合直流输电系统,包含功率控制目标值产生环节和功率偏差平衡环节;
所述功率控制目标值产生环节,用于依据运行方式并结合直流功率与交流功率的折算关系对功率指令值进行计算并产生功率控制目标值;
所述功率偏差平衡环节,用于将实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差或实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差或实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差或实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入调节器进行调节从而产生功率平衡量;
所述功率控制目标值与所述功率平衡量的和即为最终的功率指令值。
2.如权利要求1所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于,所述调节器为PI调节器。
3.如权利要求1所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于,当要将直流功率控制目标转换为交流功率指令值提供给电压源型换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,产生的功率控制目标值为交流功率控制目标值;
所述功率偏差平衡环节中功率平衡量由实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入PI调节器中进行调节后产生,或者由实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差送入PI调节器进行调节后产生;
所述交流功率控制目标值加上功率平衡量产生交流功率指令值,供电压源型换流器执行,实现将直流功率控制目标转换为交流功率指令值。
4.如权利要求1所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于,当要将交流功率控制目标转换为直流功率指令值提供给晶闸管换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,产生的功率控制目标值为直流功率控制目标值;
所述功率偏差平衡环节中功率平衡量由实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差送入PI调节器中进行调节后产生,或者由实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差送入PI调节器进行调节后产生;
所述直流功率控制目标值加上功率平衡量产生直流功率指令值,供晶闸管换流器执行,实现将交流功率控制目标转换为直流功率指令值。
5.如权利要求1所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于:所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧所存在的功率损耗关系。
6.如权利要求1所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于:
所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧以及整流侧功率传输到逆变侧所存在的功率损耗关系。
7.如权利要求1所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于:所述功率控制目标值产生环节,当N个换流器采用功率平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后再除以N,或者为实测的交流功率运行值或直流功率运行值除以N,其中N为分担功率的换流器个数。
8.如权利要求7所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于,当要将直流功率控制目标转换为交流功率指令值提供给电压源型换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,当N个电压源型换流器采用功率平衡运行方式时,各电压源型换流器功率控制目标值为总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后再除以N,或者为实测直流功率运行值除以N,其中N为分担功率的电压源型换流器个数。
9.如权利要求7所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于,当要将交流功率控制目标转换为直流功率指令值提供给晶闸管换流器时:
当N个晶闸管换流器采用功率平衡运行方式时,各晶闸管换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后再除以N,或者为实测交流功率运行值除以N,其中N为分担功率的晶闸管换流器个数。
10.如权利要求1所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于:所述功率控制目标值产生环节,当N个换流器采用功率不平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的交流功率运行值或者直流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
11.如权利要求10所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于,当要将直流功率控制目标转换为交流功率指令值提供给电压源型换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,当N个电压源型换流器采用功率不平衡运行方式时,各电压源型换流器功率控制目标值为总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的直流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
12.如权利要求10所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的方法,其特征在于,当要将交流功率控制目标转换为直流功率指令值提供给晶闸管换流器时:
所述功率控制目标值产生环节,当N个晶闸管换流器采用功率不平衡运行方式时,各晶闸管换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的交流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
13.一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置,用于混合直流输电系统,
其特征在于:所述装置包括功率控制目标值产生单元、功率偏差平衡单元、功率指令值产生单元;
所述功率控制目标值产生单元依据运行方式并结合直流功率与交流功率的折算关系对功率指令值进行计算并产生功率控制目标值;
所述功率偏差平衡单元将实测的交流功率值与交流指令值之间的偏差或实测的直流功率值与直流指令值之间的偏差或实测的交流电流值与交流指令值之间的偏差或实测的直流电流值与直流指令值之间的偏差送入调节器进行调节从而产生功率平衡量;
所述功率指令值产生单元,用于将所述功率控制目标值产生单元计算的功率控制目标值与所述功率偏差平衡单元计算的功率平衡量送入加法器得到换流器最终的功率指令值。
14.如权利要求13所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置,其特征在于:所述调节器为PI控制器。
15.如权利要求13所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置,其特征在于:所述混合直流输电系统包括用于连接送端交流电网的整流换流站、用于连接受端交流电网的逆变换流站以及用于连接整流换流站和逆变换流站的直流输电线路,所述整流换流站包括至少一组晶闸管换流器单元,所述逆变换流站包括至少一组电压源型换流器单元;
晶闸管换流器单元包括晶闸管换流器与旁通开关,二者并联连接;或者包括晶闸管换流器与旁通开关及刀闸组件,晶闸管换流器与旁通开关并联连接,并联后的单元两端分别和连接刀闸的一端相连,连接刀闸的另一端并联旁通刀闸;
晶闸管换流器单元交流侧包括相互串联的交流进线开关、换流变压器;
电压源型换流器单元交流侧包括相互串联的交流进线开关、换流变压器和充电电阻,所述充电电阻的两端还并联旁路开关;
电压源型换流器单元包括电压源型换流器及其旁通电路;或者包括电压源型换流器及其旁通电路和刀闸组件,并且电压源型换流器及其旁通电路两端分别和连接刀闸的一端相连,连接刀闸的另一端并联旁通刀闸。
16.如权利要求13所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置,其特征在于:所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧所存在的功率损耗关系。
17.如权利要求13所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置,其特征在于:所述直流功率与交流功率的折算关系是指直流侧功率传输到交流侧或者交流侧功率传输到直流侧以及整流侧功率传输到逆变侧所存在的功率损耗关系。
18.如权利要求13所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置,其特征在于:当N个换流器采用功率平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后除以N或者为实测的交流功率运行值或者直流功率运行值除以N,其中N为分担功率的换流器个数。
19.如权利要求13所述的一种用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置,其特征在于:当N个换流器采用功率不平衡运行方式时,各换流器功率控制目标值为总的交流功率指令值或者总的直流功率指令值依据直流功率与交流功率的折算关系进行换算后按设定的不平衡比例折算所得值,或者为实测的交流功率运行值或者直流功率运行值按设定的不平衡比例折算所得值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811551539.0A CN109617113B (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811551539.0A CN109617113B (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109617113A CN109617113A (zh) | 2019-04-12 |
CN109617113B true CN109617113B (zh) | 2022-02-18 |
Family
ID=66009556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811551539.0A Active CN109617113B (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109617113B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110336312B (zh) * | 2019-07-04 | 2022-12-02 | 许继电气股份有限公司 | 一种vsc功率控制方法和装置 |
CN117578551B (zh) * | 2024-01-15 | 2024-03-19 | 四川大学 | 一种连续精确的三端混合直流输电系统的无功调节方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103296691A (zh) * | 2012-03-05 | 2013-09-11 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 多端直流输电功率协调控制方法 |
CN104852401A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-19 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种混合直流输电系统、控制方法及潮流反转控制方法 |
CN105244902A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-01-13 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 多端柔性直流输电系统的直流电压斜率控制方法及系统 |
CN105633994A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-06-01 | 许继集团有限公司 | Fmmc-lcc型混合直流输电系统启动方法 |
CN105762824A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-07-13 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种混合直流输电系统控制方法及装置 |
CN107147140A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-08 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种直流输电系统功率指令偏差监测装置和偏差监测方法 |
CN109038551A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-18 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 交直流并联输电通道功率优化分配的混合整数凸规划方法 |
CN109038641A (zh) * | 2018-08-27 | 2018-12-18 | 国网经济技术研究院有限公司 | 高压直流输电系统快速提升功率能力的计算方法及系统 |
-
2018
- 2018-12-19 CN CN201811551539.0A patent/CN109617113B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103296691A (zh) * | 2012-03-05 | 2013-09-11 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 多端直流输电功率协调控制方法 |
CN104852401A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-19 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种混合直流输电系统、控制方法及潮流反转控制方法 |
CN105244902A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-01-13 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 多端柔性直流输电系统的直流电压斜率控制方法及系统 |
CN105633994A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-06-01 | 许继集团有限公司 | Fmmc-lcc型混合直流输电系统启动方法 |
CN105762824A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-07-13 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种混合直流输电系统控制方法及装置 |
CN107147140A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-08 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种直流输电系统功率指令偏差监测装置和偏差监测方法 |
CN109038551A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-18 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 交直流并联输电通道功率优化分配的混合整数凸规划方法 |
CN109038641A (zh) * | 2018-08-27 | 2018-12-18 | 国网经济技术研究院有限公司 | 高压直流输电系统快速提升功率能力的计算方法及系统 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
多端柔性直流输电系统直流电压混合控制策略;吴金龙等;《电网技术》;20150605(第06期);144-150页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109617113A (zh) | 2019-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017152720A1 (zh) | 一种混合直流输电系统控制方法及装置 | |
CN1949645B (zh) | 能量回馈功率单元 | |
US8379416B1 (en) | Power conversion system and method | |
CN109378830B (zh) | 一种基于远距离输电的同步调相机选址方法 | |
CN109802424B (zh) | 一种混合直流输电系统换流器投入协调配合方法及装置 | |
CN105490552A (zh) | 一种基于mmc的固态变压器以及控制方法 | |
CN103078316A (zh) | 一种电网电压扰动发生装置及其控制方法 | |
CN101741094B (zh) | 一种基于可关断器件的移动式输电装置 | |
CN111463818B (zh) | 一种并联换流器系统控制器及控制方法 | |
CN102231520A (zh) | 一种混合型直流输电系统 | |
CN111600325B (zh) | 一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统 | |
CN104682390A (zh) | 用于高压直流输电的交流混合有源滤波系统及其控制方法 | |
CN104868762B (zh) | 一种分散储能的电力电子变压器及其控制方法 | |
CN110445153A (zh) | 一种实现电能质量治理的双向ac/dc变换器 | |
CN109103935A (zh) | 一种三相储能变流器的离并网无缝切换控制方法 | |
CN108923450B (zh) | 电流源型高压直流输电系统的控制及运行方法 | |
CN109617113B (zh) | 用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法 | |
CN105449693A (zh) | 一种直接ac-ac型铁路牵引功率调节器的分层控制方法 | |
RU2735440C1 (ru) | Способ и устройство согласованного управления для последовательных вентильных групп преобразователя напряжения | |
CN114499239A (zh) | 直流输电混合换流器及其控制方法 | |
CN115207959B (zh) | 一种基于lcc和全桥mmc-statcom混合串联的海上风电直流输电系统 | |
CN114977285A (zh) | 风机构网二极管直流送出系统、方法、设备及存储介质 | |
CN204992594U (zh) | 基于新型模块化多电平拓扑结构的无功补偿装置 | |
CN114499251A (zh) | 换流系统及其控制方法 | |
Djehaf et al. | Modeling of a multi-level converter based VSC HVDC supplying a dead load |
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 |