CN109659965A - 一种柔性直流输电系统有功功率控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性直流输电系统有功功率控制方法和系统，控制方法的步骤为：当接收到有功功率调整信号后，根据主极控系统/主单元的功率参考值和接收到的有功功率调整值判断换流站的工况；根据接收到的有功功率调整值、各极控系统的功率上限值、功率下限值和功率参考值，计算出换流站在各工况下主极控系统/主单元和从极控系统/从单元的有功功率调整值。本发明所提供的技术方案，针对柔性直流输电系统的控制方式和所处的工况调整主极控系统/主单元和从极控系统/从单元的有功功率调整值，使柔性直流输电系统对有功功率分量调整能够满足控制的需求，提高柔性直流输电系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于柔性直流输电系统有功功率控制技术领域，具体涉及一种柔性直流输电系统有功功率控制方法和系统。
背景技术
自上世纪80年代以来，电力传输技术的发展步伐明显加快，提高传输能力的办法不断涌现，既有直流输电技术、柔性交流输电技术、分频输电技术等高新技术，同时也有对现有高压交流输电线路的增容改造技术，如升压改造、复导增容改造、交流输电线路改为直流输电技术等。其中高压直流输电技术对于提高现有传输系统的传输能力，挖掘现有设备潜力，具有十分重要的现实意义。
柔性直流输电系统由于其不存在换相失败的问题，且电压谐波含量少，输出频率与输出电压稳定，能快速调节有功功率与无功功率，控制灵活性好，不仅能够在一定程度上替代传统直流输电进行大规模远距离送电，还能够实现可再生能源、抽蓄等储能与负荷间的能量灵活交互，将大规模清洁能源的接入、汇集与输送，因此具有广阔的应用前景。尤其是柔性直流输电系统能够在潮流反转时保持输出直流电压保持不变的特点，可以为电力系统全局稳定性和潮流优化配置提供了良好的解决方案。
柔性直流输电系统需要极控系统对其进行相应的控制，根据换流器的连接方式，极控系统可分为双极连接方式和双单元连接方式。双极连接方式中同一换流站内的换流器共用一个接地点，双单元连接方式中同一换流站的换流器直流部分没有任何连接。为了提高电力系统安全稳定性、防范电网稳定事故、防止发生大面积停电事故，需要通过柔性直流控制保护系统与换流站安全稳定控制装置配合，对柔性直流输电系统的有功功率进行调节来满足电力系统稳定的需求。但是柔性直流输电系统的结构复杂，现有的有功功率控制方法过于简单，不能够满足柔性直流输电系统对功率调整的控制需求，造成柔性直流输电系统可靠性较差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性直流输电系统有功功率控制方法和系统，用于解决现有技术中由于有功功率控制过于简单而造成柔性直流输电系统可靠性差的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种柔性直流输电系统有功功率控制方法，包括如下步骤：
当接收到有功功率调整信号后，根据主极控系统的功率参考值和接收到的有功功率调整值判断换流站的工况；
根据接收到的有功功率调整值、各极控系统的功率上限值、功率下限值和功率参考值，计算出换流站在各工况下主极控系统和从极控系统的有功功率调整值。
本发明所提供的技术方案，针对柔性直流输电系统的控制方式和所处的工况调整主极控系统和从极控系统的有功功率调整值，使柔性直流输电系统对有功功率分量调整能够满足控制的需求，提高柔性直流输电系统的可靠性。
作为对各工况的进一步限定，当且ΔP≥0时，换流站处于第一工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第二工况；当且ΔP≥0时，换流站处于第三工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第四工况；其中为主极控系统的功率参考值，ΔP为接收到的有功功率调整值。
作为对柔性直流输电系统有功功率控制方法的进一步改进，当换流站的主极控系统为双极有功控制模式，从极控系统为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
其中和分别为主极控系统的功率上限值和功率下限值，为从极控系统的功率参考值。
作为对柔性直流输电系统有功功率控制方法的进一步改进，当主极控系统和从极控系统的控制模式均为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
其中和分别为主极控系统的功率上限值和功率下限值，和分别为从极控系统的功率参考值、功率上限值和功率下限值。
一种柔性直流输电系统有功功率控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有用于在处理器上执行的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
当接收到有功功率调整信号后，根据主极控系统的功率参考值和接收到的有功功率调整值判断换流站的工况；
根据接收到的有功功率调整值、各极控系统的功率上限值、功率下限值和功率参考值，计算出换流站在各工况下主极控系统和从极控系统的有功功率调整值。
本发明所提供的技术方案，针对柔性直流输电系统的控制方式和所处的工况调整主极控系统和从极控系统的有功功率调整值，使柔性直流输电系统对有功功率分量调整能够满足控制的需求，提高柔性直流输电系统的可靠性。
作为对柔性直流输电系统有功功率控制方法的进一步改进，当且ΔP≥0时，换流站处于第一工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第二工况；当且ΔP≥0时，换流站处于第三工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第四工况；其中为主极控系统的功率参考值，ΔP为接收到的有功功率调整值。
作为对柔性直流输电系统有功功率控制方法的进一步改进，当换流站的主极控系统为双极有功控制模式，从极控系统为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
其中和分别为主极控系统的功率上限值和功率下限值，为从极控系统的功率参考值有功功率调整值。
作为对柔性直流输电系统有功功率控制方法的进一步改进，当主极控系统和从极控系统的控制模式均为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
其中和分别为主极控系统的功率上限值和功率下限值，和分别为从极控系统的功率参考值、功率上限值和功率下限值。
一种柔性直流输电系统有功功率控制方法，包括如下步骤：
当接收到有功功率调整信号后，根据主单元的功率参考值和接收到的有功功率调整值判断换流站的工况；
根据接收到的有功功率调整值、各单元的功率上限值、功率下限值和功率参考值，计算出换流站在各工况下主单元和从单元的有功功率调整值。
本发明所提供的技术方案，针对柔性直流输电系统的控制方式和所处的工况调整主单元和从单元的有功功率调整值，使柔性直流输电系统对有功功率分量调整能够满足控制的需求，提高柔性直流输电系统的可靠性。
作为对各工况的进一步限定，当且ΔP≥0时，换流站处于第一工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第二工况；当且ΔP≥0时，换流站处于第三工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第四工况；其中为主单元的功率参考值，ΔP为接收到的有功功率调整值。
作为对柔性直流输电系统有功功率控制方法的进一步改进，当换流站的主单元为双极有功控制模式，从单元为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
其中和分别为主单元的功率上限值和功率下限值，为从单元的功率参考值有功功率调整值。
作为对柔性直流输电系统有功功率控制方法的进一步改进，当主单元和从单元的控制模式均为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
其中和分别为主单元的功率上限值和功率下限值，和分别为从单元的功率参考值、功率上限值和功率下限值。
一种柔性直流输电系统有功功率控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有用于在处理器上执行的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
当接收到有功功率调整信号后，根据主单元的功率参考值和接收到的有功功率调整值判断换流站的工况；
根据接收到的有功功率调整值、各单元的功率上限值、功率下限值和功率参考值，计算出换流站在各工况下主单元和从单元的有功功率调整值。
本发明所提供的技术方案，针对柔性直流输电系统的控制方式和所处的工况调整主单元和从单元的有功功率调整值，使柔性直流输电系统对有功功率分量调整能够满足控制的需求，提高柔性直流输电系统的可靠性。
作为对各工况的进一步限定，当且ΔP≥0时，换流站处于第一工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第二工况；当且ΔP≥0时，换流站处于第三工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第四工况；其中为主单元的功率参考值，ΔP为接收到的有功功率调整值。
作为对柔性直流输电系统有功功率控制方法的进一步改进，当换流站的主单元为双极有功控制模式，从单元为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
其中和分别为主单元的功率上限值和功率下限值，为从单元的功率参考值，ΔP为接收到的有功功率调整值。
作为对柔性直流输电系统有功功率控制方法的进一步改进，当主单元和从单元的控制模式均为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
其中和分别为主单元的功率上限值和功率下限值，和分别为从单元的功率参考值、功率上限值和功率下限值。
本发明所提供技术方案的技术效果是：本发明所提供的技术方案，针对柔性直流输电系统的控制方式和所处的工况调整主极控系统/主单元和从极控系统/从单元的有功功率调整值，使柔性直流输电系统对有功功率分量调整能够满足控制的需求，提高柔性直流输电系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明方法实施例1中有功功率控制方法所使用的柔性直流输电系统；
图2为本发明方法实施例1中换流站A主极控系统和从极控系统保护装置的通讯示意图；
图3为本发明方法实施例1中换流站A中安全稳定控制系统与保护装置通讯连接示意图；
图4为本发明方法实施例2中有功功率控制方法所使用的柔性直流输电系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
方法实施例1：
本实施例提供一种柔性直流输电系统有功功率控制方法，用于对柔性直流输电系统的有功功率进行控制。
本实施所提供的一种柔性直流输电系统有功功率控制方法，其适用的柔性直流输电系统如图1所示，其中包括换流站A和换流站B。本实施例中换流站A和换流站B均设有两个极控系统，其中换流站A中的两个极控系统分别为换流站A极一极控系统和换流站A极二极控系统，换流站B中的两个极控系统分别为换流站B极一极控系统和换流站B极二极控系统。
各换流站分别设置有相应的安全稳定控制装置，换流站的各极控系统分别与相应换流站的安全稳定控制装置配合，对柔性直流输电系统的有功功率进行调节，使电力系统能够安全稳定的运行。
同一换流站的两个极控系统之间主从设置，即其中一个极控系统为主极控系统，另一个极控系统为从极控系统，主极控系统接收换流站安全稳定控制装置的控制信息，并根据接收到的信息计算出主极控系统和从极控系统所需的有功功率调整值。
换流站A的安全稳定控制系统SSC包括安全稳定控制装置SSCA和安全稳定控制装置SSCB，两者之间冗余一主一备双重化设置，分别与保护装置PCP1A、保护装置PCP1B、保护装置PCP2A和保护装置PCP2B通讯连接，如图2所示。安全稳定控制系统SSC向保护装置PCP1A、保护装置PCP1B、保护装置PCP2A和保护装置PCP2B下发有功功率调节量ΔP和有功功率调节指令ΔPset；保护装置PCP1A、保护装置PCP1B、保护装置PCP2A一级保护装置PCP2B之间相互通讯连接，如图3所示。当各保护装置接收到有功功率调节指令ΔPset和有功功率调节量ΔP后，对柔性直流输电系统的有功功率进行调整，对柔性直流输电系统有功功率的调整包括对柔性直流输电系统有功功率的提升和回落。
设和分别为主极控系统的功率参考值、功率上限值和功率下限值，和分别为从极控系统的功率参考值、功率上限值和功率下限值。
当换流站A中各保护装置接收到安全稳定控制系统SSC发出的有功功率调节指令ΔPset和有功功率调节量ΔP后，首先对换流站A主极控系统和从极控系统的控制模式进行判别：
当换流站A的主极控系统和从极控系统中只有一个处于工作状态时，对换流站A的该极控系统进行有功功率调整，其有功功率调整值为Pref+ΔP，其中Pref为处于工作状态的极控系统的功率参考值；如当换流站A中只有主极控系统处于工作状态时，其有功功率调整值为Pref1+ΔP；当换流站A中只有从极控系统处于工作状态时，其有功功率调整至为Pref2+ΔP。
当换流站A的主极控系统和从极控系统均处于双极有功功率控制模式时，主极控系统的有功功率调整值为P1 ref+ΔP/2，从极控系统的有功功率调整值为P2 ref+ΔP/2。
当换流站A的主极控系统的控制模式为双极有功控制模式，从极控系统的控制模式为单极有功控制模式时，则先对换流站A所处的工况进行判断，并在不同的工况下主极控系统和从极控系统的功率调整值也不相同；
换流站A所处工况的判断方式为：
当且ΔP≥0时，判断为换流站A处于第一工况；
当且ΔP＜0时，判断为换流站A处于第二工况；
当且ΔP≥0时，判断为换流站A处于第三工况；
当且ΔP＜0时，判断为换流站A处于第四工况；
当换流站A处于第一工况时，其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
当换流站A处于第二工况时，其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
当换流站A处于第三工况时，其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
当换流站A处于第四工况时，其主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站A的主极控系统和从极控系统均为单极有功控制模式，则先对换流站A所处的工况进行判断，并在不同的工况下主极控系统和从极控系统的功率调整值也不相同；
换流站A所处工况的判断方式为：
当且ΔP≥0时，判断为换流站A处于第一工况；
当且ΔP＜0时，判断为换流站A处于第二工况；
当且ΔP≥0时，判断为换流站A处于第三工况；
当且ΔP＜0时，判断为换流站A处于第四工况；
如果换流站A处于第一工况，则主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站A处于第二工况，则主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站A处于第三工况，则主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
如果换流站A处于第四工况，则主极控系统的有功功率调整值为
从极控系统的有功功率调整值为
对柔性直流输电系统有功功率的调整包括对柔性直流输电系统有功功率的提升和回落，因此本实施例中对主极控系统和系统从极控系统的有功功率调整值为相应极控系统的有功功率提升值或者有功功率回落值，当上述某有功功率调整值为正数时，则该有功功率调整值为有功功率提升值，当上述某有功功率调整值为负数时，该有功功率调整值为有功功率回落值。
方法实施例2：
本实施例提供一种柔性直流输电系统有功功率控制方法，用于对柔性直流输电系统的有功功率进行控制。
本实施所提供的一种柔性直流输电系统有功功率控制方法，其适用的柔性直流输电系统如图4所示，其中包括换流站A和换流站B。本实施例中换流站A和换流站B均设有两个单元，换流站A中包括换流站A单元1极控系统和换流站A单元2极控系统，换流站B中包括换流站B单元1极控系统和换流站B单元2极控系统。
各换流站分别设置有相应的安全稳定控制装置，换流站的各单元分别设置有相应的保护系统，各级的保护系统与相应换流站的安全稳定控制装置配合，对柔性直流输电系统的有功功率进行调节，使电力系统能够安全稳定的运行。
同一换流站的两个单元之间主从设置，即其中一个单元为主单元，另一个单元为从单元，主单元接收换流站安全稳定控制装置的控制信息，并根据接收到的信息计算出主单元和从单元所需的有功功率调整值。
本实施例中各换流站的主单元计算所需有功功率调整值的方法与上述实施例1中各换流站主极控系统计算所选有功功率调整值的方法相同。
系统实施例1：
本实施例提供一种柔性直流输电系统有功功率控制系统，包括处理器和存储器，存储器存储有用于在处理器上执行的计算机程序；处理器执行计算机程序时，实现如上述方法实施例1中所提供的柔性直流输电系统有功功率控制方法。
系统实施例2：
本实施例提供一种柔性直流输电系统有功功率控制系统，包括处理器和存储器，存储器存储有用于在处理器上执行的计算机程序；处理器执行计算机程序时，实现如上述方法实施例2中所提供的柔性直流输电系统有功功率控制方法。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种柔性直流输电系统有功功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
当接收到有功功率调整信号后，根据主极控系统的功率参考值和接收到的有功功率调整值判断换流站的工况；
根据接收到的有功功率调整值、各极控系统的功率上限值、功率下限值和功率参考值，计算出换流站在各工况下主极控系统和从极控系统的有功功率调整值。
2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统有功功率控制方法，其特征在于，当且ΔP≥0时，换流站处于第一工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第二工况；当且ΔP≥0时，换流站处于第三工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第四工况；其中为主极控系统的功率参考值，ΔP为接收到的有功功率调整值。
3.一种柔性直流输电系统有功功率控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有用于在处理器上执行的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
当接收到有功功率调整信号后，根据主极控系统的功率参考值和接收到的有功功率调整值判断换流站的工况；
根据接收到的有功功率调整值、各极控系统的功率上限值、功率下限值和功率参考值，计算出换流站在各工况下主极控系统和从极控系统的有功功率调整值。
4.根据权利要求3所述的柔性直流输电系统有功功率控制系统，其特征在于，当且ΔP≥0时，换流站处于第一工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第二工况；当且ΔP≥0时，换流站处于第三工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第四工况；其中为主极控系统的功率参考值，ΔP为接收到的有功功率调整值。
5.一种柔性直流输电系统有功功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
当接收到有功功率调整信号后，根据主单元的功率参考值和接收到的有功功率调整值判断换流站的工况；
根据接收到的有功功率调整值、各单元的功率上限值、功率下限值和功率参考值，计算出换流站在各工况下主单元和从单元的有功功率调整值。
6.根据权利要求5所述的柔性直流输电系统有功功率控制方法，其特征在于，当且ΔP≥0时，换流站处于第一工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第二工况；当且ΔP≥0时，换流站处于第三工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第四工况；其中为主单元的功率参考值，ΔP为接收到的有功功率调整值。
7.根据权利要求6所述的柔性直流输电系统有功功率控制方法，其特征在于，当换流站的主单元为双极有功控制模式，从单元为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
其中和分别为主单元的功率上限值和功率下限值，为从单元的功率参考值有功功率调整值。
8.一种柔性直流输电系统有功功率控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有用于在处理器上执行的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
当接收到有功功率调整信号后，根据主单元的功率参考值和接收到的有功功率调整值判断换流站的工况；
根据接收到的有功功率调整值、各单元的功率上限值、功率下限值和功率参考值，计算出换流站在各工况下主单元和从单元的有功功率调整值。
9.根据权利要求8所述的柔性直流输电系统有功功率控制系统，其特征在于，当且ΔP≥0时，换流站处于第一工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第二工况；当且ΔP≥0时，换流站处于第三工况；当且ΔP＜0时，换流站处于第四工况；其中为主单元的功率参考值，ΔP为接收到的有功功率调整值。
10.根据权利要求9所述的柔性直流输电系统有功功率控制系统，其特征在于，当换流站的主单元为双极有功控制模式，从单元为单极有功控制模式时，如果换流站处于第一工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第二工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第三工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
如果换流站处于第四工况，则其主单元的有功功率调整值为
从单元的有功功率调整值为
其中和分别为主单元的功率上限值和功率下限值，为从单元的功率参考值有功功率调整值。
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| CN201811347915.4A CN109659965B (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 一种柔性直流输电系统有功功率控制方法和系统 |
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