CN110224425A - 混合直流输电系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种用于混合直流输电系统的控制方法。该方法包括：从接收端设备中的电压检测器接收表示接收端高压LCC与低压VSC之间直流连接母线的电压的第一信号；响应于直流连接母线的电压达到或超过第一电压阈值，确定接收端设备中的LCC的控制模式；基于所确定的控制模式，维持接收端设备中的LCC的第一控制模式，或调整接收端设备中的LCC在第二控制模式中的初始电压整定值；从发送端设备中的电压检测器接收表示发送端直流线路电压的第二信号，发送端直流线路电压与直流连接母线的电压相关联；以及响应于发送端直流线路电压达到或超过第二电压阈值，将发送端设备中的LCC从第三控制模式切换为第四控制模式。
Description
技术领域
本公开涉及电气领域，更具体而言涉及电力传输系统的控制方法和设备。
背景技术
高压和超高压直流电传输网络正在广泛建设。该传输网络通常将来自发送端的电力以直流高压或超高压的方式传送至接收端。发送端通常将来自交流系统的交流电转换为直流电以用于直流传输。接收端将所接收到的直流电再转换为交流电以供后续使用。
在发送端设备采用电网换相换流器(LCC)，接收端设备采用电网换相换流器与多个电压源换流器(VSC)串联的混合直流输电系统中，发送端设备中的LCC通常采用定直流电流控制策略，而在接收端设备中，LCC通常采用定直流电压控制或定关断角控制策略，一个VSC采用定直流电压控制，其余VSC采用定有功功率控制。在这样的配置中，当接收端设备中的某个VSC产生故障或退出输电网络时，如果不将其它VSC从电网隔离，则接收端设备中的剩余VSC无法承受原本的功率，因此接收端设备的直流电压会持续升高，从而导致剩余VSC也产生故障或损坏。
已经提出一些技术方案来解决这类技术问题。例如，在一个方案中，可以通过将接收端侧的故障信息由通信设备传递给发送端设备以调整发送功率。在另一方案中，在电网换相换流器(LCC)采用定直流电流控制，各逆变站(MMC)选用定直流电压的控制，其余MMC选用定直流电流控制的基本控制策略上，可以为发送端设备设置最高直压控制参数并且为接收端设置低压限流控制来协调功率分配。中国专利CN105896585描述了这样一种协调功率分配的方案。然而，这些方案需要通信设备或仅针对特定的拓扑结构采用复杂的控制策略，这导致设备成本的增加或难于应用至其它直流输电系统。
发明内容
根据本公开的实施例，提供了改进的混合直流输电系统控制方法和设备。
在本公开的第一方面中，提供一种用于混合直流输电系统的控制方法。该方法包括：从电力系统中的接收端设备中的电压检测器接收表示接收端LCC与VSC之间直流连接母线的电压的第一信号；响应于直流连接母线的电压达到或超过第一电压阈值，确定接收端设备中的LCC的控制模式；基于所确定的控制模式，维持接收端设备中的LCC的第一控制模式，或调整接收端设备中的LCC在第二控制模式中的初始电压整定值，第一控制模式不同于第二控制模式；从电力系统中的发送端设备中的电压检测器接收表示LCC的发送端直流线路电压的第二信号，发送端直流线路电压与直流连接母线的电压相关联；以及响应于发送端直流线路电压达到或超过第二电压阈值，将发送端设备中的LCC从第三控制模式切换为第四控制模式。
在本公开的第二方面中，提供一种用于控制发送端设备中的LCC的方法。该方法包括从发送端设备中的电压检测器接收表示LCC的直流线路电压的第一信号，直流线路电压与接收端设备中的直流电压相关联；以及响应于直流线路电压达到或超过第一电压阈值，将LCC从第一控制模式切换为第二控制模式。
在本公开的第三方面中，提供一种用于控制接收端设备中的LCC的方法。该方法包括：从接收端设备中的电压检测器接收表示所述接收端LCC与VSC之间的直流连接母线的电压的第一信号；响应于直流连接母线的电压达到或超过第一电压阈值，确定接收端设备中的所述LCC的控制模式；以及基于所确定的控制模式，维持接收端设备中的LCC的第一控制模式，或调整接收端设备中的LCC在第二控制模式中的初始电压整定值，第一控制模式不同于第二控制模式。
在本公开的第四方面中，提供一种发送端设备，包括：LCC；控制器，与所述LCC耦合并且被配置为执行根据第二方面所述的方法。
在本公开的第五方面中，提供一种接收端设备，包括：LCC；多个电压源换流器，与所述LCC耦合；控制器，与所述LCC和所述多个电压源换流器耦合并且被配置为执行根据第三方面所述的方法。
在本公开的第六方面中，提供一种电力系统，包括：根据第四方面所述的发送端设备；以及根据第五方面所述的接收端设备，与所述发送端设备耦合以接收来自所述发送端设备的电力。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1示出了本公开的实施例可以在其中实施的示例系统的示意图；
图2示出了根据本公开的一个实施例的电力系统的示意图；
图3示出了根据本公开的一个实施例的用于混合直流输电系统的控制方法；
图4示出了根据本公开的一个实施例的控制发送端的LCC的方法；
图5示出了根据本公开的一个实施例的控制接收端的LCC的方法；以及
图6示出了根据本公开的一个实施例的可以用来实施本公开的实施例的设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
如上所述，常规的LCC控制方案需要通信设备或仅针对特定的拓扑结构采用复杂的控制策略，这导致设备成本的增加或难于应用至其它直流输电系统。
以下将参照附图来具体描述本公开的实施例。图1示出了本公开的实施例可以在其中实施的示例系统100的示意图。示例系统100示出了一种高压或超高压直流输电系统。该输电系统包括发送端设备12、用于将直流高压或超高压电力传输至接收端设备的直流传输线16以及接收端设备22。
发送端设备12与交流系统12耦合以接收来自交流系统12产生的电力。虽然图1中示出了一个交流系统12和一个发送端设备12，但是这仅是示例，而非对本公开的保护范围进行限制。例如，交流系统12可以包括一个或多个交流源，以及发送端设备12可以包括一个或多个发送端设备。
直流传输线16例如可以是长距离传输线，例如1千米、10千米、100千米、1000千米、2000千米或10000千米的直流传输线。虽然图1中示出了一个直流传输线16，但是这仅是示例，而非对本公开的保护范围进行限制。例如，直流传输线16可以包括一个或多个并联的直流传输线。
接收端设备22与交流系统24耦合以将所接收的电力转换为交流电提供给交流系统24。虽然图1中示出了一个接收端设备22和一个交流系统24，但是这仅是示例，而非对本公开的保护范围进行限制。例如，接收端设备22可以包括一个或多个接收端设备，以及交流系统24可以包括一个或多个交流装置。
图2示出了根据本公开的一个实施例的电力系统100的示意图。与图1相似，电力系统100包括交流系统12、发送端设备14、用于将直流高压或超高压电力传输至接收端设备的直流传输线16、接收端设备22以及交流系统24。
交流系统12例如可以是交流源，诸如风电产生装置。发送端设备14可以包括与交流系统12耦合的多个换流变压器141、142、143和144。多个换流变压器141、142、143和144可以具有相同或不同的配置。虽然在图2中示出了4个换流变压器，但是这仅是示例，而非对本公开的保护范围进行限制。例如，发送端设备14可以包括一个或多个换流变压器。
发送端设备14可以包括分别与多个换流变压器141、142、143和144耦合的LCC145、146、147和148。LCC 145、146、147和148串联耦合在直流传输线16和接地GND之间以将交流电换相换流。虽然在图2中示出了4个LCC，但是这仅是示例，而非对本公开的保护范围进行限制。例如，发送端设备14可以包括一个或多个LCC。
在例如LCC 145之类的LCC中，LCC可以具有控制器以执行诸如不同的控制策略之类的操作和一些其它控制操作。例如，控制器可以执行定直流电流控制策略以使LCC 145处于定直流电流控制模式。在另一个示例中，控制器可以执行定直流电压控制策略以使LCC145处于定直流电压控制模式。
在一个示例中，发送端设备14可以具有电压检测器和电流检测器中的至少一个检测器以用于检测发送端设备14中的电压和/或电流，例如LCC 145的输出处的电压和/或电流。在其它一些示例中，发送端设备14还可以具有其它一些检测器，例如用于检测相位角度的检测器。
发送端设备14中的检测器与发送端设备14中的控制器耦合，以将所检测的数据传输给控制器。控制器在接收到数据之后可以基于所接收的数据执行相应地操作。
接收端设备22包括LCC 221和223以及与LCC串联的VSC 225、227和229。由于接收端设备22包括LCC和VSC的串联结构，因此接收端设备22构成了混合直流设备，并且系统100因此是混合直流系统。
在诸如LCC 221之类的LCC中，LCC可以具有控制器以执行诸如不同的控制策略之类的操作和一些其它控制操作。例如，控制器可以执行定直流电压控制策略以使LCC 221处于定直流电压控制模式。在另一个示例中，控制器可以执行定关断角控制模式或最大触发角控制模式，以使LCC 221处于定关断角控制模式或最大触发角控制模式。
在一个示例中，接收端设备22可以具有电压检测器和电流检测器中的至少一个检测器以用于检测接收端设备22中的电压和/或电流，例如LCC 221处的电压和/或电流。在其它一些示例中，接收端设备22还可以具有其它一些检测器，例如用于检测相位角度的检测器。
在一个示例中，接收端设备22中的LCC 221和223采用定直流电压控制或定关断角控制，接收端设备22中的一个VSC，例如VSC 225可以采用定直流电压控制，其余VSC可以采用定有功功率控制。虽然在图2中示出了接收端设备22的一种具体配置，但是这仅是示例，而非对本公开的保护范围进行限制。例如，接收端设备22可以包括具有其他配置，例如接收端设备22中还具有其它VSC，并且该其它VSC采用定直流电压控制，而VSC 225、227和229采用定有功功率控制。
接收端设备22还可以具有分别与LCC 221和223以及VSC 225、227和229耦合的多个换流变压器222、224、226、228和230。多个换流变压器222、224、226、228和230可以具有相同或不同的配置。虽然在图2中示出了5个换流变压器，但是这仅是示例，而非对本公开的保护范围进行限制。例如，接收端设备22可以包括一个或多个换流变压器。
交流系统24可以包括分别与LCC和VSC耦合的多个交流装置241、242、243和244。虽然在图2中LCC和VSC与交流装置241、242、243和244之一耦合，但是这仅是示例，而非对本公开的保护范围进行限制。例如，接收端设备22中的LCC和VSC可以与一个或多个并联的交流装置耦合。
在一个示例中，VSC中的一个或多个可能产生故障，或需要退出示例系统100。此时，如果不将其它VSC从电网隔离，则接收端设备中的剩余VSC无法承受原本的功率，因此接收端设备的直流电压会持续升高，从而导致剩余VSC也产生故障或损坏。
当接收端设备22中的LCC为定直流电压控制时，在发生过电压的情形下，常规的系统通常使用直流电压控制器来维持直流电压的稳定。当接收端LCC为定关断角控制时，在发生过电压的情形下，LCC切换至直流电压控制来维持直流电压的稳定。换言之，当故障发生导致出现过电压时，在常规系统中一般都由接收端设备中的LCC来抑制过电压，但该操作并不能抑制高低压换流器之间直流连接母线处的过电压。
如果添加通信设备来协调发送端和接收端的功率分配，则需要额外的通信成本。此外，诸如2000千米之类的长距离通信并非总是有效的。故障产生的电压升高通常在数毫秒之内就可能达到损坏诸如VSC之类的其它设备的程度。如果不能及时传输故障信息并且给出相应协调操作，则有可能损坏诸如VSC之类的其它设备。
为此，本公开的实施例提出了改进的混合直流输电系统控制策略。下面结合图3至图5的流程图来描述根据本公开的实施例的示例性操作流程。
图3示出了根据本公开的一个实施例的用于混合直流输电系统的控制方法300。
在302处，从电力系统中的接收端设备中的电压检测器接收表示接收端LCC与VSC之间直流连接母线的电压的第一信号。例如，电力系统100的接收端设备22中的LCC 221中的控制器从电压检测器处接收表示直流连接母线的电压的第一信号。该直流连接母线的电压的检测可以周期性地或持续地检测以获得直流连接母线处的动态电压状况。
在304处，响应于接收端LCC与VSC间的直流连接母线的电压达到或超过第一电压阈值，确定接收端设备中的LCC的控制模式。在一个示例中，电力系统100的接收端设备22中的LCC 221中的控制器基于所接收的接收端LCC与VSC间直流连接母线的电压，确定直流连接母线的电压是否达到或超过第一电压阈值。
在一个示例中，当VSC 229退出电力系统100时，接收端LCC与VSC间的直流连接母线的电压持续上升，该直流连接母线的电压超过了设定的第一电压阈值。在此情形下，LCC221中的控制器确定接收端设备中的LCC 221的控制模式。可以理解，电压阈值可以根据实际需要进行相应设置或调整。
在一个示例中，LCC 221中的控制器确定LCC 221的控制模式例如是定直流电压控制模式。在另一个示例中，LCC 221中的控制器确定LCC 221的控制模式例如是定关断角控制模式或最大触发角控制模式。
在306处，基于所确定的控制模式，维持接收端设备中的LCC的第一控制模式，或调整接收端设备中的LCC在第二控制模式中的初始电压整定值，第一控制模式不同于第二控制模式。
在一个示例中，LCC 221中的控制器在确定LCC 221的控制模式例如是定关断角控制模式或最大触发角控制模式之后，维持定关断角控制模式或最大触发角控制模式而不切换至直流电压控制模式。
在另一个示例中，LCC 221中的控制器在确定LCC 221的控制模式例如是定直流电压控制模式之后，调整接收端设备22中的LCC在第二控制模式中的初始电压整定值。例如，LCC 221中的控制器响应于确定出控制模式为定直流电压控制模式，将定直流电压控制模式的初始电压整定值提高第一预定偏移值，以获得经提高的电压整定值。
在306处，控制接收端的LCC的方法达到的效果为，由一个VSC退出产生直流连接母线处的过电压信号，得以反馈到接收端直流线路电压信号上。
在308处，从电力系统中的发送端设备14中的电压检测器接收表示LCC的发送端直流线路电压，发送端直流线路电压与直流连接母线的电压相关联。在一个示例中，发送端设备14中的电压检测器检测在发送端设备14中的LCC的发送端直流线路电压，并且由发送端设备14中的诸如LCC 145之类的LCC中的控制器接收表示该发送端直流线路电压的信号。
如上所述，由于接收端设备22在定直流电压模式下提高了电压整定值或维持定关断角控制模式或最大触发角控制模式，因此在接收端设备22处提升的电压会通过直流电压传输线16立刻反馈至发送端设备14处。发送端设备14处的电压检测器因此可以检测到提升的电压。由于只要直流输电系统持续运行，这种电压反馈就能够实现，因此这种方案安全可靠并且无需通讯。
在310处，响应于发送端直流线路电压达到或超过第二电压阈值，将发送端设备中的LCC从第三控制模式切换为第四控制模式。在一个示例中，发送端设备14中的LCC 145的控制器接收到来自电压检测器的信号，该信号表明发送端设备14中的LCC的直流线路电压达到或超过第二电压阈值。发送端设备14中的LCC 145的控制器例如将LCC从定直流电流控制模式切换为定直流电压控制模式。
在一个示例中，在发送端设备14中的LCC的控制器将LCC切换至定直流电压控制模式的情形下，该控制器使用第一直流电压整定值来控制发送端设备14中的LCC 145的直流电压。例如，可以将发送端额定直流电压加上第二预定偏移值作为在此情形下的第一直流电压整定值。在一个示例中，该预定偏移值小于接收端设备22中的第一预定偏移值。在一个实施例中，可以通过增加定电压控制器的积分增益使得直流电压较快恢复稳定。
此外，例如发送端设备14中的电流检测器还可以检测LCC的直流电流，并且将所检测的直流电流的值发送给例如LCC 145中的控制器。LCC 145中的控制器基于所检测到的直流电流，可以确定直流电流整定值。
在一个示例中，确定直流电流整定值包括将直流电流的检测值减去预定裕度值以获得直流电流整定值。
就此而言，发送端设备14可以在接收端设备22中的一个VSC退出电网之后通过使用定直流电压的模式来调整输出功率，以使得发送端设备14的输出功率与接收端设备22所能承受的功率相匹配。
在一个实施例中，发送端设备14的直流线路电压在定直流电压模式下达到稳定之后，可以再次切换至定直流电流模式。例如，发送端设备14的LCC处的直流电压达到或超过第二电压阈值之后的预定时间段内，发送端设备14的电流检测器检测LCC的直流电流。当预定时间段内LCC的直流电流被检测到在预定范围内时，可以确定LCC的直流电流基本稳定。
发送端设备14的LCC的控制器响应于LCC在直流电压模式中的直流电流被维持在预定时间段内处于预定范围内，将LCC从直流电压控制模式切换至直流电流控制模式。就此而言，对于混合直流输电系统中例如接收端的交流侧故障、一个VSC闭锁或一个VSC退出运行等之类的引起接收端诸如400kV之类的高低压换流器间连接直流母线过电压的情况，本公开的实施例可以提供过电压保护，无需站间通信，并且控制逻辑简单，参数整定方便，利于实践操作。
图4示出了根据本公开的一个实施例的控制发送端的LCC的方法400。该方法例如可以由图2中的发送端设备14中的诸如LCC 145之类的LCC实施。
在402处，从发送端设备中的LCC的直流线路电压，该直流线路电压与接收端设备中的直流电压相关联。在一个示例中，从电力系统中的发送端设备14中的电压检测器接收表示LCC的发送端直流线路电压，发送端直流线路电压与直流连接母线的电压相关联。在一个示例中，发送端设备14中的电压检测器检测在发送端设备14中的LCC的发送端直流线路电压，并且由发送端设备14中的诸如LCC 145之类的LCC中的控制器接收表示该发送端直流线路电压的信号。
如上所述，由于接收端设备22在定直流电压模式下提高了电压整定值或维持定关断角控制模式或最大触发角控制模式，因此在接收端设备22处提升的电压会通过直流电压传输线16立刻反馈至发送端设备14处。发送端设备14处的电压检测器因此可以检测到提升的电压。由于只要直流输电系统持续运行，这种电压反馈就能够实现，因此这种方案安全可靠并且无需通讯。
在404处，响应于所述直流线路电压达到或超过第一电压阈值，将所述LCC从第一控制模式切换为第二控制模式。在一个示例中，发送端设备14中的LCC 145的控制器接收到来自电压检测器的信号，该信号表明发送端设备14中的LCC的直流线路电压达到或超过第一电压阈值。发送端设备14中的LCC 145的控制器例如将LCC 145从定直流电流控制模式切换为定直流电压控制模式。
在一个示例中，在发送端设备14中的LCC的控制器将LCC切换至定直流电压控制模式的情形下，该控制器使用第一直流电压整定值来控制发送端设备14中的LCC 145的直流电压。例如，可以将发送端额定直流电压加上第二预定偏移值作为在此情形下的第一直流电压整定值。在一个示例中，该预定偏移值小于接收端设备22中的第一电压偏移值。在一个实施例中，可以通过增加定电压控制器的积分增益使得直流电压较快恢复稳定。
此外，例如发送端设备14中的电流检测器还可以检测LCC的直流电流，并且将所检测的直流电流的值发送给例如LCC 145中的控制器。LCC 145中的控制器基于所检测到的直流电流，可以确定直流电流整定值。
在一个示例中，确定直流电流整定值包括将直流电流的检测值减去预定裕度值以获得直流电流整定值。就此而言，发送端设备14可以在接收端设备22中的一个VSC退出电网之后通过使用定直流电压的模式来调整输出功率，以使得发送端设备14的输出功率与接收端设备22所能承受的功率相匹配。
在一个实施例中，发送端设备14的直流线路电压在定直流电压模式下达到稳定之后，可以再次切换至定直流电流模式。例如，发送端设备14的LCC处的定直流电压达到或超过第一电压阈值之后的预定时间段内，发送端设备14的电流检测器检测LCC的直流电流。当例如在预定时间段内LCC的直流电流被检测到在预定范围内时，可以确定LCC的直流电流基本稳定。
发送端设备14的LCC的控制器响应于LCC在直流电压模式中的直流电流被维持在预定时间段内处于预定范围内，将LCC从直流电压控制模式切换至直流电流控制模式。可以理解，预定时间范围可以根据需要进行设置或调整。
就此而言，对于混合直流输电系统中例如接收端的交流侧故障、一个VSC闭锁或一个VSC退出运行等之类的引起接收端诸如400kV之类的高低压换流器间连接直流母线过电压的情况，本公开的实施例可以提供过电压保护，无需站间通信，并且控制逻辑简单，参数整定方便，利于实践操作。
图5示出了根据本公开的一个实施例的控制接收端的LCC的方法。该方法例如可以由图2中的接收端设备22中的诸如LCC 221之类的LCC实施。
在502处，从电力系统中的接收端设备中的电压检测器接收表示接收端LCC与VSC之间直流连接母线的电压的第一信号。例如，电力系统100的接收端设备22中的LCC 221中的控制器从电压检测器处接收表示直流连接母线的电压的第一信号。该直流连接母线的电压的检测可以周期性地或持续地检测以获得直流连接母线的动态电压状况。
在504处，响应于接收端LCC与VSC间的直流连接母线的电压达到或超过第一电压阈值，确定接收端设备中的LCC的控制模式。在一个示例中，电力系统100的接收端设备22中的LCC 221中的控制器基于所接收的接收端LCC与VSC间直流连接母线的电压，确定直流连接电压是否达到或超过第一电压阈值。
在一个示例中，当VSC 229退出电力系统100时，接收端LCC与VSC间的直流连接母线的电压持续上升，该直流连接母线的电压超过了设定的第一电压阈值。在此情形下，LCC221中的控制器确定接收端设备中的LCC 221的控制模式。
在一个示例中，LCC 221中的控制器确定LCC 221的控制模式例如是定直流电压控制模式。在另一个示例中，LCC 221中的控制器确定LCC 221的控制模式例如是定关断角控制模式或最大触发角控制模式。
在506处，基于所确定的控制模式，维持接收端设备中的LCC的第一控制模式，或调整接收端设备中的LCC在第二控制模式中的初始电压整定值，第一控制模式不同于第二控制模式。
在一个示例中，LCC 221中的控制器在确定LCC 221的控制模式例如是定关断角控制模式或最大触发角控制模式之后，维持定关断角控制模式或最大触发角控制模式而不切换至直流电压控制模式。
在另一个示例中，LCC 221中的控制器在确定LCC 221的控制模式例如是定直流电压控制模式之后，调整接收端设备22中的LCC在第二控制模式中的初始电压整定值。例如，LCC 221中的控制器响应于确定出控制模式为定直流电压控制模式，将定直流电压控制模式的初始电压整定值提高预定偏移值，以获得经提高的电压整定值。
如上所述，由于在VSC退出运行时，如果LCC处于定直流电压控制模式，则提高接收端的定直流电压整定值，而如果LCC处于对于电压无限制的定关断角控制模式或最大触发角控制模式，则维持定关断角控制模式或最大触发角控制模式，因此在接收端的LCC与VSC间直流连接母线上升的电压可以通过直流传输线16快速反馈至发送端设备14。发送端设备14因此可以快速切换至定直流电压控制模式，以保护接收端设备22中的剩余VSC。因此，接收端设备22中的剩余VSC之类的装置可以无需退出输电网络并且不会因过电压而损坏。
图6示出了一个可以用来实施本公开的实施例的设备600的示意性框图。设备600可以是上文描述的设备100的一个示例。如图所示，设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以充当上文描述的控制器110。CPU 601可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的计算机程序指令或者从存储单元608加载到随机访问存储器(RAM)603中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还可存储设备600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
设备600中的多个部件连接至I/O接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
设备600还包括电池106、电池管理器108和PSU 102(未示出)。电池106和PSU 102例如可用于对CPU 601、ROM 602、RAM 603、输入单元606、存储单元608以及通信单元609供电。电池管理器108可以例如根据来自CPU 601的指令针对电池106进行测试，并且经由总线604返回关于电池106的状况的测试结果。
上文所描述的各个过程和处理，例如方法300，可由处理单元601执行。例如，在一些实施例中，方法200和/或300可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 602和/或通信单元609而被载入和/或安装到设备600上。当计算机程序被加载到RAM 603并由CPU601执行时，可以执行上文描述的方法300、400和/或500的一个或多个步骤。
总体而言，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合实施。一些方面可以以硬件实施，而其它一些方面可以以固件或软件实施，该固件或软件可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行。虽然本公开的各种方面被示出和描述为框图、流程图或使用其它一些绘图表示，但是可以理解本文描述的框、设备、系统、技术或方法可以以非限制性的方式以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其一些组合实施。
此外，虽然操作以特定顺序描述，但是这不应被理解为要求这类操作以所示的顺序执行或是以顺序序列执行，或是要求所有所示的操作被执行以实现期望结果。在一些情形下，多任务或并行处理可以是有利的。类似地，虽然若干具体实现方式的细节在上面的讨论中被包含，但是这些不应被解释为对本公开的范围的任何限制，而是特征的描述仅是针对具体实施例。在分离的一些实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地执行。相反对，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地实施或是以任何合适的子组合的方式实施。
在上面总体描述了根据本公开的实施例的混合直流输电系统的控制方法和设备。下面列举根据本公开的一些示例性实施例。
条目1.提供一种用于混合直流输电系统的控制方法。该方法包括：从电力系统中的接收端设备中的电压检测器接收表示接收端LCC与VSC之间直流连接母线的电压的第一信号；响应于所述直流连接母线的电压达到或超过第一电压阈值，确定所述接收端设备中的所述LCC的控制模式；基于所确定的控制模式，维持所述接收端设备中的所述LCC的第一控制模式，或调整所述接收端设备中的所述LCC在第二控制模式中的初始电压整定值，所述第一控制模式不同于所述第二控制模式；从电力系统中的发送端设备中的电压检测器接收表示LCC的发送端直流线路电压的第二信号，所述发送端直流线路电压与所述直流连接母线的电压相关联；以及响应于所述发送端直流线路电压达到或超过第二电压阈值，将所述发送端设备中的LCC从第三控制模式切换为第四控制模式。
条目2.根据条目1所述的方法，其中，将所述LCC从所述第三控制模式切换为所述第四控制模式包括：将所述LCC从定直流电流控制模式切换至定直流电压控制模式；维持所述接收端设备中的所述LCC的所述第一控制模式包括：响应于确定出所述控制模式为定关断角控制模式或最大触发角控制模式，维持所述定关断角控制模式或最大触发角控制模式；以及调整所述接收端设备中的所述LCC在所述第二控制模式中的初始电压整定值包括：响应于确定出所述控制模式为定直流电压控制模式，将所述定直流电压控制模式的初始电压整定值提高第一预定偏移值，以获得经提高的电压整定值。
条目3.根据条目1或2所述的方法，响应于切换至所述定直流电压控制模式，使用第一直流电压整定值来控制所述发送端设备中的所述LCC的所述直流电压；检测所述LCC的直流电流；以及基于所检测到的直流电流，确定直流电流整定值。
条目4.根据条目1-3中任一项所述的方法，使用所述第一直流电压整定值包括：将所述发送端额定直流电压提高第二预定偏移值以获得所述直流电压整定值。
条目5：根据条目1-4中任一项所述的方法，其中第二预定偏移值小于第一预定偏移值。
条目6.根据条目1-5中任一项所述的方法，确定所述直流电流整定值包括：将所述直流电流的检测值减去预定裕度值以获得所述直流电流整定值。
条目7.根据条目1-6中任一项所述的方法，在所述直流线路电压达到或超过第二电压阈值之后的预定时间段内，检测所述LCC的所述直流电流；响应于所述LCC在所述直流电压模式中的直流电流被维持在所述预定时间段内处于预定范围内，将所述LCC从所述直流电压控制模式切换至所述直流电流控制模式。
条目8.提供一种用于控制发送端设备中的LCC的方法。该方法包括：从所述发送端设备中的电压检测器接收表示所述LCC的直流线路电压的第一信号，所述直流线路电压与接收端设备中的直流电压相关联；以及响应于所述直流线路电压达到或超过第一电压阈值，将所述LCC从第一控制模式切换为第二控制模式。
条目9.根据条目8所述的方法，将所述LCC从所述第一控制模式切换为所述第二控制模式包括：将所述LCC从定直流电流控制模式切换至定直流电压控制模式。
条目10.根据条目8或9所述的方法，还包括：响应于切换至所述定直流电压控制模式，使用第一直流电压整定值来控制所述发送端设备中的所述LCC的所述直流电压。
条目11.根据条目8-10中任一项所述的方法，使用所述第一直流电压整定值包括：将所述发送端额定直流电压提高预定偏移值以获得所述直流电压整定值。
条目12.根据条目8-11中任一项所述的方法，还包括：响应于切换至所述定直流电压控制模式，检测所述LCC的直流电流；以及基于所检测到的直流电流，确定直流电流整定值。
条目13.根据条目8-12中任一项所述的方法，确定所述直流电流整定值包括：将所述直流电流的检测值减去预定裕度值以获得所述直流电流整定值。
条目14.根据条目8-13中任一项所述的方法，在所述直流线路电压达到或超过第一电压阈值之后的预定时间段内，检测所述LCC的所述直流电流。
条目15.根据条目8-14中任一项所述的方法，还包括：响应于所述LCC在所述直流电压模式中的直流电流被维持在所述预定时间段内处于预定范围内，将所述LCC从所述直流电压控制模式切换至所述直流电流控制模式。
条目16.提供一种用于控制接收端设备中的设备中的LCC的方法。该方法包括：从接收端设备中的电压检测器接收表示所述接收端LCC与VSC间直流连接母线的电压的第一信号；响应于所述直流连接母线的电压达到或超过第一电压阈值，确定所述接收端设备中的所述LCC的控制模式；以及基于所确定的控制模式，维持所述接收端设备中的所述LCC的第一控制模式，或调整所述接收端设备中的所述LCC在第二控制模式中的初始电压整定值，所述第一控制模式不同于所述第二控制模式。
条目17.根据条目16所述的方法，维持所述接收端设备中的所述LCC的所述第一控制模式包括：响应于确定出所述控制模式为定关断角控制模式或最大触发角控制模式，维持所述定关断角控制模式或最大触发角控制模式。
条目18.根据条目16或17所述的方法，调整所述接收端设备中的所述LCC在所述第二控制模式中的初始电压整定值包括：响应于确定出所述控制模式为定直流电压控制模式，将所述定直流电压控制模式的初始电压整定值提高预定偏移值，以获得经提高的电压整定值。
条目19.根据条目16-18中任一项所述的方法，还包括：在调整所述接收端设备中的所述LCC的电压整定值之后的预定时间处，将所述经提高的电压整定值降低所述预定偏移值，以恢复所述初始电压整定值。
条目20.根据条目16-19中任一项所述的方法，所述接收端设备包括与所述LCC耦合的多个电压源换流器。
条目21.一种发送端设备，包括：LCC；控制器，与所述LCC耦合并且被配置为执行根据条目8-15中任一项所述的方法。
条目22.一种接收端设备，包括：LCC；多个电压源换流器，与所述LCC耦合；控制器，与所述LCC和所述多个电压源换流器耦合并且被配置为执行根据条目16-20中任一项所述的方法。
条目23.一种电力系统，包括：根据条目21所述的发送端设备；以及根据条目22所述的接收端设备，与所述发送端设备耦合以接收来自所述发送端设备的电力。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
Claims (23)
1.一种用于混合直流输电系统的控制方法，包括：
从接收端设备的电压检测器接收表示所述电力系统中的接收端设备中的电网换相换流器与电压源换流器之间的直流连接母线的电压的第一信号；
响应于所述直流连接母线的电压达到或超过第一电压阈值，确定所述接收端设备中的所述电网换相换流器的控制模式；
基于所确定的控制模式，维持所述接收端设备中的所述电网换相换流器的第一控制模式，或调整所述接收端设备中的所述电网换相换流器在第二控制模式中的初始电压整定值，所述第一控制模式不同于所述第二控制模式；
从发送端的电压检测器接收表示所述电力系统中的发送端设备中的电网换相换流器的发送端直流线路电压的第二信号，所述发送端直流线路电压与所述直流连接母线的电压相关联；以及
响应于所述发送端直流线路电压达到或超过第二电压阈值，将所述发送端设备中的电网换相换流器从第三控制模式切换为第四控制模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其中,
将所述发送端设备中的电网换相换流器从所述第三控制模式切换为所述第四控制模式包括：将所述电网换相换流器从定直流电流控制模式切换至定直流电压控制模式；
维持所述接收端设备中的所述电网换相换流器的所述第一控制模式包括：响应于确定出所述控制模式为定关断角控制模式或最大触发角控制模式，维持所述定关断角控制模式或最大触发角控制模式；以及
调整所述接收端设备中的所述电网换相换流器在所述第二控制模式中的初始电压整定值包括：响应于确定出所述控制模式为定直流电压控制模式，将所述定直流电压控制模式的初始电压整定值提高第一预定偏移值，以获得经提高的电压整定值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中,
响应于切换至所述定直流电压控制模式，使用第一直流电压整定值来控制所述发送端设备中的所述电网换相换流器的所述直流电压；
检测所述电网换相换流器的直流电流；以及
基于所检测到的直流电流，确定直流电流整定值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中使用所述第一直流电压整定值包括：
将所述发送端额定直流电压提高第二预定偏移值，以获得所述第一直流电压整定值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，
所述第二预定偏移值小于所述第一预定偏移值。
6.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述直流电流整定值包括：
将所述直流电流的检测值减去预定裕度值以获得所述直流电流整定值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，
在所述发送端直流线路电压达到或超过第二电压阈值之后的预定时间段内，检测所述电网换相换流器的所述直流电流；
响应于所述电网换相换流器在所述直流电压模式中的直流电流被维持在所述预定时间段内处于预定范围内，将所述电网换相换流器从所述直流电压控制模式切换至所述直流电流控制模式。
8.一种用于控制发送端设备中的电网换相换流器的方法，包括：
从所述发送端设备中的电压检测器接收表示所述电网换相换流器的直流线路电压的第一信号，所述直流线路电压与接收端设备中的直流连接母线的电压相关联；以及
响应于所述直流线路电压达到或超过第一电压阈值，将所述电网换相换流器从第一控制模式切换为第二控制模式。
9.根据权利要求8所述的方法，其中将所述电网换相换流器从所述第一控制模式切换为所述第二控制模式包括：将所述电网换相换流器从定直流电流控制模式切换至定直流电压控制模式。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
响应于切换至所述定直流电压控制模式，使用第一直流电压整定值来控制所述发送端设备中的所述电网换相换流器的所述直流电压。
11.根据权利要求10所述的方法，其中使用所述第一直流电压整定值包括：
将所述发送端额定直流电压提高第一预定偏移值，以获得所述第一直流电压整定值。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
响应于切换至所述定直流电压控制模式，检测所述电网换相换流器的直流电流；以及
基于所检测到的直流电流，确定直流电流整定值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述直流电流整定值包括：
将所述直流电流的检测值减去预定裕度值以获得所述直流电流整定值。
14.根据权利要求12所述的方法，其中在所述直流线路电压达到或超过第一电压阈值之后的预定时间段内，检测所述电网换相换流器的所述直流电流。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：
响应于所述电网换相换流器在所述直流电压模式中的直流电流被维持在所述预定时间段内处于预定范围内，将所述电网换相换流器从所述直流电压控制模式切换至所述直流电流控制模式。
16.一种用于控制接收端设备中的电网换相换流器的方法，包括：
从所述接收端设备中的电压检测器接收表示所述接收端电网换相换流器与电压源换流器之间的直流连接母线的电压的第一信号；
响应于所述直流连接母线的电压达到或超过第一电压阈值，确定所述接收端设备中的所述电网换相换流器的控制模式；以及
基于所确定的控制模式，维持所述接收端设备中的所述电网换相换流器的第一控制模式，或调整所述接收端设备中的所述电网换相换流器在第二控制模式中的初始电压整定值，所述第一控制模式不同于所述第二控制模式。
17.根据权利要求16所述的方法，其中维持所述接收端设备中的所述电网换相换流器的所述第一控制模式包括：
响应于确定出所述控制模式为定关断角控制模式或最大触发角控制模式，维持所述定关断角控制模式或最大触发角控制模式。
18.根据权利要求16所述的方法，其中调整所述接收端设备中的所述电网换相换流器在所述第二控制模式中的初始电压整定值包括：
响应于确定出所述控制模式为定直流电压控制模式，将所述定直流电压控制模式的初始电压整定值提高预定偏移值，以获得经提高的电压整定值。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
在调整所述接收端设备中的所述电网换相换流器的电压整定值之后的预定时间处，将所述经提高的电压整定值降低所述预定偏移值，以恢复所述初始电压整定值。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述接收端设备包括与所述电网换相换流器耦合的多个电压源换流器。
21.一种发送端设备，包括：
电网换相换流器；
控制器，与所述电网换相换流器耦合并且被配置为执行根据权利要求8-15中任一项所述的方法。
22.一种接收端设备，包括：
电网换相换流器；
多个电压源换流器，与所述电网换相换流器耦合；
控制器，与所述电网换相换流器和所述多个电压源换流器耦合并且被配置为执行根据权利要求16-20中任一项所述的方法。
23.一种电力系统，包括：
根据权利要求21所述的发送端设备；以及
根据权利要求22所述的接收端设备，与所述发送端设备耦合以接收来自所述发送端设备的电力。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Effective date of registration: 20200514 Address after: Baden, Switzerland Applicant after: ABB grid Switzerland AG Address before: Ba Deng Applicant before: ABB Switzerland Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Address after: Swiss Baden Applicant after: Hitachi energy Switzerland AG Address before: Swiss Baden Applicant before: ABB grid Switzerland AG |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Zurich, SUI Applicant after: Hitachi Energy Co.,Ltd. Address before: Swiss Baden Applicant before: Hitachi energy Switzerland AG |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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