CN110838722A - 多端柔性直流接口装置的电压控制方法、装置 - Google Patents

多端柔性直流接口装置的电压控制方法、装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多端柔性直流接口装置的电压控制方法、装置，所述方法包括：基于预设的二阶电压偏差协调控制器以及预设的电压斜率协调控制器，确定多端柔性直流接口装置的混合电压控制器以及单独电压控制器；分别模拟应用混合电压控制器和单独电压控制器，获取多端柔性直流接口装置的运行状态；将混合电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态，和单独电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态进行比对；根据比对结果，确定作为实际应用的电压控制器。采用上述方案，可以实现控制器兼具直流电压偏差和斜率控制，优化直流电压切换状况、潮流均衡状况，提高馈电母线的设备利用率，弥补单一控制器存在的缺点。

Description

多端柔性直流接口装置的电压控制方法、装置
技术领域
本发明涉及供配电领域，尤其涉及一种多端柔性直流接口装置的电压控制方法、装置。
背景技术
多端柔性直流输电系统具有控制灵活、能够与短路容量较小的弱交流系统甚至无源交流系统相连、扩建容易等诸多优点。因此，多端柔性直流输电系统越来越广泛地被应用。
现有技术中采用的多端柔性直流输电系统的电压控制器多为一阶直流电压偏差控制方案和直流电压斜率控制方案两大类，一阶直流电压偏差控制方案存在控制模式转换时具有一定的电气冲击，端口数量过多的情况下直流电压偏差较难进行优化配置；直流电压斜率控制方案存在潮流不能精确控制、直流电压工作点不固定且受直流线路电阻的影响。
发明内容
发明目的：本发明旨在提供一种多端柔性直流接口装置的电压控制方法、装置。
技术方案：本发明实施例中提供一种多端柔性直流接口装置的电压控制方法，包括：基于预设的二阶电压偏差协调控制器以及预设的电压斜率协调控制器，确定所述多端柔性直流接口装置的混合电压控制器以及单独电压控制器；分别模拟应用所述混合电压控制器和所述单独电压控制器，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态；将所述混合电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态，和所述单独电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态进行比对；根据比对结果，确定作为实际应用的电压控制器。
具体的，所述二阶电压偏差协调控制器用于，当柔性直流电压未高于预设的最高电压阈值或未低于预设的最低电压阈值时，遵循多端柔性直流接口装置中换流站的功率调度指令进行闭环运行控制；当直流电压高于所述最高电压阈值或低于所述最低电压阈值时，进行直流电压偏差运行控制。
具体的，所述电压斜率协调控制器用于，将直流电压斜率对多端柔性直流接口装置中换流站的有功功率指令进行反馈，实现对直流电压的下垂控制；其中，直流电压斜率是多端柔性直流接口装置的直流电压曲线的斜率，电压斜率协调控制器中的增益是以直流电压作为纵坐标，相应的功率作为横坐标的直流电压曲线的斜率的负倒数。
具体的，所述单独电压控制器，指对于多端柔性直流接口装置中不同换流站，分别选取二阶电压偏差协调控制器或电压斜率协调控制器。
具体的，所述混合电压控制器，指对于多端柔性直流接口装置中同一换流站，同时选取二阶电压偏差协调控制器和电压斜率协调控制器，应用结合得到的电压偏差斜率协调控制器。
具体的，所述单独电压控制器，依据各个换流站应用的控制器模拟对各个换流站的控制，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态。
具体的，所述电压偏差斜率协调控制器，采用以下公式进行对电压控制指令进行修正：
Figure BDA0002289198720000021
其中，Udc_refn表示修正值，Uden表示修正前的多端柔性直流接口装置的柔性直流运行电压，UdcnN表示柔性直流电压高低偏差的平均值，UdcnH1表示柔性直流电压的最高电压阈值，UdcnL1表示柔性直流电压的最低电压阈值，Kurefn表示用于保证电压偏差斜率协调控制器的稳态控制的取值。
具体的，根据比对结果中所述多端柔性直流接口装置中各条线路的直流电压切换状况、潮流均衡状况以及馈电母线的设备利用率，确定性能更优的电压控制器作为实际应用的电压控制器。
本发明实施例中还提供一种多端柔性直流接口装置的电压控制装置，包括：建立单元、模拟单元、比对单元和应用单元，其中：所述建立单元，用于基于预设的二阶电压偏差协调控制器以及预设的电压斜率协调控制器，确定所述多端柔性直流接口装置的混合电压控制器以及单独电压控制器；所述模拟单元，用于分别模拟应用所述混合电压控制器和所述单独电压控制器，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态；所述比对单元，用于将所述混合电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态，和所述单独电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态进行比对；所述应用单元，用于根据比对结果，确定作为实际应用的电压控制器。
具体的，所述模拟单元，用于所述电压偏差斜率协调控制器，采用以下公式进行对电压控制指令进行修正：
Figure BDA0002289198720000031
其中，Udc_refn表示修正值，Uden表示修正前的多端柔性直流接口装置的柔性直流运行电压，UdcnN表示柔性直流电压高低偏差的平均值，UdcnH1表示柔性直流电压的最高限值，UdcnL1表示柔性直流电压最低限值，Kurefn表示用于保证电压偏差斜率协调控制器的稳态控制的取值。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：根据多端柔性直流接口装置的实际情况，进行二阶电压偏差协调控制器和电压斜率协调控制器的共同控制，具有极强的灵活性，可以实现控制器兼具直流电压偏差和斜率控制，优化直流电压切换状况、潮流均衡状况，提高馈电母线的设备利用率，弥补单一控制器存在的缺点。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的多端柔性直流接口装置的电压控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
参阅图1，其为本发明实施例中提供的多端柔性直流接口装置的电压控制方法的流程示意图，其中包括具体步骤，以下结合附图进行详细说明。
步骤S101，基于预设的二阶电压偏差协调控制器以及预设的电压斜率协调控制器，确定所述多端柔性直流接口装置的混合电压控制器以及单独电压控制器。
在具体实施中，相比于现有技术中的一阶电压偏差控制器，仅适用于直流电压下降的场合。为了应对直流电压上升导致的多端柔性直流接口装置系统失控问题，本发明实施例中在一阶电压偏差控制器的基础上进行增加用于控制电压上升情况的控制器，即增加一个直流电压台阶，得到二阶电压偏差协调控制器。因此，在直流电压超过最高电压阈值时，功率控制模式不再起作用，协调控制器将转入直流电压控制模式运行，防止电压的进一步升高或者降低。由此实现灵活的电压控制和优化配置。
本发明实施例中，所述二阶电压偏差协调控制器用于，当柔性直流电压未高于预设的最高电压阈值或未低于预设的最低电压阈值时，遵循多端柔性直流接口装置中换流站的功率调度指令进行闭环运行控制；当直流电压高于所述最高电压阈值或低于所述最低电压阈值时，进行直流电压偏差运行控制。
在具体实施中，最高电压阈值和最低电压阈值可以由管理者根据实际应用进行相应的设定。
在具体实施中，直流电压偏差运行控制即二阶电压偏差协调控制器对柔性直流电压进行直接的控制。
本发明实施例中，所述电压斜率协调控制器用于，将直流电压斜率对多端柔性直流接口装置中换流站的有功功率指令进行反馈，实现对直流电压的下垂控制；其中，直流电压斜率是多端柔性直流接口装置的直流电压曲线的斜率，电压斜率协调控制器中的增益是以直流电压作为纵坐标，相应的功率作为横坐标的直流电压曲线的斜率的负倒数。
在具体实施中，电压斜率协调控制又称之为电压下垂控制，电压斜率协调控制器是基于直流电压的下垂特性，使用直流电压斜率前馈到有功功率指令处来实现下垂控制，电压斜率协调控制器中的增益为电压(纵坐标)—功率(横坐标)曲线的负倒数，引入交流有功功率的比例控制，为有功功率的调节增加了新的控制入口。可以实现有功潮流平衡，避免有功潮流失衡时将发生电压偏移。
本发明实施例中，所述单独电压控制器，指对于多端柔性直流接口装置中不同换流站，分别选取二阶电压偏差协调控制器或电压斜率协调控制器。
在具体实施中，单独电压控制器，根据多端柔性直流接口装置系统参数和需求情况进行换流站的不同协调控制器的分别配置。具有很强的灵活性，可以适应不同的换流器所处的情况。
本发明实施例中，所述混合电压控制器，指对于多端柔性直流接口装置中同一换流站，同时选取二阶电压偏差协调控制器和电压斜率协调控制器，应用结合得到的电压偏差斜率协调控制器。
在具体实施中，对于同一换流站，应用二阶电压偏差协调控制器和电压斜率协调控制器结合得到的电压偏差斜率协调控制器，可以同时具有两类控制器的优势，并最大程度上弥补两者的劣势。
步骤S102，分别模拟应用所述混合电压控制器和所述单独电压控制器，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态。
本发明实施例中，所述单独电压控制器，依据各个换流站应用的控制器模拟对各个换流站的控制，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态。
在具体实施中，多端柔性直流接口装置的运行状态包括各条线路的直流电压切换状况、潮流均衡状况以及馈电母线的设备利用率。
本发明实施例中，所述电压偏差斜率协调控制器，采用以下公式进行对电压控制指令进行修正：
Figure BDA0002289198720000051
其中，Udc_refn表示修正值，Uden表示修正前的多端柔性直流接口装置的柔性直流运行电压，UdcnN表示柔性直流电压高低偏差的平均值，UdcnH1表示柔性直流电压的最高电压阈值，UdcnL1表示柔性直流电压的最低电压阈值，Kurefn表示用于保证电压偏差斜率协调控制器的稳态控制的取值。
在具体实施中，Udc_refn表示修正值，采用该值对电压控制指令下的直流柔性电压值进行修正。
在具体实施中，Kurefn由管理者根据实际应用情况进行相应的取值。
在具体实施中，上述函数公式中，当UdcnL1＜Udcn＜UdcnH1时，Kurefn＝0，此时采用二阶电压偏差协调控制器的有功功率闭环控制；当由于系统扰动或者换流站故障导致直流功率总和大于零且柔性直流电压上升超过UdcnH1时，修正值取Kurefn，此时直流电压偏差为负值，从而使得该换流站注入直流网络的功率减小，用于抑制直流电压上升；反之，当由于系统扰动或者换流站故障导致直流功率总和小于零且直流电压下降超过UdcnL1时，修正值取-Kurefn，此时直流电压偏差为正值，从而使得该换流站注入直流网络的功率增加，用于抑制直流电压下降。
在具体实施中，当直流电压UdcnN由大于UdcH1回落至UdcnH1和UdcnH2之间时，此时直流电压差为正值，用于阻止直流电压的回落，同样当直流电压UdcnN由小于UdcnL1回升至UdcnL1和UdcnL2之间时，此时直流电压差为负值，用于阻止直流电压的回升，即一旦直流电压超出UdcnL1和UdcnH1以后，只有当直流电压落入UdcnL2和UdcnH2后，二阶电压偏差协调控制器开始对多端柔性直流接口装置进行控制。
步骤S103，将所述混合电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态，和所述单独电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态进行比对。
步骤S104，根据比对结果，确定作为实际应用的电压控制器。
本发明实施例中，根据比对结果中所述多端柔性直流接口装置中各条线路的直流电压切换状况、潮流均衡状况以及馈电母线的设备利用率，确定性能更优的电压控制器作为实际应用的电压控制器。
在具体实施中，可以对各条线路的直流电压切换状况、潮流均衡状况以及馈电母线的设备利用率进行加权计算，根据计算结果确定性能更优的电压控制器。权重可以由管理者根据实际应用场景进行相应的设定。
在具体实施中，本发明实施例中采用双电压协调控制器进行控制，可以保障直流电压在多端口柔性直流电压网络中自动平滑切换，自动实现潮流分配，达到优化潮流、提高设备利用率，以达到直流电压控制权自动平滑接管、潮流自动优化分配的目的，最终实现各条线路潮流的均衡，提高多条馈电母线的设备利用率。
本发明实施例中还提供一种多端柔性直流接口装置的电压控制装置，包括：建立单元、模拟单元、比对单元和应用单元，其中：所述建立单元，用于基于预设的二阶电压偏差协调控制器以及预设的电压斜率协调控制器，确定所述多端柔性直流接口装置的混合电压控制器以及单独电压控制器；所述模拟单元，用于分别模拟应用所述混合电压控制器和所述单独电压控制器，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态；所述比对单元，用于将所述混合电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态，和所述单独电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态进行比对；所述应用单元，用于根据比对结果，确定作为实际应用的电压控制器。
本发明实施例中，所述二阶电压偏差协调控制器用于，当柔性直流电压未高于预设的最高电压阈值或未低于预设的最低电压阈值时，遵循多端柔性直流接口装置中换流站的功率调度指令进行闭环运行控制；当直流电压高于所述最高电压阈值或低于所述最低电压阈值时，进行直流电压偏差运行控制。
本发明实施例中，所述电压斜率协调控制器用于，将直流电压斜率对多端柔性直流接口装置中换流站的有功功率指令进行反馈，实现对直流电压的下垂控制；其中，直流电压斜率是多端柔性直流接口装置的直流电压曲线的斜率，电压斜率协调控制器中的增益是以直流电压作为纵坐标，相应的功率作为横坐标的直流电压曲线的斜率的负倒数。
本发明实施例中，所述单独电压控制器，指对于多端柔性直流接口装置中不同换流站，分别选取二阶电压偏差协调控制器或电压斜率协调控制器。
本发明实施例中，所述混合电压控制器，指对于多端柔性直流接口装置中同一换流站，同时选取二阶电压偏差协调控制器和电压斜率协调控制器，应用结合得到的电压偏差斜率协调控制器。
本发明实施例中，所述模拟单元还可以用于所述单独电压控制器，依据各个换流站应用的控制器模拟对各个换流站的控制，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态。
本发明实施例中，所述模拟单元还可以用于所述电压偏差斜率协调控制器，采用以下公式进行对电压控制指令进行修正：
Figure BDA0002289198720000071
其中，Udc_refn表示修正值，Uden表示修正前的多端柔性直流接口装置的柔性直流运行电压，UdcnN表示柔性直流电压高低偏差的平均值，UdcnH1表示柔性直流电压的最高电压阈值，UdcnL1表示柔性直流电压的最低电压阈值，Kurefn表示用于保证电压偏差斜率协调控制器的稳态控制的取值。
本发明实施例中，所述应用单元还可以用于根据比对结果中所述多端柔性直流接口装置中各条线路的直流电压切换状况、潮流均衡状况以及馈电母线的设备利用率，确定性能更优的电压控制器作为实际应用的电压控制器。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多端柔性直流接口装置的电压控制方法，其特征在于，包括：
基于预设的二阶电压偏差协调控制器以及预设的电压斜率协调控制器，确定所述多端柔性直流接口装置的混合电压控制器以及单独电压控制器；
分别模拟应用所述混合电压控制器和所述单独电压控制器，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态；
将所述混合电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态，和所述单独电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态进行比对；
根据比对结果，确定作为实际应用的电压控制器。
2.根据权利要求1所述的多端柔性直流接口装置的电压控制方法，其特征在于，所述二阶电压偏差协调控制器用于，当柔性直流电压未高于预设的最高电压阈值或未低于预设的最低电压阈值时，遵循多端柔性直流接口装置中换流站的功率调度指令进行闭环运行控制；当直流电压高于所述最高电压阈值或低于所述最低电压阈值时，进行直流电压偏差运行控制。
3.根据权利要求1所述的多端柔性直流接口装置的电压控制方法，其特征在于，所述电压斜率协调控制器用于，将直流电压斜率对多端柔性直流接口装置中换流站的有功功率指令进行反馈，实现对直流电压的下垂控制；其中，直流电压斜率是多端柔性直流接口装置的直流电压曲线的斜率，电压斜率协调控制器中的增益是以直流电压作为纵坐标，相应的功率作为横坐标的直流电压曲线的斜率的负倒数。
4.根据权利要求1所述的多端柔性直流接口装置的电压控制方法，其特征在于，所述单独电压控制器，指对于多端柔性直流接口装置中不同换流站，分别选取二阶电压偏差协调控制器或电压斜率协调控制器。
5.根据权利要求4所述的多端柔性直流接口装置的电压控制方法，其特征在于，所述混合电压控制器，指对于多端柔性直流接口装置中同一换流站，同时选取二阶电压偏差协调控制器和电压斜率协调控制器，应用结合得到的电压偏差斜率协调控制器。
6.根据权利要求5所述的多端柔性直流接口装置的电压控制方法，其特征在于，所述分别模拟应用所述混合电压控制器和所述单独电压控制器，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态，包括：
所述单独电压控制器，依据各个换流站应用的控制器模拟对各个换流站的控制，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态。
7.根据权利要求5所述的多端柔性直流接口装置的电压控制方法，其特征在于，所述分别模拟应用所述混合电压控制器和所述单独电压控制器，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态，包括：
所述电压偏差斜率协调控制器，采用以下公式进行对电压控制指令进行修正：
Figure FDA0002289198710000021
其中，Udc_refn表示修正值，Uden表示修正前的多端柔性直流接口装置的柔性直流运行电压，UdcnN表示柔性直流电压高低偏差的平均值，UdcnH1表示柔性直流电压的最高电压阈值，UdcnL1表示柔性直流电压的最低电压阈值，Kurefn表示用于保证电压偏差斜率协调控制器的稳态控制的取值。
8.根据权利要求1所述的多端柔性直流接口装置的电压控制方法，其特征在于，所述根据比对结果，确定作为实际应用的电压控制器，包括：
根据比对结果中所述多端柔性直流接口装置中各条线路的直流电压切换状况、潮流均衡状况以及馈电母线的设备利用率，确定性能更优的电压控制器作为实际应用的电压控制器。
9.一种多端柔性直流接口装置的电压控制装置，其特征在于，包括：建立单元、模拟单元、比对单元和应用单元，其中：
所述建立单元，用于基于预设的二阶电压偏差协调控制器以及预设的电压斜率协调控制器，确定所述多端柔性直流接口装置的混合电压控制器以及单独电压控制器；
所述模拟单元，用于分别模拟应用所述混合电压控制器和所述单独电压控制器，获取所述多端柔性直流接口装置的运行状态；
所述比对单元，用于将所述混合电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态，和所述单独电压控制器控制下的多端柔性直流接口装置的运行状态进行比对；
所述应用单元，用于根据比对结果，确定作为实际应用的电压控制器。
10.根据权利要求9所述的多端柔性直流接口装置的电压控制装置，其特征在于，所述模拟单元，用于所述电压偏差斜率协调控制器，采用以下公式进行对电压控制指令进行修正：
Figure FDA0002289198710000031
其中，Udc_refn表示修正值，Uden表示修正前的多端柔性直流接口装置的柔性直流运行电压，UdcnN表示柔性直流电压高低偏差的平均值，UdcnH1表示柔性直流电压的最高限值，UdcnL1表示柔性直流电压最低限值，Kurefn表示用于保证电压偏差斜率协调控制器的稳态控制的取值。
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