CN111224420B - 一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制方法及系统，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明方法，包括：获取多端柔性直流输电系统换流站系统参数，根据系统参数，确定换流站大扰动后进行自适应下垂控制的条件；当换流站大扰动后满足自适应下垂控制的条件时，根据系统参数，获取自适应下垂控制系数，根据自适应下垂控制系数对换流站进行下垂控制。本发明能够自适应调整下垂系数，避免传统下垂方法在大扰动下出现电压越限问题，同时，能够实现功率合理分配。

Description

一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，并且更具体地，涉及一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制方法及系统。
背景技术
在VSC-MTDC系统中，直流电压偏差是衡量直流系统在大扰动下性能的最重要因素。对于采用固定下垂系数的电压下垂控制策略，下垂控制变换器下垂系数的确定方法通常取决于相应换流器的容量。然而，采用这种传统方法时，下垂控制的换流器可能会造成负载不平衡，直流系统的直流电压可能超过安全范围。
Figure BDA0002233175040000011
β＝Ku/Kp (2)
从公式(1)(2)可以看出，β较小时一旦直流电压偏差较大，控制器允许小的功率偏差，相反如果β较大，当功率变化时，控制器不允许大的直流电压变化，βi为代表虚拟线路的阻抗值，因此母线i的直流电压偏移ΔUi％跟母线i流向虚拟母线n+1的功率Pi，n+1％相关，如公式(3)所示。
Figure BDA0002233175040000012
该式可以简化为
Figure BDA0002233175040000013
其中
Figure BDA0002233175040000014
为换流器i与固定下垂控制策略的系数。
如果在扰动过程中ΔUi％超过了直流电压偏移的限度ξ，那么Pi，n+1为最大的功率Pi，n+1max％。
Figure BDA0002233175040000015
为了将直流电压偏差限制在限度ξ范围内，直流电压偏差较大的换流器的下垂系数应满足
Figure BDA0002233175040000021
下垂系数应该为
Figure BDA0002233175040000022
Figure BDA0002233175040000023
结果表明，自适应电压下垂控制策略转化成成为恒压控制，使直流电压偏差减小到零。然而，可能有多个换流器采用所提出的自适应电压下垂控制策略，这意味着可能有多个换流器在恒压控制模式下工作，在某些情况下会导致功率波动。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制方法，包括：
获取多端柔性直流输电系统换流站系统参数，根据系统参数，确定换流站大扰动后进行自适应下垂控制的条件；
当换流站大扰动后满足自适应下垂控制的条件时，根据系统参数，获取自适应下垂控制系数，根据自适应下垂控制系数对换流站进行下垂控制。
可选的，系统参数包括：
换流站大扰动前下垂系数
Figure BDA0002233175040000024
换流站直流电压偏移ξ、，换流站每一个单元的直流电压偏移ΔUi％和换流站滤波器时间常数Ts；
可选的，Ts的取值为0.05～1，ξ的取值为5％～10％。
可选的，自适应下垂控制的条件定义为s，s具体为：
Figure BDA0002233175040000025
其中，ξ为换流站直流电压偏移ξ和ΔUi％为换流站每一个单元的直流电压偏移。
可选的，自适应下垂控制系数βi_adptive的确定公式如下：
Figure BDA0002233175040000031
其中，ξ为换流站直流电压偏移ξ、ΔUi％为换流站每一个单元的直流电压偏移、
Figure BDA0002233175040000032
为换流站大扰动前下垂系数、Ts为换流站滤波器时间常数和s为自适应下垂控制的条件。
本发明还提出了一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制系统，所述系统包括：
参数获取模块，获取多端柔性直流输电系统换流站系统参数，根据系统参数，确定换流站大扰动后进行自适应下垂控制的条件；
控制模块，当换流站大扰动后满足自适应下垂控制的条件时，根据系统参数，获取自适应下垂控制系数，根据自适应下垂控制系数对换流站进行下垂控制。
可选的，系统参数包括：
换流站大扰动前下垂系数
Figure BDA0002233175040000033
换流站直流电压偏移ξ、，换流站每一个单元的直流电压偏移ΔUi％和换流站滤波器时间常数Ts；
可选的，Ts的取值为0.05～1，ξ的取值为5％～10％。
可选的，参数获取模块，用于确定自适应下垂控制的条件s，s具体为：
Figure BDA0002233175040000034
其中，ξ为换流站直流电压偏移ξ和ΔUi％为换流站每一个单元的直流电压偏移。
可选的，控制模块，用于确定自适应下垂控制系数βi_adptive，确定公式如下：
Figure BDA0002233175040000035
其中，ξ为换流站直流电压偏移ξ、ΔUi％为换流站每一个单元的直流电压偏移、
Figure BDA0002233175040000036
为换流站大扰动前下垂系数、Ts为换流站滤波器时间常数和s为自适应下垂控制的条件。
本发明能够自适应调整下垂系数，避免传统下垂方法在大扰动下出现电压越限问题，同时，能够实现功率合理分配。
附图说明
图1为本发明一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制方法流程图；
图2为本发明一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制方法，如图1所示，包括：
获取多端柔性直流输电系统换流站系统参数，根据系统参数，确定换流站大扰动后进行自适应下垂控制的条件；
系统参数包括：
换流站大扰动前下垂系数
Figure BDA0002233175040000041
换流站直流电压偏移ξ、，换流站每一个单元的直流电压偏移ΔUi％和换流站滤波器时间常数Ts；
所述Ts的取值为0.05～1，所述ξ的取值为5％～10％。
自适应下垂控制的条件定义为s，s具体为：
Figure BDA0002233175040000051
当换流站大扰动后满足自适应下垂控制的条件时，根据系统参数，获取自适应下垂控制系数，根据自适应下垂控制系数对换流站进行下垂控制，确定公式如下：
Figure BDA0002233175040000052
本发明还提出了一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制系统200，如图2所示，包括：
参数获取模块201，获取多端柔性直流输电系统换流站系统参数，根据系统参数，确定换流站大扰动后进行自适应下垂控制的条件；
系统参数包括：
换流站大扰动前下垂系数
Figure BDA0002233175040000053
换流站直流电压偏移ξ、，换流站每一个单元的直流电压偏移ΔUi％和换流站滤波器时间常数Ts；
所述Ts的取值为0.05～1，所述ξ的取值为5％～10％；
参数获取模块201，用于确定自适应下垂控制的条件s，s具体为：
Figure BDA0002233175040000054
控制模块202，当换流站大扰动后满足自适应下垂控制的条件时，根据系统参数，获取自适应下垂控制系数，根据自适应下垂控制系数对换流站进行下垂控制；
控制模块202，用于确定自适应下垂控制系数βi_adptive，确定公式如下：
Figure BDA0002233175040000055
本发明能够自适应调整下垂系数，避免传统下垂方法在大扰动下出现电压越限问题，同时，能够实现功率合理分配。

Claims (8)

1.一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制方法，所述方法包括：
获取多端柔性直流输电系统换流站系统参数，根据系统参数，确定换流站大扰动后进行自适应下垂控制的条件；
当换流站大扰动后满足自适应下垂控制的条件时，根据系统参数，获取自适应下垂控制系数，根据自适应下垂控制系数对换流站进行下垂控制；
所述自适应下垂控制系数βi_adptive的确定公式如下：
Figure FDA0003822940070000011
其中，ξ为换流站直流电压偏移ξ、ΔUi％为换流站每一个单元的直流电压偏移、
Figure FDA0003822940070000012
为换流站大扰动前下垂系数、Ts为换流站滤波器时间常数和s为自适应下垂控制的条件。
2.根据权利要求1所述的方法，所述的系统参数包括：
换流站大扰动前下垂系数
Figure FDA0003822940070000013
换流站直流电压偏移ξ，换流站每一个单元的直流电压偏移ΔUi％和换流站滤波器时间常数Ts。
3.根据权利要求2所述的方法，所述的Ts的取值为0.05～1，所述的ξ的取值为5％～10％。
4.根据权利要求1所述的方法，所述的自适应下垂控制的条件定义为s，s具体为：
Figure FDA0003822940070000014
其中，ξ为换流站直流电压偏移ξ和ΔUi％为换流站每一个单元的直流电压偏移。
5.一种用于换流站大扰动后自适应的下垂控制系统，所述系统包括：
参数获取模块，获取多端柔性直流输电系统换流站系统参数，根据系统参数，确定换流站大扰动后进行自适应下垂控制的条件；
控制模块，当换流站大扰动后满足自适应下垂控制的条件时，根据系统参数，获取自适应下垂控制系数，根据自适应下垂控制系数对换流站进行下垂控制；
所述控制模块，用于确定自适应下垂控制系数βi_adptive，确定公式如下：
Figure FDA0003822940070000021
其中，ξ为换流站直流电压偏移ξ、ΔUi％为换流站每一个单元的直流电压偏移、
Figure FDA0003822940070000022
为换流站大扰动前下垂系数、Ts为换流站滤波器时间常数和s为自适应下垂控制的条件。
6.根据权利要求5所述的系统，所述的系统参数包括：
换流站大扰动前下垂系数
Figure FDA0003822940070000023
换流站直流电压偏移ξ，换流站每一个单元的直流电压偏移ΔUi％和换流站滤波器时间常数Ts。
7.根据权利要求5所述的系统，所述的Ts的取值为0.05～1，所述的ξ的取值为5％～10％。
8.根据权利要求5所述的系统，所述的参数获取模块，用于确定自适应下垂控制的条件s，s具体为：
Figure FDA0003822940070000024
其中，ξ为换流站直流电压偏移ξ和ΔUi％为换流站每一个单元的直流电压偏移。
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