CN111786402B - 柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置 - Google Patents

柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111786402B
CN111786402B CN202010709943.7A CN202010709943A CN111786402B CN 111786402 B CN111786402 B CN 111786402B CN 202010709943 A CN202010709943 A CN 202010709943A CN 111786402 B CN111786402 B CN 111786402B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching
constraint
converter
flexible 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
Application number
CN202010709943.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111786402A (zh
Inventor
徐曼
杜延菱
张瑞芳
刘海涛
吴林林
王冠楠
刘辉
王潇
邓晓洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
North China Electric Power Research Institute Co Ltd
State Grid Jibei Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jibei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
North China Electric Power Research Institute Co Ltd
State Grid Jibei Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jibei Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, North China Electric Power Research Institute Co Ltd, State Grid Jibei Electric Power Co Ltd, Electric Power Research Institute of State Grid Jibei Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202010709943.7A priority Critical patent/CN111786402B/zh
Publication of CN111786402A publication Critical patent/CN111786402A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111786402B publication Critical patent/CN111786402B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • 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
    • H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
    • 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
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • 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
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation
    • 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]

Abstract

本发明提供一种柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置，该方法包括：获取切换前后换流站安全稳态运行区域；以切换前后换流站安全稳态运行区域为约束，以切换前后新能源集群并网点稳态电压尽可能接近、孤岛模式下动态无功安全裕度最大为目标，建立切换策略数学模型；求解所述切换策略数学模型得到可控电气量的控制目标值；根据所述控制目标值控制对应的可控电气量后进行模式切换，可使得模式切换前后并网点状态最为接近、孤岛模式的动态无功安全裕度较大、系统运行在交直流混联模式的可行域内，有助于实现控制模式的平滑切换，防止暂态过程损坏新能源集群和柔直换流站。

Description

柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置
技术领域
本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置。
背景技术
可再生能源柔性直流(VSC-HVDC)电网的送端系统(新能源集群+送端柔直换流站)一般情况下的运行状态为孤岛运行模式，即送端换流站采用定交流电压/定频率的控制(VF控制)，为送端交流孤网提供电压和频率参考，而在以下两种情况时，送端系统需要从孤岛运行模式切换到交直流混联模式(即一部分新能源场站出力汇集后通过交流升压变直接与交流大电网相连，另一部分场站出力汇集后仍通过柔直送出)：
(1)新能源场站出力较大时，柔直换流站容量无法承受新能源出力，这时部分新能源场站出力需要通过与交流大电网相连来送出；
(2)当受端负荷较大，新能源场站出力不足以满足负荷需求时，需要通过交流大电网向新能源并网点提供有功支撑。
当送端系统从孤岛运行方式切换到交直流混联运行方式时，送端柔直换流站由VF控制切换到定有功功率/定无功功率控制(PQ控制)，送端系统无功电压控制(AVC)策略由孤岛模式切换到交直流混联模式。
但是，如果切换前孤岛模式下并网点的稳态电压值与切换后交直流混联模式下并网点的稳态电压值相差较大，则不能实现平滑切换，可能会在暂态过程损坏新能源集群和柔直换流站。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置、电子设备以及计算机可读存储介质，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，提供一种柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法，包括：
获取切换前后换流站安全稳态运行区域；
以切换前后换流站安全稳态运行区域为约束，以切换前后新能源集群并网点稳态电压尽可能接近、孤岛模式下动态无功安全裕度最大为目标，建立切换策略数学模型；
求解所述切换策略数学模型得到可控电气量的控制目标值；
根据所述控制目标值控制对应的可控电气量后进行模式切换。
进一步地，所述获取切换前后换流站安全稳态运行区域，包括：
基于柔直换流站容量约束、柔直换流变容量约束、柔直换流站交流电流约束、柔直换流站直流电流约束、柔直变流器调制比约束、换流变变比约束、切换后的交流升压变变比约束、系统电压约束、新能源场站运行范围约束、系统潮流方程约束获取切换前后换流站安全稳态运行区域。
进一步地，所述可控电气量包括：新能源场站的无功总出力、换流站并网点流过的功率、换流变变比以及交流升压变变比。
进一步地，求解所述切换策略数学模型得到各可控电气量的控制目标值时采用的是遗传算法。
第二方面，提供一种柔性直流输电系统无功电压控制模式切换装置，包括：
安全稳态运行区域获取模块，获取切换前后换流站安全稳态运行区域；
建模模块，以切换前后换流站安全稳态运行区域为约束，以切换前后新能源集群并网点稳态电压尽可能接近、孤岛模式下动态无功安全裕度最大为目标，建立切换策略数学模型；
求解模块，求解所述切换策略数学模型得到可控电气量的控制目标值；
控制切换模块，根据所述控制目标值控制对应的可控电气量后进行模式切换。
进一步地，所述安全稳态运行区域获取模块包括：
安全稳态运行区域获取单元，基于柔直换流站容量约束、柔直换流变容量约束、柔直换流站交流电流约束、柔直换流站直流电流约束、柔直变流器调制比约束、换流变变比约束、切换后的交流升压变变比约束、系统电压约束、新能源场站运行范围约束、系统潮流方程约束获取切换前后换流站安全稳态运行区域。
进一步地，所述可控电气量包括：新能源场站的无功总出力、换流站并网点流过的功率、换流变变比以及交流升压变变比。
进一步地，求解所述切换策略数学模型得到各可控电气量的控制目标值时采用的是遗传算法。
第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法的步骤。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法的步骤。
本发明提供的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置，该方法包括：获取切换前后换流站安全稳态运行区域；以切换前后换流站安全稳态运行区域为约束，以切换前后新能源集群并网点稳态电压尽可能接近、孤岛模式下动态无功安全裕度最大为目标，建立切换策略数学模型；求解所述切换策略数学模型得到可控电气量的控制目标值；根据所述控制目标值控制对应的可控电气量后进行模式切换。通过采用上述技术方案，以切换前后运行状态变化最小为目标，提出了孤岛模式转直流混联模式的新能源集群经柔性直流送出无功电压控制模式切换技术，可使得模式切换前后并网点状态最为接近、孤岛模式的动态无功安全裕度较大、系统运行在交直流混联模式的可行域内，有助于实现控制模式的平滑切换，防止暂态过程损坏新能源集群和柔直换流站。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为柔性直流输电系统的架构图；
图2是本发明实施例中的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法的流程示意图；
图3示出了本发明实施例中的孤网模式换流站安全稳定运行区域；
图4示出了本发明实施例中的交直流混联模式换流站完全稳定运行区域；
图5示出了利用本发明实施例中的无功电压控制模式切换方法切换前后系统运行点调整示意图；
图6示出了本发明实施例中的切换前网络拓扑图；
图7示出了本发明实施例中的切换后网络拓扑图；
图8示出了利用本发明实施例无功电压控制模式切换方法之前和之后并网点电压对比；
图9示出了利用本发明实施例无功电压控制模式切换方法之前和之后换流站安全裕度对比；
图10是本发明实施例中的无功电压控制模式切换装置的结构框图；
图11为本发明实施例电子设备的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明提供的新能源集群经柔性直流送出无功电压控制模式切换技术的目的是针对新能源集群经柔性直流送出系统从孤岛运行模式切换到交直流混联模式，将切换前孤岛模式下并网点的状态尽可能地拉近到切换后交直流混联模式下并网点的状态，即尽可能地拉近切换前后并网点的稳态电压值，从而能够使得切换过程更加平滑，减轻暂态过程对新能源集群和柔直换流站可能带来的损坏，适于可再生能源柔性直流(VSC-HVDC)电网工程，电网工程送端包括多个换流站，每个换流站接入一批新能源电站，每个换流站交流侧母线及其所连接的新能源场站形成一个交流孤网。
具体地，以切换前后换流站安全稳态运行区域为约束，以切换前后新能源集群并网点电压稳态电压尽可能接近、孤岛模式下动态无功安全裕度最大为目标，建立切换策略优化模型并求解，得到切换前各可控电气量的控制目标值，并以此对各电气量进行调整，使得控制模式切换前后并网点状态最为接近、孤岛模式的动态无功安全裕度较大、系统运行在交直流混联模式的可行域内，有助于实现控制模式的平滑切换。
本发明实施例所提供的无功电压控制模式切换方法适于柔性直流输电系统，其系统结构如图1所示，切换前如图1中A点断开，即系统运行于孤岛送出模式，切换后如图1中A点闭合，即系统运行于交直流混联模式。
图2是本发明实施例中的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法的流程示意图；如图2所示，该柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法可以包括以下内容：
步骤S100：获取切换前后换流站安全稳态运行区域；
换流站的安全稳态运行区域是满足换流站容量约束、电压电流约束等约束的系统运行点的集合，当换流站运行点处于安全稳态运行区域内时，才能够保证系统安全。
步骤S200：以切换前后换流站安全稳态运行区域为约束，以切换前后新能源集群并网点稳态电压尽可能接近、孤岛模式下动态无功安全裕度最大为目标，建立切换策略数学模型；
步骤S300：求解所述切换策略数学模型得到可控电气量的控制目标值；
具体地，可控电气量包括：新能源场站的无功总出力Qs、换流站并网点流过的功率Pcc+jQcc、换流变变比k以及交流升压变变比kc等。
步骤S400：根据所述控制目标值控制对应的可控电气量后进行模式切换。
具体地，根据所述控制目标值对可控电气量施加控制，完成切换前运行点调整，调整结束后执行送端系统运行模式切换。
通过采用上述技术方案，以切换前后运行状态变化最小为目标，提出了孤岛模式转直流混联模式的新能源集群经柔性直流送出无功电压控制模式切换技术，可使得模式切换前后并网点状态最为接近、孤岛模式的动态无功安全裕度较大、系统运行在交直流混联模式的可行域内，有助于实现控制模式的平滑切换，防止暂态过程损坏新能源集群和柔直换流站。
在一个可选的实施例中，求解所述切换策略数学模型得到各可控电气量的控制目标值时采用的是遗传算法。
其中，通过采用遗传算法，能够快速有效求解切换策略数学模型得到最优解。
在一个可选的实施例中，获取切换前后换流站安全稳态运行区域包括：
基于柔直换流站容量约束、柔直换流变容量约束、柔直换流站交流电流约束、柔直换流站直流电流约束、柔直变流器调制比约束、换流变变比约束、交流升压变变比约束(切换后)、系统电压约束、新能源场站运行范围约束、系统潮流方程约束获取切换前后换流站安全稳态运行区域。
具体地，换流站安全稳态运行区域一般刻画在横坐标为有功、纵坐标为无功的二维平面，由柔直换流站和换流变容量约束、柔直换流站交流和直流电流约束、柔直变流器调制比约束、换流变变比约束、系统电压约束、新能源场站运行范围约束、潮流方程等约束条件取交集而得，图3示出了本发明实施例中的孤网模式换流站安全稳定运行区域。
假设某一时刻柔直换流站交流母线电压Upcc已知，流入换流站的功率为Pcc+jQcc，则新能源-柔直系统运行范围应满足以下约束：
a.柔直换流站容量约束：
Figure BDA0002596173560000061
式中，SccN为MMC换流站额定容量。
b.柔直换流变容量约束：
Figure BDA0002596173560000062
式中，SvN为换流变额定容量，Pv为流入换流变有功，Qv为流入换流变无功。
c.柔直换流站交流电流约束：
Figure BDA0002596173560000071
式中，IccN为MMC换流站额定电流，k为换流变变比。
d.柔直换流站直流电流约束：
Figure BDA0002596173560000072
式中，Idcmax为换流站最大直流电流，UdcN为直流侧额定电压。
e.柔直变流器调制比约束：
Figure BDA0002596173560000073
上式中，m为柔直变流器调制比，mmin、mmax为最小、最大调制比；由于张北柔直采用三次谐波注入方式，mmax最大可为1.15，μ为直流电压利用率，经典值为0.866，Udc为直流母线电压，在计算中可以取直流侧额定电压UdcN，U△为换流站电压。
f.换流变变比约束：
kmin≤k≤kmax (6)
式中，k、kmin、kmax分别为换流变变比、变比最小值和最大值。
g.系统电压约束：
Umin≤Us,Upcc,Uv≤Umax (7)
式中，Umin、Umax分别为系统电压最小值和最大值，一般取0.97和1.07；Us为等效功率源电压；Uv为换流变电压。
h.新能源场站运行范围约束：
Figure BDA0002596173560000074
上式中，Qs、Qsmin、Qsmax分别为新能源场站总无功出力、总无功出力最小值、总无功出力最大值。Ps、Psmin、Psmax分别为新能源场站总有功出力、总有功出力最小值、总有功出力最大值。这是因为新能源场站的有功容量以及无功补偿配置都是有限的。
i.系统潮流方程约束：
Figure BDA0002596173560000081
Figure BDA0002596173560000082
Pi、Qi分别表示节点i的注入有功功率和无功功率，Ui表示节点i的电压值，Gij、Bij表示节点i和节点j之间的支路电导和支路电纳，θij表示节点i和节点j的相角差。安全稳态运行区域即满足式(1)～(10)约束的功率点(Pcc,Qcc)的集合，如图2所示。
另外，换流站动态无功裕度FQ定义为当前有功功率切面下，换流站运行点到安全稳态运行边界的最短距离：
FQ＝min{dQ1,dQ2} (11)
(2)切换后交直流混联模式换流站安全稳定运行区域
交直流混联模式下的换流站安全稳态运行区域的约束与孤岛模式下安全稳态运行区域的约束均包括潮流方程约束、调制比约束、电压约束等，如式(1)～(10)，二者的差别在于由图1中网络拓扑差别引起的潮流方程的参数的不同，具体地，Gij、Bij以及θij不同，及增加交流升压变压器变比约束。安全稳态运行区域即满足约束的功率点(Pcc,Qcc)的集合，如图4所示。
在一个可选的实施例中，建立切换策略数学模型的过程包括以下内容：
(1)目标函数
切换方法的主要目标是保证切换前后，孤岛模式下的并网点稳态电压Upccdc与交直流混联模式的并网点稳态电压Upccac尽可能接近，如式(12)所示。
F1＝|Upccdc-Upccac| (12)
执行控制切换前需要在切换前进行电气量的调整，对可控变量进行控制，需要调整新能源场站的无功总出力Qs、换流站并网点流过的功率Pcc+jQcc、换流变变比k以及交流升压变变比kc等，而新能源场站的无功总出力Qs、换流站并网点流过的功率Pcc+jQcc、换流变变比k会对孤岛系统的动态无功裕度造成影响，因此切换策略的目标函数还应该包括使得孤岛模式下动态无功裕度FQ(式(11))最大：
F2＝FQ (13)
因此，切换策略总的目标函数可以表示为式(14)，其中β为权重系数。在本切换策略中，β应大于0.5，以保证F1目标函数权重更大。
max F＝-βF1+(1-β)F2 (14)
(2)约束条件
在切换策略中，要考虑切换前和切换后的系统安全稳态运行的约束条件。
切换前，系统处于孤岛模式下，应满足孤岛模式下，系统安全稳态约束条件：
Figure BDA0002596173560000091
使系统运行在图3所示运行区域内。
切换后，系统处于交直流混联模式下，应满足交直流混联模式下，系统安全稳态约束条件：
Figure BDA0002596173560000101
和切换前约束条件相比，区别主要在于潮流方程参数不同以及增加交流升压变压器变比约束，即kc，使系统运行在图4所示运行区域内。
(3)模型求解
所建优化模型可采用遗传算法求解，从而得到切换前各可控电气量的控制目标值，包括新能源场站的无功总出力Qs、换流站并网点流过的功率Pcc+jQcc、换流变变比k以及交流升压变变比kc等。
值得说明的是，对可控电气量进行调整后，系统功率运行点随之调整，可在孤岛运行模式下尽可能地拉近切换前后并网点的稳态电压值，从而能够使得切换过程更加平滑，减小暂态过程。图5即为系统运行点调整示意图。
完成系统运行点调整后，执行送端系统控制模式切换，开始执行交直流混联模式下的送端系统AVC控制。
针对拓扑图6和图7，基于本发明所提切换方法，对于不同新能源出力水平进行切换策略仿真，权重系数β取0.8。仿真结果如图8、图9所示。算例表明，所提优化方法给出了从孤岛模式切换到交直流混联模式前应该调整的新能源场站的无功总出力Qs、换流站并网点流过的功率Pcc+jQcc、换流变变比k以及交流升压变变比kc等，牺牲了部分的换流站安全裕度，得到更为接近的并网点电压值。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种柔性直流输电系统无功电压控制模式切换装置，可以用于实现上述实施例所描述的方法，如下面的实施例所述。由于柔性直流输电系统无功电压控制模式切换装置解决问题的原理与上述方法相似，因此柔性直流输电系统无功电压控制模式切换装置的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图10是本发明实施例中的无功电压控制模式切换装置的结构框图。如图10所示，该无功电压控制模式切换装置具体包括：安全稳态运行区域获取模块10、建模模块20、求解模块30以及控制切换模块40。
安全稳态运行区域获取模块10获取切换前后换流站安全稳态运行区域；
建模模块20以切换前后换流站安全稳态运行区域为约束，以切换前后新能源集群并网点稳态电压尽可能接近、孤岛模式下动态无功安全裕度最大为目标，建立切换策略数学模型；
求解模块30求解所述切换策略数学模型得到可控电气量的控制目标值；
控制切换模块40根据所述控制目标值控制对应的可控电气量后进行模式切换。
通过采用上述技术方案，以切换前后运行状态变化最小为目标，提出了孤岛模式转直流混联模式的新能源集群经柔性直流送出无功电压控制模式切换技术，可使得模式切换前后并网点状态最为接近、孤岛模式的动态无功安全裕度较大、系统运行在交直流混联模式的可行域内，有助于实现控制模式的平滑切换，防止暂态过程损坏新能源集群和柔直换流站。
在一个可选的实施例中，安全稳态运行区域获取模块包括：安全稳态运行区域获取单元，基于柔直换流站容量约束、柔直换流变容量约束、柔直换流站交流电流约束、柔直换流站直流电流约束、柔直变流器调制比约束、换流变变比约束、系统电压约束、新能源场站运行范围约束、系统潮流方程约束获取切换前后换流站安全稳态运行区域。
在一个可选的实施例中，可控电气量包括：新能源场站的无功总出力、换流站并网点流过的功率、换流变变比以及交流升压变变比。
在一个可选的实施例中，求解所述切换策略数学模型得到各可控电气量的控制目标值时采用的是遗传算法。
上述实施例阐明的装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为电子设备，具体的，电子设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
在一个典型的实例中电子设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法的步骤。
下面参考图11，其示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备600的结构示意图。
如图11所示，电子设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603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。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。
特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法的步骤。
在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，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。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法，其特征在于，控制模式切换前为孤岛模式，切换后为交直流混联模式，所述切换方法包括：
获取切换前后换流站安全稳态运行区域；
以切换前后换流站安全稳态运行区域为约束，以切换前后新能源集群并网点稳态电压尽可能接近、孤岛模式下动态无功安全裕度最大为目标，建立切换策略数学模型；
求解所述切换策略数学模型得到可控电气量的控制目标值；
根据所述控制目标值控制对应的可控电气量后进行模式切换；
其中，所述可控电气量包括：新能源场站的无功总出力、换流站并网点流过的功率、换流变变比以及交流升压变变比。
2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法，其特征在于，所述获取切换前后换流站安全稳态运行区域，包括：
基于柔直换流站容量约束、柔直换流变容量约束、柔直换流站交流电流约束、柔直换流站直流电流约束、柔直变流器调制比约束、换流变变比约束、切换后的交流升压变变比约束、系统电压约束、新能源场站运行范围约束、系统潮流方程约束获取切换前后换流站安全稳态运行区域。
3.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法，其特征在于，求解所述切换策略数学模型得到各可控电气量的控制目标值时采用的是遗传算法。
4.一种柔性直流输电系统无功电压控制模式切换装置，其特征在于，控制模式切换前为孤岛模式，切换后为交直流混联模式，所述切换装置包括：
安全稳态运行区域获取模块，获取切换前后换流站安全稳态运行区域；
建模模块，以切换前后换流站安全稳态运行区域为约束，以切换前后新能源集群并网点稳态电压尽可能接近、孤岛模式下动态无功安全裕度最大为目标，建立切换策略数学模型；
求解模块，求解所述切换策略数学模型得到可控电气量的控制目标值；
控制切换模块，根据所述控制目标值控制对应的可控电气量后进行模式切换；
其中，所述可控电气量包括：新能源场站的无功总出力、换流站并网点流过的功率、换流变变比以及交流升压变变比。
5.根据权利要求4所述的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换装置，其特征在于，所述安全稳态运行区域获取模块包括：
安全稳态运行区域获取单元，基于柔直换流站容量约束、柔直换流变容量约束、柔直换流站交流电流约束、柔直换流站直流电流约束、柔直变流器调制比约束、换流变变比约束、切换后的交流升压变变比约束、系统电压约束、新能源场站运行范围约束、系统潮流方程约束获取切换前后换流站安全稳态运行区域。
6.根据权利要求4所述的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换装置，其特征在于，求解所述切换策略数学模型得到各可控电气量的控制目标值时采用的是遗传算法。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至3任一项所述的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述的柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法的步骤。
CN202010709943.7A 2020-07-22 2020-07-22 柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置 Active CN111786402B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010709943.7A CN111786402B (zh) 2020-07-22 2020-07-22 柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010709943.7A CN111786402B (zh) 2020-07-22 2020-07-22 柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111786402A CN111786402A (zh) 2020-10-16
CN111786402B true CN111786402B (zh) 2022-04-05

Family

ID=72763772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010709943.7A Active CN111786402B (zh) 2020-07-22 2020-07-22 柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111786402B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103414182A (zh) * 2013-06-04 2013-11-27 南方电网科学研究院有限责任公司 一种柔性直流输电系统从并列转为孤岛运行的平滑切换方法
CN103514281A (zh) * 2013-09-29 2014-01-15 国家电网公司 一种基于wams动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统
DE102013207255A1 (de) * 2013-04-22 2014-10-23 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz
CN104319816A (zh) * 2014-11-17 2015-01-28 合肥工业大学 一种光储交直流混合微电网系统及其控制方法
CN104795843A (zh) * 2015-05-12 2015-07-22 刘冬明 一种具有电压稳定装置的并网风电系统及其控制方法
CN110401201A (zh) * 2019-08-14 2019-11-01 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 无功功率的配置方法、计算机设备以及可读存储介质

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE514826C2 (sv) * 1994-10-13 2001-04-30 Abb Ab Förfarande och anordning för styrning av en seriekompenserad strömriktarstation
SE9403486L (sv) * 1994-10-13 1996-04-14 Asea Brown Boveri Förfarande och anordning för styrning av en anläggning för överföring av högspänd likström
CN109698514B (zh) * 2017-10-24 2022-07-22 南京南瑞继保电气有限公司 一种换流器控制方法及装置
US20190245343A1 (en) * 2018-02-02 2019-08-08 S&C Electric Company Method to detect utility disturbance and fault direction
CN109787297B (zh) * 2018-12-22 2022-07-08 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种考虑暂态特性的特高压直流送端电网无功优化方法
CN109802399B (zh) * 2019-01-24 2020-07-07 重庆大学 特高压直流换流站动态无功优化方法
CN110198033B (zh) * 2019-04-23 2021-06-29 华北电力科学研究院有限责任公司 柔性直流送端新能源孤网无功电压控制方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013207255A1 (de) * 2013-04-22 2014-10-23 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz
CN103414182A (zh) * 2013-06-04 2013-11-27 南方电网科学研究院有限责任公司 一种柔性直流输电系统从并列转为孤岛运行的平滑切换方法
CN103514281A (zh) * 2013-09-29 2014-01-15 国家电网公司 一种基于wams动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统
CN104319816A (zh) * 2014-11-17 2015-01-28 合肥工业大学 一种光储交直流混合微电网系统及其控制方法
CN104795843A (zh) * 2015-05-12 2015-07-22 刘冬明 一种具有电压稳定装置的并网风电系统及其控制方法
CN110401201A (zh) * 2019-08-14 2019-11-01 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 无功功率的配置方法、计算机设备以及可读存储介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Comprehensive Voltage Control Strategy for New Energy Isolated Island System Aggregated by VSC-HVDC;Linlin Wu et al;《2018 International Conference on Power System Technology (POWERCON)》;20190107;2129-2134 *
新能源集群经柔直送出孤岛系统电压优化控制策略;吴林林等;《全球能源互联网》;20180331;第1卷(第2期);112-119 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111786402A (zh) 2020-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9640997B2 (en) Power system stabilization using distributed inverters
CN111817326B (zh) 一种交流微网孤岛模式下的分散式储能soc控制及整合方法
CN111786376B (zh) 直流微电网的控制方法、装置、终端及存储介质
Carpinelli et al. Exponential weighted method and a compromise programming method for multi-objective operation of plug-in vehicle aggregators in microgrids
CN111431219A (zh) 一种基于下垂控制的微网无功功率精确分配方法
CN103999339A (zh) 按照三角形配置的变流器
Pérez-Guzmán et al. Recent advances of predictive control in power converters
Li et al. An adaptive coordinated optimal control method for parallel bidirectional power converters in AC/DC hybrid microgrid
Bayhan et al. Model predictive droop control of distributed generation inverters in islanded AC microgrid
Sahoo et al. Complex dual-tree wavelet transform and unified power management based control architecture for hybrid wind power system
Irnawan et al. A droop line tracking control for multi-terminal VSC-HVDC transmission system
Shivam et al. Robust decentralized control for effective load sharing and bus voltage regulation of DC microgrid based on optimal droop parameters
CN113659611A (zh) 一种并网模式下虚拟同步发电机虚拟惯量的控制方法
CN111786402B (zh) 柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置
CN115663872A (zh) 一种m3c换流器桥臂间均压环流控制方法、系统、装置及介质
Seth et al. Plant integrated proportional integrating based control design for electric vehicle charger
Jain et al. A frequency shifter-based simple control for solar PV grid-interfaced system
CN110311408A (zh) 一种基于填充函数算法的新型逆变器参数优化方法
Cheng et al. Power factor adjustment and input current distortion mitigation for three‐phase unidirectional rectifier
CN117498474A (zh) 交直流微网群的分布式主从协调控制方法及系统
US11628732B2 (en) Controllers, devices, and methods for performing power quality control using direct current fast charging devices
CN117353338B (zh) 一种基于m3c的虚拟同步机主动支撑控制系统和装置
CN112886606B (zh) 考虑阀侧调控的混合无功补偿方法、装置、设备及介质
Sen et al. Active power control of DPC based operation of three phase inverter under stand-alone mode
US20230402936A1 (en) Solid state transformer controller

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