CN111864783A - 一种直流短路故障穿越控制方法及相关装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种直流短路故障穿越控制方法及相关装置，包括分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量及其稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；若功率转带工况类型为自销纳工况，则控制非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；若功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过非故障极中孤岛侧换流站与风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。该方法能够有效降低故障影响范围，维持孤岛系统的功率平衡。

Description

一种直流短路故障穿越控制方法及相关装置
技术领域
本申请涉及柔性直流输电技术领域，特别涉及一种方法；还涉及一种装置、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
由于海上小岛、城市中心等孤岛电网负荷用电量的增加，孤岛配套电源难以满足岛内日益增长的用电需求。基于模块化多电平换流站的柔性直流输电系统(ModularMultilevel Converter based High Voltage Direct Current，MMC-HVDC)采用全控型电力电子器件，可以实现器件的自主关断，具有有功和无功独立控制、动态补偿交流无功缺额和支撑交流电压等优点，具备向无源孤岛供电的能力，因此，MMC-HVDC孤岛供电具有广阔的工程应用前景。
目前，采用传统电流矢量控制的MMC-HVDC在孤岛运行方式下存在响应性和稳定性不佳的问题，一旦发生故障，孤岛系统的稳定运行将面临巨大风险。针对上述问题，目前存在一种满足孤岛运行要求的双闭环结构MMC控制器，该控制器响应速度快且可以抑制故障电流，但是需在交流出口处增添无功补偿设备以提供交流电压支撑。另外，为了弥补了孤岛运行方式下采用常规V/F控制器容易发生换流站交流短路跳闸的缺陷，目前存在的一种技术手段是在电压外环的基础上引入电流限制环节，从而抑制孤岛系统的短路过流。此外，针对MMC-HVDC在联网和孤岛运行状态间的相互转换控制策略，主要包括无需切换的下垂控制策略，该下垂控制策略实现了MMC-HVDC联网与孤岛运行方式之间的平滑转换，但无法在孤岛运行状态下再次承受短路故障；以及MMC-HVDC联网与孤岛运行的通用控制策略，通过对频率指令值和内环电流控制器限幅来达到提高孤岛系统的故障穿越能力的目的。
然而，上述的各控制策略均是从换流站本身的角度出发来提高孤岛系统的运行稳定性，没有考虑系统内多样化配套设备之间的协调配合，尤其对直流短路故障穿越方面的研究尚属空白。有鉴于此，提供一种直流短路故障穿越的控制方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种直流短路故障穿越控制方法，能够有效降低故障影响范围，维持孤岛系统的功率平衡。本申请的另一个目的是提供一种直流短路故障穿越控制装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种直流短路故障穿越控制方法，包括：
分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；
基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；
若所述功率转带工况类型为自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；
若所述功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站与所述风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。
可选的，所述基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型，包括：
判断非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率是否满足Sn-Ph≥ΔP；其中，Sn为所述非故障极中孤岛侧换流站的额定容量，Ph为所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率，ΔP为故障切除后系统的功率缺额；
若满足，则所述功率转带工况类型为自销纳工况；
若不满，则所述功率转带工况类型为非自销纳工况。
可选的，所述控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率，包括：
将故障极中孤岛侧换流站的控制方式由虚拟同步控制切换为定电容电压和交流电压控制；
设置所述非故障极中孤岛侧换流站的有功功率参考值为不平衡功率与稳态功率参考值的叠加。
可选的，所述控制风电场增载运行，包括：
计算所述风电场的增载量；
将所述增载量发送至所述风电场，以使所述风电场基于所述增载量计算得到所述风电场增载后的输出功率以及系统稳定时刻的减载水平d′％，并基于所述输出功率以及d′％减载曲线运行。
可选的，所述基于所述增载量计算得到所述风电场增载后的输出功率以及系统稳定时刻的减载水平d′％，包括：
依据P′-P0＝ΔPWF与
Figure RE-GDA0002660452110000031
计算得到所述风电场增载后的输出功率以及系统稳定时刻的减载水平d′％；
其中，P0为风电场稳态运行时输出的功率，P′为风电场增载后的输出功率；PMPPT为当前风速下风电场能够输出的最大功率。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种直流短路故障穿越控制装置，包括：
故障切除模块，用于分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；
工况确定模块，用于基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；
第一控制模块，用于若所述功率转带工况类型为自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；
第二控制模块，用于若所述功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站与所述风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。
可选的，所述工况确定模块具体用于判断非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率是否满足Sn-Ph≥ΔP；其中，Sn为所述非故障极中孤岛侧换流站的额定容量，Ph为所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率，ΔP为故障切除后系统的功率缺额；若满足，则所述功率转带工况类型为自销纳工况；若不满，则所述功率转带工况类型为非自销纳工况。
可选的，所述第一控制模块包括：
控制方式切换单元，用于将故障极中孤岛侧换流站的控制方式由虚拟同步控制切换为定电容电压和交流电压控制；
功率参考值设置单元，用于设置所述非故障极中孤岛侧换流站的有功功率参考值为不平衡功率与稳态功率参考值的叠加。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种直流短路故障穿越控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述的直流短路故障穿越控制方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的直流短路故障穿越控制方法的步骤。
本申请所提供的直流短路故障穿越控制方法，包括：分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；若所述功率转带工况类型为自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；若所述功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站与所述风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。
可见，本申请所提供的直流短路故障穿越控制方法，综合考虑了双极换流站灵活的运行方式、直流断路器的故障清除能力和风电场的快速响应能力，并将不平衡功率的分配划分为自消纳和非自销纳两种工况。针对自销纳工况，使非故障极中孤岛侧换流站完全转带孤岛系统功率缺额，从而降低故障影响范围；针对非自消纳工况，非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态以减轻孤岛侧调节压力，并通过换流站与风电场的协调配合维持孤岛系统的功率平衡，实现直流短路故障穿越。
本申请所提供的直流短路故障穿越控制装置、设备以及计算机可读存储介质均具有上述技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
图1为本申请实施例所提供的一种直流短路故障穿越控制方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种MMC-HVDC孤岛供电系统的结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种虚拟同步控制框图；
图4a为自消纳工况功率转带示意图；
图4b为非自消纳工况功率转带示意图；
图5为故障极中换流站的控制切换示意图；
图6为非故障极中换流站的控制切换示意图；
图7为风机增载曲线图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种直流短路故障穿越控制方法，能够有效降低故障影响范围，维持孤岛系统的功率平衡。本申请的另一个核心是提供一种直流短路故障穿越控制装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种直流短路故障穿越控制方法的示意图，参考图1所示，该方法包括：
S101：分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；
具体的，参考图2所示的双极MMC-HVDC孤岛供电系统的结构示意图，本申请所提供的技术方案中，换流站采用对称双极带金属回线的接线方式，其拓扑由正、负极两个半桥型MMC即换流站构成，通过DCCB即直流断路器与直流架空线以及对端进行连接，并配置了NBS即中性母线开关，以实现运行方式的有效切换。孤岛系统内配备基于双馈异步发电机的风电场，与 MMC-HVDC一同向孤岛本地负荷供电。对于图2所示的双极MMC-HVDC孤岛供电系统，稳态时，换流站运行于双极带金属回线单端接地运行方式，当换流站一极发生故障，导致该极无法继续传输功率时，可快速切换至单极带金属回线单端接地运行方式，利用非故障极转带全部或部分故障极功率，从而提高孤岛系统的供电可靠性和运行稳定性。具体而言，当直流保护装置检测到直流短路故障发生后，故障极中孤岛侧直流断路器在预设时间内，如在6ms 内动作从而切断故障电流，并断开相应的中性母线开关，从而双极换流站由双极对称运行转换为单极带金属回线单端接地运行。
此外，双极MMC-HVDC孤岛供电系统中网侧换流站为送端换流站，采用定直流电压和定无功功率控制。孤岛侧换流站为受端换流站，且为改善孤岛系统的运行特性，维持系统的频率和电压稳定，针对孤岛侧换流站本申请采用虚拟同步控制，参考图3所示。虚拟同步控制的本质是令换流站模拟与同步发电机类似的运行特性，在进行功率控制的过程中引入虚拟同步发电机的等效方程，如下：
Figure RE-GDA0002660452110000071
上式中：J为同步机的转子转动惯量；ω0为工频下的额定电角速度；Te为等效电磁转矩；Tm为等效机械转矩；D为等效阻尼系数；θ为电角度；ω为实际电角速度；Pm为等效注入换流站的功率；Pe为换流站等效输出的功率。
采用虚拟同步控制的换流站能维持孤岛供电系统的电压和频率稳定。当系统处于暂态变化时，转动惯量J的存在使换流站在功率交换中具有惯性；阻尼系数D模拟发电机阻尼特性，使换流站对系统的频率震荡具有抑制作用。当系统功率发生震荡引起Pm与Pe不平衡时，在J和D的作用下系统频率发生缓慢变化，对维持低惯性和低阻尼的孤岛系统频率、电压稳定具有重要意义。另外采用虚拟同步控制能自动生成相位信息，实现无PLL的自同步运行，解决了 PLL在弱电网下无法精准锁相的缺点，从而避免了锁相环的不利影响。
S102：基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；
针对MMC-HVDC孤岛供电系统发生直流短路故障后出现的孤岛系统失稳问题，本申请综合考虑了双极换流站灵活的运行方式、直流断路器的故障清除能力和风电场的快速响应能力，将不平衡功率的分配划分为自销纳和非自销纳两种工况。
具体而言，孤岛侧换流站的直流架空线发生永久性单极接地故障后，故障点电压瞬间跌落到零，子模块电容向短路点放电，随之导致孤岛侧换流站的交流出口处电压降低，严重威胁系统的安全运行。由此，当发生直流短路故障时，首先通过分断直流断路器在换流站闭锁前隔离故障，避免孤岛侧电压和频率因偏差过大而失去控制。故障隔离后，故障极的换流站无法继续传输功率将导致孤岛系统出现功率缺额，危害整个系统的安全运行。对此，本申请利用双极MMC-HVDC的功率转带能力快速弥补系统功率缺额，从而有效减小不平衡功率对孤岛系统的不利影响。故障隔离后的功率转带工况包括自销纳工况和非自销纳工况两种。
为此，当MMC-HVDC孤岛供电系统发生直流短路故障后，首先基于非故障极的换流站的额定容量以及所述非故障极的换流站稳态运行时传输的有功功率来判断当前的工况类型，以后续针对当前的工况类型采取相应的措施。
其中，在一种具体的实施方式中，上述判断非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率是否满足Sn-Ph≥ΔP；其中，Sn为所述非故障极中孤岛侧换流站的额定容量，Ph为所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率，ΔP为故障切除后系统的功率缺额；若满足，则所述功率转带工况类型为自销纳工况；若不满，则所述功率转带工况类型为非自销纳工况。即功率缺额ΔP小于或等于非故障极的换流站的有功功率传输的最大裕量时，当前的工况类型为自销纳工况。相反，功率缺额ΔP大于非故障极的换流站的有功功率传输的最大裕量时，当前的工况类型为非自销纳工况。
S103：若所述功率转带工况类型为自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；
具体的，参考图4a所示，自销纳工况下，非故障极的换流站能完全销纳不平衡功率，此时，控制非故障极的换流站提升输出功率，以转带故障极的换流站的全部有功功率，风电场则不参与功率调节而维持原有的正常运行状态。
且在一种具体的实施方式中，上述控制非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率，包括：将故障极中孤岛侧换流站的控制方式由虚拟同步控制切换为定电容电压和交流电压控制；设置非故障极中孤岛侧换流站的有功功率参考值为不平衡功率与稳态功率参考值的叠加。
具体的，向换流站发送故障穿越信号(fault ride through，FRT)，接收到故障穿越信号后，故障极中孤岛侧换流站切换至定电容电压和交流电压控制方式；虚拟同步控制功频控制器中的有功功率参考值Pref设置为0并基于此功率参考值生成相位信息，如图5所示，Uw为实时采集的电压瞬时值，Udpu、Uqpu为实时电压dq分量，Udref、Uqref为电压dq参考值，Ucpu、Ucref分别为电容电压的瞬时值和期望值，Idref、Iqref为产生的dq电流参考值，Md、Mq为产生的 dq调制系数，Urmsref、Urms分别为电压有效值的设定值和检测值。与此同时，提升非故障极中孤岛侧换流站的传输功率，设置非故障极中孤岛侧换流站的有功功率参考值P*为不平衡功率ΔP与稳态功率参考值Pref的叠加，如图6 所示。完成控制方式切换后，故障极中孤岛侧换流站不参与有功调节，其相当于运行在STATCOM模式下，为系统提供无功功率支撑，维持交流电压稳定；定电容电压控制保证子模块电容不持续放电，维持了直流电压，有利于故障清除后的恢复。非故障极中孤岛侧换流站通过提高有功参考值提升传输功率，转带故障极中换流站的全部有功功率，完全销纳不平衡功率，实现孤岛系统功率平衡。在自销纳工况下，仅需要直流断路器与孤岛侧换流站两者的协调配合便可实现直流短路故障穿越，风电场维持正常运行状态，此时故障穿越实现速度快、不平衡功率影响范围小。区别于非自销纳工况，在自销纳中非故障极的换流站的有功功率参考值设置为1，使其运行于满发状态。
S104：若所述功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站与所述风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。
具体的，参考图4b所示，非自销纳工况下，非故障极的换流站无法完全销纳不平衡功率。故此时控制非故障极的换流站运行在满发状态以减轻孤岛侧的调节压力，同时控制风电场增载，以利用风电场紧急增载弥补剩余功率缺额，实现孤岛系统的功率平衡。该工况下功率缺额由两方面弥补，一方面是非故障极中换流站提升的传输功率；另一方面是风机增发的功率。
其中，在一种具体的实施方式中，基于增载量计算得到风电场增载后的输出功率以及系统稳定时刻的减载水平d′％，包括：依据P′-P0＝ΔPWF与
Figure RE-GDA0002660452110000091
计算得到风电场增载后的输出功率以及系统稳定时刻的减载水平d′％；其中，P0为风电场稳态运行时输出的功率，P′为风电场增载后的输出功率；PMPPT为当前风速下风电场能够输出的最大功率。
具体的，由于孤岛系统频率稳定性较差，风电场应具有灵活快速的功率调节能力，本实施例中，稳态运行时风电场处于超速减载备用状态，即稳定运行在d％减载曲线，留有一定的备用容量，可以参与不平衡功率的快速调节，有效提高系统运行稳定性。风电场处于超速减载运行状态下，双馈风机的最优转速低于其运行转速，具有一定的有功功率备用。双馈风机的功率控制器表现为有功功率-频率的下垂特性，调节幅度受下垂系数参数影响，无法实现在系统功率缺额较大，频率失稳情况下的精准控制，且功率调节幅度有限。为此，本实施例利用通信系统实现风电场的增载，具体即根据ΔP-(Sn-Ph)＝ΔPWF计算得到增载量，通过通信系统将包含增载量的增在信号传至风电场。进而，风电场接收到增载信号后，根据增载量计算风电场增载后系统稳定时刻的减载水平d′％，并控制风电场的运行曲线切换至d′％减载曲线，参考图7所示。由于此时风机捕获的机械功率小于输出的电磁功率，风机转速逐渐降低释放动能，运行点向d′％减载曲线移动，其捕获的机械功率也随之上升，并最终稳定于d′％减载曲线。
上述根据增载量计算风电场增载后的输出功率与减载水平d′％的公式如下：
P′-P0＝ΔPWF
Figure RE-GDA0002660452110000101
其中，P0为风电场稳态运行时输出的功率；P′为风电场参与协调控制策略后稳定时的输出功率；PMPPT为当前风速下风电场能够输出的最大功率。
综上所述，本申请所提供的直流短路故障穿越控制方法，综合考虑了双极换流站灵活的运行方式、直流断路器的故障清除能力和风电场的快速响应能力，并将不平衡功率的分配划分为自消纳和非自销纳两种工况。针对自销纳工况，使非故障极中孤岛侧换流站完全转带孤岛系统功率缺额，从而降低故障影响范围；针对非自消纳工况，非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态以减轻孤岛侧调节压力，并通过换流站与风电场的协调配合维持孤岛系统的功率平衡，实现直流短路故障穿越。
进一步，以下通过仿真结果来验证本申请的技术效果。
为验证本申请所提供方法的正确性和有效性，基于Matlab/Simulink搭建了如图2所示的MMC-HVDC孤岛供电系统的仿真模型，分别对自销纳工况和非自销纳工况下的控制策略进行仿真。风电场采用双馈风机单机聚合模型。相关仿真参数如表1所示，仿真步长为25μs。
表1 MMC仿真参数
Figure RE-GDA0002660452110000111
1、为验证自销纳工况下本申请所提供控制策略的有效性，设定稳态运行状态下孤岛本地负荷为630MW，孤岛侧MMC两极各传输0.4pu，即200MW，风电场输出的有功功率为230MW，忽略线路、变压器等损耗。在t＝5s时直流正极架空线发生永久性单极短路接地故障，t＝5.006s时采取故障穿越控制策略。由仿真结果分析可得，直流短路故障发生后，故障极换流站子模块电容迅速向故障点放电，子模块电容电压下降。经过0.006s隔离故障后，故障极无法继续传输功率，孤岛侧存在功率缺额，若不及时采取本申请所提供的控制策略，将导致子模块电容继续放电，交流电压下降直至震荡，进而引发风电场和换流站功率的急剧震荡，严重影响孤岛系统的安全稳定运行。当采取本申请所提供的控制策略后，故障极换流站子模块电容电压不变，相当于运行在STATCOM工作模式下，为孤岛侧提供交流电压支撑。非故障极传输功率由0.4pu提升至0.8pu，增发200MW有功功率，完全销纳了系统不平衡功率。仿真表明本申请所提出的控制策略可以快速实现功率平衡，有效减小了不衡功率的影响范围，维持了孤岛供电系统运行稳定性。
2、为验证非自销纳工况下本申请所提供控制策略的有效性，设定稳态运行状态下孤岛本地负荷为780MW，孤岛侧换流站两极各传输0.55pu，即 275MW，风电场输出有功功率为230MW。在t＝5s时直流正极架空线发生永久性单极短路接地故障。t＝5.006s时采取故障穿越控制策略。由于此时非故障极无法完全销纳不平衡功率，需要风电场参与协调控制策略维持系统功率平衡。由仿真结果分析可得，当风电场不参与功率调节时，通过切换双极换流站控制方式使非故障极运行于满发状态可转带部分故障极功率，但由于不平衡功率超过了非故障极的功率转带能力，最终将导致孤岛系统振荡直至失稳。考虑12ms的通信延时，风电场在t＝5.018s参与功率调节。风电场运行曲线切换至相应的减载曲线后，其输出功率快速上升并逐渐达到新的平衡点，重新达到稳态时风电场增发有功50MW，实现了功率的精准、快速调节，如图7 所示。与此同时，非故障极通过功率转带控制，传输功率由0.55pu提升至满发运行以完全销纳不平衡功率，维持了孤岛系统的频率稳定。以上结果表明非自销纳工况下，通过非故障极的功率转带能力和风电场的有功调节能力，能实现功率平衡，维持系统稳定运行，有效提高了孤岛供电系统的直流短路故障穿越能力。
本申请还提供了一种直流短路故障穿越控制装置，下文描述的该装置可以与上文描述的方法相互对应参照，该装置包括：
故障切除模块，用于分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；
工况确定模块，用于基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；
第一控制模块，用于若功率转带工况类型为自销纳工况，则控制非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；
第二控制模块，用于若功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过非故障极中孤岛侧换流站与风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。
在上述实施例的基础上，可选的，工况确定模块具体用于判断非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率是否满足Sn-Ph≥ΔP；其中，Sn为非故障极中孤岛侧换流站的额定容量，Ph为非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率，ΔP为故障切除后系统的功率缺额；若满足，则功率转带工况类型为自销纳工况；若不满，则功率转带工况类型为非自销纳工况。
在上述实施例的基础上，可选的，第一控制模块包括：
控制方式切换单元，用于将故障极中孤岛侧换流站的控制方式由虚拟同步控制切换为定电容电压和交流电压控制；
功率参考值设置单元，用于设置非故障极中孤岛侧换流站的有功功率参考值为不平衡功率与稳态功率参考值的叠加。
本申请还提供了一种直流短路故障穿越控制设备，参考图3所示，该设备包括存储器和处理器。
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序实现如下的步骤：
分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；
基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；若所述功率转带工况类型为自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；若所述功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站与所述风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。
对于本申请所提供的设备的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现如下的步骤：
分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；若所述功率转带工况类型为自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；若所述功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站与所述风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。
该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对于本申请所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备以及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种直流短路故障穿越控制方法，其特征在于，包括：
分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；
基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；
若所述功率转带工况类型为自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；
若所述功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站与所述风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。
2.根据权利要求1所述的直流短路故障穿越控制方法，其特征在于，所述基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型，包括：
判断非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率是否满足Sn-Ph≥ΔP；其中，Sn为所述非故障极中孤岛侧换流站的额定容量，Ph为所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率，ΔP为故障切除后系统的功率缺额；
若满足，则所述功率转带工况类型为自销纳工况；
若不满，则所述功率转带工况类型为非自销纳工况。
3.根据权利要求2所述的直流短路故障穿越控制方法，其特征在于，所述控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率，包括：
将故障极中孤岛侧换流站的控制方式由虚拟同步控制切换为定电容电压和交流电压控制；
设置所述非故障极中孤岛侧换流站的有功功率参考值为不平衡功率与稳态功率参考值的叠加。
4.根据权利要求3所述的直流短路故障穿越控制方法，其特征在于，所述控制风电场增载运行，包括：
计算所述风电场的增载量；
将所述增载量发送至所述风电场，以使所述风电场基于所述增载量计算得到所述风电场增载后的输出功率以及系统稳定时刻的减载水平d′％，并基于所述输出功率以及d′％减载曲线运行。
5.根据权利要求4所述的直流短路故障穿越控制方法，其特征在于，所述基于所述增载量计算得到所述风电场增载后的输出功率以及系统稳定时刻的减载水平d′％，包括：
依据P′-P0＝ΔPWF与
Figure FDA0002606483910000021
计算得到所述风电场增载后的输出功率以及系统稳定时刻的减载水平d′％；
其中，P0为风电场稳态运行时输出的功率，P′为风电场增载后的输出功率；PMPPT为当前风速下风电场能够输出的最大功率。
6.一种直流短路故障穿越控制装置，其特征在于，包括：
故障切除模块，用于分断故障极中孤岛侧的直流断路器以切除故障；
工况确定模块，用于基于非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率确定功率转带工况类型；
第一控制模块，用于若所述功率转带工况类型为自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站提升输出功率，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率；
第二控制模块，用于若所述功率转带工况类型为非自销纳工况，则控制所述非故障极中孤岛侧换流站运行于满发状态，并控制风电场增载运行，以在切除故障后通过所述非故障极中孤岛侧换流站与所述风电场转带故障极中孤岛侧换流站的全部有功功率。
7.根据权利要求6所述的直流短路故障穿越控制装置，其特征在于，所述工况确定模块具体用于判断非故障极中孤岛侧换流站的额定容量以及所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率是否满足Sn-Ph≥ΔP；其中，Sn为所述非故障极中孤岛侧换流站的额定容量，Ph为所述非故障极中孤岛侧换流站稳态运行时传输的有功功率，ΔP为故障切除后系统的功率缺额；若满足，则所述功率转带工况类型为自销纳工况；若不满，则所述功率转带工况类型为非自销纳工况。
8.根据权利要求7所述的直流短路故障穿越控制装置，其特征在于，所述第一控制模块包括：
控制方式切换单元，用于将故障极中孤岛侧换流站的控制方式由虚拟同步控制切换为定电容电压和交流电压控制；
功率参考值设置单元，用于设置所述非故障极中孤岛侧换流站的有功功率参考值为不平衡功率与稳态功率参考值的叠加。
9.一种直流短路故障穿越控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的直流短路故障穿越控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的直流短路故障穿越控制方法的步骤。
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