CN113285494A - 一种柔性直流电网控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种柔性直流电网控制方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN113285494A CN202110558762.3A CN202110558762A CN113285494A CN 113285494 A CN113285494 A CN 113285494A CN 202110558762 A CN202110558762 A CN 202110558762A CN 113285494 A CN113285494 A CN 113285494A
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赵晓斌
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Abstract

本发明公开了一种柔性直流电网控制方法、装置、设备及存储介质，引入二次调频控制模型，能够充分将同步电机的调频调压特性应用到直流输电系统中，进一步模拟直流系统的同步电机特性，可以更方便的将直流系统等效于同步电机电网，能够在毫秒级响应系统变化，调节直流系统的无功/有功的功率、电压、电流，维持直流系统的稳定性。

Description

一种柔性直流电网控制方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及电力电子控制技术领域，尤其涉及一种柔性直流电网控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着系统中大容量电力电子设备所占比例的不断提高，电网面临全新的演化模式，以同步机为主导的传统稳定问题将演变为以电力电子设备控制为主导的新型稳定问题。
目前柔性直流输电系统工程化控制方法主要为基于电压锁相(phase lockedloop，PLL)的定有功/无功-电流内外环矢量控制方法。在该控制方法下，柔性直流输电系统呈现出强刚性，即直流系统对连接交流电网的电压、频率、幅值和初相位的变化不敏感，不能像以同步电机为主导电网那样，自动调节其有功/无功输出以应对所连接电网的变化。
发明内容
本发明实施例提供一种柔性直流电网控制方法、装置、设备及存储介质，能够便捷地将直流系统等效于同步电机电网，快速响应，并调节其有功/无功输出提高直流系统接入系统稳定性。
本发明一实施例提供一种柔性直流电网控制方法，所述方法包括：
获取换流站交流并网点的电压测量值和频率测量值，并根据所述电压测量值、所述频率测量值和预设的二次调频控制模型，输出有功功率参考值及无功功率参考值；
测量所述并网点的有功功率及无功功率，并根据所述有功功率参考值、所述无功功率参考值、预设的有功功率控制模型及预设的无功功率控制模型，输出所述并网点的交流电压相位角参考值及交流电压幅值参考值；
测量所述并网点的交流电压测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电压测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电压dq分量值；设定所述并网点的交流电压d分量的电压参考值为所述交流电压幅值参考值，设定所述并网点的交流电压q分量的电压参考值为零；根据设定的交流电压d分量的电压参考值、设定的交流电压q分量的电压参考值和预设的电压控制模型对所述交流电压dq分量值进行控制，并输出电流dq分量参考值；
测量所述并网点的交流电流测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电流测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电流dq分量值；根据所述电流dq分量参考值和预设的电流控制模型对所述交流电流dq分量值进行控制，并输出换流站的阀侧电压dq分量参考值；根据所述交流电压相位角参考值对所述阀侧电压dq分量参考值进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系，输出换流器三相电压参考波用于换流器阀控制环节。
作为一种优选方式，所述获取换流站交流并网点的电压测量值和频率测量值，并根据所述电压测量值、所述频率测量值和预设的二次调频控制模型，输出有功功率参考值及无功功率参考值，具体包括：
获取换流站交流并网点的电压测量值得到所述并网点的交流电源的幅值Vm和所述并网点的交流电源频率fm；
通过二次调频控制模型：
Figure BDA0003078117100000021
和
Figure BDA0003078117100000031
输出功率参考值，包括：有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref,其中，
fref和Vmref分别为所述并网点的频率额定参考值和电压额定参考值，Pnom和Qnom分别为直流系统主回路设计时额定有功功率及额定无功功率，Pset和Qset分别为调度系统设定的二次调频有功功率的基准值和二次调频无功功率的基准值，Tp和Tq分别为决定二次调频动态响应时间的有功功率时间常数控制参数和无功功率时间常数控制参数，σp和σq分别为有功功率二次调频贡献因素和无功功率二次调频贡献因素。
作为一种优选方式，所述测量所述并网点的有功功率及无功功率，并根据所述有功功率参考值、所述无功功率参考值、预设的有功功率控制模型及预设的无功功率控制模型，输出所述并网点的交流电压相位角参考值及交流电压幅值参考值，具体包括：
测量所述并网点的有功功率P及无功功率Q，并根据所述有功参考值和无功功率参考值；根据同步发电机运动方程构建的有功功率控制模型和无功功率控制模型：
Figure BDA0003078117100000032
和
Figure BDA0003078117100000033
生成所述并网点的所述交流电压相位角参考值θ及所述交流电压幅值参考值Vmref；其中，
Jp和Jq分别为虚拟同步控制惯量常数，DP和Dq分别为有功无功功率虚拟同步控制调节常数和无功功率虚拟同步控制调节常数ωref为所述并网点的频率额定参考值fref的角速度，即ωref＝2πfref，ω＝2πf，f为所连电网频率，在稳态情况下，f＝fref。
作为一种优选方式，所述测量所述并网点的交流电压测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电压测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电压dq分量值；设定所述并网点的交流电压d分量的电压参考值为所述交流电压幅值参考值，设定所述并网点的交流电压q分量的电压参考值为零；根据设定的交流电压d分量的电压参考值、设定的交流电压q分量的电压参考值和预设的电压控制模型对所述交流电压dq分量值进行控制，并输出电流dq分量参考值，具体包括：
通过测量所述并网点的交流电压测量值Vabc，根据交流电压相位角参考值θ将所述交流电压测量值Vabc进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系得到交流电压dq分量电压值Vdq；
设定所述交流电压幅值参考值Vmref为所述交流电压d分量Vd的电压参考值Vdref，设定0为所述交流电压q分量Vq的参考值Vqref，即Vdref＝Vmref，Vqref＝0。
分别根据所述交流电压d分量Vd的电压参考值Vdref和交流电压q分量Vq的电压参考值Vqref对所述交流电压dq分量Vd和Vq进行控制，输出交流电流dq分量的参考值Idref和Iqref。
作为一种优选方式，所述测量所述并网点的交流电流测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电流测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电流dq分量值；根据所述电流dq分量参考值和预设的电流控制模型对所述交流电流dq分量值进行控制，并输出换流站的阀侧电压dq分量参考值；根据所述交流电压相位角参考值对所述阀侧电压dq分量参考值进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系，输出换流器三相电压参考波用于换流器阀控制环节，具体包括：
通过测量所述并网点的交流电流测量值Iabc，根据所述交流电压相位角参考值θ将三相交流电流实际值Iabc进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系得到所述并网点交流电流dq分量电流值Idq；
通过电流控制模型，使得并网点交流电流dq分量Id和Iq分别跟随所述电流参考值Idref和Iqref，生成阀侧电压dq分量参考波Vcdref和Vcqref；
根据所述交流电压相位角参考值θ将阀侧电压参考波进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系得到阀侧三相电压参考波Vcabc作为换流器阀控制环节的输入量。
本发明另一实施例提供一种柔性直流电网控制装置，包括：功率参考值设定模块、功率控制模块、电压控制模块和电流控制模块；
所述功率参考值设定模块用于获取换流站交流并网点的电压测量值和频率测量值，并根据所述电压测量值、所述频率测量值和预设的二次调频控制模型，输出有功功率参考值及无功功率参考值；
所述功率控制模块用于测量所述并网点的有功功率及无功功率，并根据所述有功功率参考值、所述无功功率参考值、预设的有功功率控制模型及预设的无功功率控制模型，输出所述并网点的交流电压相位角参考值及交流电压幅值参考值；
所述电压控制模块用于测量所述并网点的交流电压测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电压测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电压dq分量值；设定所述并网点的交流电压d分量的电压参考值为所述交流电压幅值参考值，设定所述并网点的交流电压q分量的电压参考值为零；根据设定的交流电压d分量的电压参考值、设定的交流电压q分量的电压参考值和预设的电压控制模型对所述交流电压dq分量值进行控制，并输出电流dq分量参考值；
所述电流控制模块用于测量所述并网点的交流电流测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电流测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电流dq分量值；根据所述电流dq分量参考值和预设的电流控制模型对所述交流电流dq分量值进行控制，并输出换流站的阀侧电压dq分量参考值；根据所述交流电压相位角参考值对所述阀侧电压dq分量参考值进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系，输出换流器三相电压参考波用于换流器阀控制环节。
作为一种优选方式，所述功率参考值设定模块具体用于:
获取换流站交流并网点的电压测量值得到所述并网点的交流电源的幅值Vm和所述并网点的交流电源频率fm；
通过二次调频控制模型：
Figure BDA0003078117100000061
和
Figure BDA0003078117100000062
输出功率参考值，包括：有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref,其中，
fref和Vmref分别为所述并网点的频率额定参考值和电压额定参考值，Pnom和Qnom分别为直流系统主回路设计时额定有功功率及额定无功功率，Pset和Qset分别为调度系统设定的二次调频有功功率的基准值和二次调频无功功率的基准值，Tp和Tq分别为决定二次调频动态响应时间的有功功率时间常数控制参数和无功功率时间常数控制参数，σp和σq分别为有功功率二次调频贡献因素和无功功率二次调频贡献因素。
作为一种优选方式，所述功率控制模块具体用于:
测量所述并网点的有功功率P及无功功率Q，并根据所述有功参考值和无功功率参考值；根据同步发电机运动方程构建的有功功率控制模型和无功功率控制模型：
Figure BDA0003078117100000071
和
Figure BDA0003078117100000072
生成所述并网点的所述交流电压相位角参考值θ及所述交流电压幅值参考值Vmref；其中，
Jp和Jq分别为虚拟同步控制惯量常数，DP和Dq分别为有功无功功率虚拟同步控制调节常数和无功功率虚拟同步控制调节常数，ωref为所述并网点的频率额定参考值fref的角速度，即ωref＝2πfref，ω＝2πf，f为所连电网频率，在稳态情况下，f＝fref。
作为一种优选方式，所述电压控制模块具体用于:
通过测量所述并网点的交流电压测量值Vabc，根据交流电压相位角参考值θ将所述交流电压测量值Vabc进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系得到交流电压dq分量电压值Vdq；
设定所述交流电压幅值参考值Vmref为所述交流电压d分量Vd的电压参考值Vdref，设定0为所述交流电压q分量Vq的参考值Vqref，即Vdref＝Vmref，Vqref＝0。
分别根据所述交流电压d分量Vd的电压参考值Vdref和交流电压q分量Vq的电压参考值Vqref对所述交流电压dq分量Vd和Vq进行控制，输出交流电流dq分量的参考值Idref和Iqref。
作为一种优选方式，所述电流控制模块具体用于:
通过测量所述并网点的交流电流测量值Iabc，根据所述交流电压相位角参考值θ将三相交流电流实际值Iabc进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系得到所述并网点交流电流dq分量电流值Idq；
通过电流控制模型，使得并网点交流电流dq分量Id和Iq分别跟随所述电流参考值Idref和Iqref，生成阀侧电压dq分量参考波Vcdref和Vcqref；
根据所述交流电压相位角参考值θ将阀侧电压参考波进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系得到阀侧三相电压参考波Vcabc作为换流器阀控制环节的输入量。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的柔性直流电网控制方法。
本发明另一实施例提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的柔性直流电网控制方法。
本发明提供的一种柔性直流电网控制方法、装置、设备及存储介质，引入二次调频控制模型，能够充分将同步电机的调频调压特性应用到直流输电系统中，进一步模拟直流系统的同步电机特性，可以更方便的将直流系统等效于同步电机电网，能够在毫秒级响应系统变化，调节直流系统的无功/有功的功率、电压、电流，维持直流系统的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种柔性直流电网控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种二次调频控制模型生成有功功率参考值的框架图；
图3是本发明实施例提供的一种二次调频控制模型生成无功功率参考值的框架图；
图4是本发明实施例提供的一种功率控制模型的控制框架图；
图5是本发明实施例提供的一种电压控制模型的控制框架图；
图6是本发明实施例提供的一种电流控制模型的控制框架图；
图7是本发明实施例提供的一种柔性直流电网控制装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1所示，是本发明实施例提供的一种柔性直流电网控制方法的流程示意图，包括步骤S101～S104：
S101,获取换流站交流并网点的电压测量值和频率测量值，并根据所述电压测量值、所述频率测量值和预设的二次调频控制模型，输出有功功率参考值及无功功率参考值；
S102,测量所述并网点的有功功率及无功功率，并根据所述有功功率参考值、所述无功功率参考值、预设的有功功率控制模型及预设的无功功率控制模型，输出所述并网点的交流电压相位角参考值及交流电压幅值参考值；
S103,测量所述并网点的交流电压测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电压测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电压dq分量值；设定所述并网点的交流电压d分量的电压参考值为所述交流电压幅值参考值，设定所述并网点的交流电压q分量的电压参考值为零；根据设定的交流电压d分量的电压参考值、设定的交流电压q分量的电压参考值和预设的电压控制模型对所述交流电压dq分量值进行控制，并输出电流dq分量参考值；
S104,测量所述并网点的交流电流测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电流测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电流dq分量值；根据所述电流dq分量参考值和预设的电流控制模型对所述交流电流dq分量值进行控制，并输出换流站的阀侧电压dq分量参考值；根据所述交流电压相位角参考值对所述阀侧电压dq分量参考值进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系，输出换流器三相电压参考波用于换流器阀控制环节。
在本实施例具体实施时，先获取换流站交流并网点的电压测量值和频率测量值，并将所述电压测量值和频率测量值输入预设的二次调频控制模型中，输出有功功率参考值及无功功率参考值；
测量的并网点的有功功率电压值和无功功率电压值，并将所述有功功率电压值和无功功率电压值及功率参考值输入功率控制模型，调整有功功率及无功功率电压值，输出电压参考值，包含并网点交流电压相角参考值及电压幅值参考值；
根据所述参考电压值和电压控制模型对网侧电压参考值进行控制，并输出电流参考值；
根据所述电流参考值和预设的电流控制模型，输出阀侧电压参考值，并根据所述阀侧电压参考值对柔性直流换流器进行控制。
本实施例提出同步发电机的二次调频控制模型，进一步模拟直流系统的同步电机特性，可以更方便的将直流系统等效于同步电机电网，能够在毫秒级响应系统变化，调节直流系统的无功/有功的功率、电压、电流，维持直流系统的稳定性。
在本发明提供的又一实施例中，步骤S101具体包括：
获取换流站交流并网点的电压测量值Vm、频率测量值fm；
通过二次调频控制模型：
Figure BDA0003078117100000111
和
Figure BDA0003078117100000112
输出有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref,其中，
fref和Vmref分别为所述并网点的频率额定参考值和电压额定参考值，Pnom和Qnom分别为直流系统主回路设计时额定有功功率及额定无功功率，Pset和Qset分别为调度系统设定的二次调频有功功率的基准值和二次调频无功功率的基准值，Tp和Tq分别为决定二次调频动态响应时间的时间常数控制参数，σp和σq分别为二次调频贡献因素，用于当并网点电压频率或电压发生偏离后，σp和σq调整有功/无功功率参考值来尽量减少频率及电压幅值偏离程度。
在本实施例具体实施时，先测量换流站交流并网点处的电压测量值Vm和所述并网点处的频率测量值fm；
通过预设的二次调频控制模型：
Figure BDA0003078117100000113
Figure BDA0003078117100000114
获取功率参考值，功率参考值包括有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref；此外，所述二次调频控制模型中包含提前获取的电力系统的参数信息，具体为：fref和Vmref分别为所述并网点的频率额定参考值和电压额定参考值，Pnom和Qnom分别为直流系统主回路设计时额定有功功率及额定无功功率，Pset和Qset分别为调度系统设定的二次调频有功功率的基准值和二次调频无功功率的基准值，Tp和Tq分别为决定二次调频动态响应时间的有功功率时间常数控制参数和无功功率时间常数控制参数，σp和σq分别为有功功率二次调频贡献因素和无功功率二次调频贡献因素。
参见图2所示，是本发明实施例提供的一种二次调频控制模型生成有功功率参考值的框架图，当输入二次调频控制模型的输入量：频率额定参考值fref、频率测量值fm、调度系统设定的二次调频有功功率的基准值Pset，二次调频控制模型根据频率额定参考值fref、直流系统主回路设计时额定有功功率Pnom、有功功率二次调频的贡献因素σp，以及有功功率时间常数控制参数Tp，输出有功功率参考值Pref；
参见图3所示，是本发明实施例提供的一种二次调频控制模型生成无功功率参考值的框架图，当输入二次调频控制模型的输入量，电压额定参考值Vmref、电压测量值Vm、调度系统设定的二次调频无功功率的基准值Qset，二次调频控制模型根据电压额定参考值Vmref、直流系统主回路设计时额定无功功率Qnom、无功功率二次调频的贡献因素σq，以及无功功率时间常数控制参数Tq，输出无功功率参考值Qref；
通过二次调频控制模型来生成功率参考值为准稳态控制环节，其动态响应时间精度为秒级，能够在并网点电压或频率发生偏离后，通过生成的有功/无功功率参考值来减少频率幅值和电压幅值的偏离程度。
在本发明提供的实施例中，所述步骤S102，具体包括：
获取换流站交流并网点的电压测量值得到所述并网点的交流电源的幅值Vm和所述并网点的交流电源频率fm；
通过二次调频控制模型：
Figure BDA0003078117100000131
和
Figure BDA0003078117100000132
输出功率参考值，包括：有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref,其中，
fref和Vmref分别为所述并网点的频率额定参考值和电压额定参考值，Pnom和Qnom分别为直流系统主回路设计时额定有功功率及额定无功功率，Pset和Qset分别为调度系统设定的二次调频有功功率的基准值和二次调频无功功率的基准值，Tp和Tq分别为决定二次调频动态响应时间的有功功率时间常数控制参数和无功功率时间常数控制参数，σp和σq分别为有功功率二次调频贡献因素和无功功率二次调频贡献因素。
在本实施例具体实施时，在功率控制环节，先测量所述并网点的有功功率电压值P和无功功率电压值Q；
将测量的有功功率电压值P和无功功率电压值Q以及二次调频控制模型输出的有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref输入到预设的功率控制模型：
Figure BDA0003078117100000133
Figure BDA0003078117100000134
输出电压参考值，包括，交流电压相位角参考值θ及所述交流电压幅值参考值Vmref；
其中，P为测量的所述有功功率电压值，Q为测量的所述无功功率电压值，θ为直流系统接入电网的相角，f为所连电网频率，Jp和Jq分别为虚拟同步控制惯量常数，DP和Dq分别为有功/无功功率虚拟同步控制调节常数ωref为所述并网点的频率额定参考值fref的角速度，即ωref＝2πfref，f为所连电网频率，在稳态情况下，f＝fref。
在稳态情况下，有功功率电压值P＝有功功率参考值Pref，所连电网频率f＝频率额定参考值fref，当直流系统所连接交流系统频率发生变化时，若频率额定参考值f增大时，Δf＝f-fref≠0，则有功功率电压值也会在功率控制模型作用下快速调节至新的稳定值，确保系统保持平衡平衡点。
当无功功率电压值发生变化，工作原理与有功功率情况基本类似，在此不做赘述。
参见图4所示，是本发明实施例提供的一种功率控制模型的控制框架图，输入有功功率电压值P、有功功率参考值Pref、无功功率电压值Q、无功功率参考值Qref,经过图示的流程，能够完成对有功/无功功率电压的稳定并输出电压参考值θ和Vmref；
功率控制模型的响应的精度为毫秒级，对应为同步电机控制的一次调频环节。功率控制环节模拟了同步发电机的运动方程，通过功率控制对网侧并网点电压的幅值和相角进行构造，使柔直系统具备自同步功能和快速调频调压能力，正常运行时控制环节中无需锁相环。
在本发明提供的又一实施例中，步骤S103具体包括：
通过测量所述并网点的交流电压测量值Vabc，根据交流电压相位角参考值θ将所述交流电压测量值Vabc进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系得到交流电压dq分量电压值Vdq；
设定所述交流电压幅值参考值Vmref为所述交流电压d分量Vd的电压参考值Vdref，设定0为所述交流电压q分量Vq的参考值Vqref，即Vdref＝Vmref，Vqref＝0。
分别根据所述交流电压d分量Vd的电压参考值Vdref和交流电压q分量Vq的电压参考值Vqref对所述交流电压dq分量Vd和Vq进行控制，输出交流电流dq分量的参考值Idref和Iqref。
在本实施例具体实施时，参见图5所示，是本发明实施例提供的一种电压控制模型的控制框架图，分别根据所述并网点交流电压dq分量的参考值Vdref和Vqref对并网点实际交流电压dq分量Vd和Vq进行控制，输出并网点交流电流dq分量的参考值Idref和Iqref。。
在本发明提供的又一实施例中，步骤S104具体包括：
通过测量所述并网点的交流电流测量值Iabc，根据所述交流电压相位角参考值θ将三相交流电流实际值Iabc进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系得到所述并网点交流电流dq分量电流值Idq；
通过电流控制模型，使得并网点交流电流dq分量Id和Iq分别跟随所述电流参考值Idref和Iqref，生成阀侧电压dq分量参考波Vcdref和Vcqref；
根据所述交流电压相位角参考值θ将阀侧电压参考波进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系得到阀侧三相电压参考波Vcabc作为换流器阀控制环节的输入量。
在本发明是实力具体实施时，参见图6所示，是本发明实施例提供的一种电流控制模型的控制框架图。通过电流控制模型，使得并网点交流电流dq分量Id和Iq分别跟随所述电流参考值Idref和Iqref，生成阀侧电压dq分量参考波Vcdref和Vcqref；
根据所述相角θ将阀侧电压参考波进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系得到阀侧三相电压参考波Vcabc作为换流器阀控制环节的输入量。
本发明提供的一种柔性直流电网控制方法，引入二次调频控制模型，能够充分将同步电机的调频调压特性应用到直流输电系统中，进一步模拟直流系统的同步电机特性，可以更方便的将直流系统等效于同步电机电网，能够在毫秒级响应系统变化，调节直流系统的无功/有功的功率、电压、电流，维持直流系统的稳定性。
参见图7，是本发明提供的一种柔性直流电网控制装置的一个优先实施的结构示意图，包括：功率参考值设定模块、功率控制模块、电压控制模块和电流控制模块；
所述功率参考值设定模块用于获取换流站交流并网点的电压测量值和频率测量值，并根据所述电压测量值、所述频率测量值和预设的二次调频控制模型，输出有功功率参考值及无功功率参考值；
所述功率控制模块用于测量所述并网点的有功功率及无功功率，并根据所述有功功率参考值、所述无功功率参考值、预设的有功功率控制模型及预设的无功功率控制模型，输出所述并网点的交流电压相位角参考值及交流电压幅值参考值；
所述电压控制模块用于测量所述并网点的交流电压测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电压测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电压dq分量值；设定所述并网点的交流电压d分量的电压参考值为所述交流电压幅值参考值，设定所述并网点的交流电压q分量的电压参考值为零；根据设定的交流电压d分量的电压参考值、设定的交流电压q分量的电压参考值和预设的电压控制模型对所述交流电压dq分量值进行控制，并输出电流dq分量参考值；
所述电流控制模块用于测量所述并网点的交流电流测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电流测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电流dq分量值；根据所述电流dq分量参考值和预设的电流控制模型对所述交流电流dq分量值进行控制，并输出换流站的阀侧电压dq分量参考值；根据所述交流电压相位角参考值对所述阀侧电压dq分量参考值进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系，输出换流器三相电压参考波用于换流器阀控制环节。
本装置各个模块的具体功能在本发明提供的任一柔性直流电网控制方法的实施例中做了具体说明，在此不作赘述。
参见图8，是本发明提供的终端设备的一个优先实施的示意图。该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如柔性直流电网控制程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个柔性直流电网控制方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101～S104。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成功率参考值设定模块、功率控制模块、电压控制模块和电流控制模块，各模块具体功能在此不做赘述.。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本发明提供的一种柔性直流电网控制方法、装置、设备及存储介质，引入二次调频控制模型，能够充分将同步电机的调频调压特性应用到直流输电系统中，进一步模拟直流系统的同步电机特性，可以更方便的将直流系统等效于同步电机电网，能够在毫秒级响应系统变化，调节直流系统的无功/有功的功率、电压、电流，维持直流系统的稳定性。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性直流电网控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取换流站交流并网点的电压测量值和频率测量值，并根据所述电压测量值、所述频率测量值和预设的二次调频控制模型，输出有功功率参考值及无功功率参考值；
测量所述并网点的有功功率及无功功率，并根据所述有功功率参考值、所述无功功率参考值、预设的有功功率控制模型及预设的无功功率控制模型，输出所述并网点的交流电压相位角参考值及交流电压幅值参考值；
测量所述并网点的交流电压测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电压测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电压dq分量值；设定所述并网点的交流电压d分量的电压参考值为所述交流电压幅值参考值，设定所述并网点的交流电压q分量的电压参考值为零；根据设定的交流电压d分量的电压参考值、设定的交流电压q分量的电压参考值和预设的电压控制模型对所述交流电压dq分量值进行控制，并输出电流dq分量参考值；
测量所述并网点的交流电流测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电流测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电流dq分量值；根据所述电流dq分量参考值和预设的电流控制模型对所述交流电流dq分量值进行控制，并输出换流站的阀侧电压dq分量参考值；根据所述交流电压相位角参考值对所述阀侧电压dq分量参考值进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系，输出换流器三相电压参考波用于换流器阀控制环节。
2.如权利要求1所述的柔性直流电网控制方法，其特征在于，所述获取换流站交流并网点的电压测量值和频率测量值，并根据所述电压测量值、所述频率测量值和预设的二次调频控制模型，输出有功功率参考值及无功功率参考值，具体包括：
获取换流站交流并网点的电压测量值得到所述并网点的交流电源的幅值Vm和所述并网点的交流电源频率fm；
通过二次调频控制模型：
Figure FDA0003078117090000021
和
Figure FDA0003078117090000022
输出功率参考值，包括：有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref,其中，
fref和Vmref分别为所述并网点的频率额定参考值和电压额定参考值，Pnom和Qnom分别为直流系统主回路设计时额定有功功率及额定无功功率，Pset和Qset分别为调度系统设定的二次调频有功功率的基准值和二次调频无功功率的基准值，Tp和Tq分别为决定二次调频动态响应时间的有功功率时间常数控制参数和无功功率时间常数控制参数，σp和σq分别为有功功率二次调频贡献因素和无功功率二次调频贡献因素。
3.如权利要求2所述的柔性直流电网控制方法，其特征在于，所述测量所述并网点的有功功率及无功功率，并根据所述有功功率参考值、所述无功功率参考值、预设的有功功率控制模型及预设的无功功率控制模型，输出所述并网点的交流电压相位角参考值及交流电压幅值参考值，具体包括：
测量所述并网点的有功功率P及无功功率Q，并根据所述有功参考值和无功功率参考值；根据同步发电机运动方程构建的有功功率控制模型和无功功率控制模型：
Figure FDA0003078117090000031
和
Figure FDA0003078117090000032
生成所述并网点的所述交流电压相位角参考值θ及所述交流电压幅值参考值Vmref；其中，
Jp和Jq分别为虚拟同步控制惯量常数，DP和Dq分别为有功无功功率虚拟同步控制调节常数和无功功率虚拟同步控制调节常数，ωref为所述并网点的频率额定参考值fref的角速度，即ωref＝2πfref，ω＝2πf，f为所连电网频率，在稳态情况下，f＝fref。
4.如权利要求3所述的柔性直流电网控制方法，其特征在于，所述测量所述并网点的交流电压测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电压测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电压dq分量值；设定所述并网点的交流电压d分量的电压参考值为所述交流电压幅值参考值，设定所述并网点的交流电压q分量的电压参考值为零；根据设定的交流电压d分量的电压参考值、设定的交流电压q分量的电压参考值和预设的电压控制模型对所述交流电压dq分量值进行控制，并输出电流dq分量参考值，具体包括：
通过测量所述并网点的交流电压测量值Vabc，根据交流电压相位角参考值θ将所述交流电压测量值Vabc进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系得到交流电压dq分量电压值Vdq；
设定所述交流电压幅值参考值Vmref为所述交流电压d分量Vd的电压参考值Vdref，设定0为所述交流电压q分量Vq的参考值Vqref，即Vdref＝Vmref，Vqref＝0；
分别根据所述交流电压d分量Vd的电压参考值Vdref和交流电压q分量Vq的电压参考值Vqref对所述交流电压dq分量Vd和Vq进行控制，输出交流电流dq分量的参考值Idref和Iqref。
5.如权利要求4所述的柔性直流电网控制方法，其特征在于，所述测量所述并网点的交流电流测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电流测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电流dq分量值；根据所述电流dq分量参考值和预设的电流控制模型对所述交流电流dq分量值进行控制，并输出换流站的阀侧电压dq分量参考值；根据所述交流电压相位角参考值对所述阀侧电压dq分量参考值进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系，输出换流器三相电压参考波用于换流器阀控制环节，具体包括：
通过测量所述并网点的交流电流测量值Iabc，根据所述交流电压相位角参考值θ将三相交流电流实际值Iabc进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系得到所述并网点交流电流dq分量电流值Idq；
通过电流控制模型，使得并网点交流电流dq分量Id和Iq分别跟随所述电流参考值Idref和Iqref，生成阀侧电压dq分量参考波Vcdref和Vcqref；
根据所述交流电压相位角参考值θ将阀侧电压参考波进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系得到阀侧三相电压参考波Vcabc作为换流器阀控制环节的输入量。
6.一种柔性直流电网控制装置，其特征在于，包括：功率参考值设定模块、功率控制模块、电压控制模块和电流控制模块；
所述功率参考值设定模块用于获取换流站交流并网点的电压测量值和频率测量值，并根据所述电压测量值、所述频率测量值和预设的二次调频控制模型，输出有功功率参考值及无功功率参考值；
所述功率控制模块用于测量所述并网点的有功功率及无功功率，并根据所述有功功率参考值、所述无功功率参考值、预设的有功功率控制模型及预设的无功功率控制模型，输出所述并网点的交流电压相位角参考值及交流电压幅值参考值；
所述电压控制模块用于测量所述并网点的交流电压测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电压测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电压dq分量值；设定所述并网点的交流电压d分量的电压参考值为所述交流电压幅值参考值，设定所述并网点的交流电压q分量的电压参考值为零；根据设定的交流电压d分量的电压参考值、设定的交流电压q分量的电压参考值和预设的电压控制模型对所述交流电压dq分量值进行控制，并输出电流dq分量参考值；
所述电流控制模块用于测量所述并网点的交流电流测量值，根据所述交流电压相位角参考值对所述交流电流测量值进行帕克变换，将三相交流电气量从abc坐标系变换到dq坐标系，输出所述并网点的交流电流dq分量值；根据所述电流dq分量参考值和预设的电流控制模型对所述交流电流dq分量值进行控制，并输出换流站的阀侧电压dq分量参考值；根据所述交流电压相位角参考值对所述阀侧电压dq分量参考值进行帕克逆变换，从dq坐标系逆变换到abc坐标系，输出换流器三相电压参考波用于换流器阀控制环节。
7.如权利要求6所述的柔性直流电网控制装置，其特征在于，所述功率参考值设定模块具体用于:
获取换流站交流并网点的电压测量值得到所述并网点的交流电源的幅值Vm和所述并网点的交流电源频率fm；
通过二次调频控制模型：
Figure FDA0003078117090000061
和
Figure FDA0003078117090000062
输出功率参考值，包括：有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref,其中，
fref和Vmref分别为所述并网点的频率额定参考值和电压额定参考值，Pnom和Qnom分别为直流系统主回路设计时额定有功功率及额定无功功率，Pset和Qset分别为调度系统设定的二次调频有功功率的基准值和二次调频无功功率的基准值，Tp和Tq分别为决定二次调频动态响应时间的有功功率时间常数控制参数和无功功率时间常数控制参数，σp和σq分别为有功功率二次调频贡献因素和无功功率二次调频贡献因素。
8.如权利要求6所述的柔性直流电网控制装置，其特征在于，所述功率控制模块具体用于:
测量所述并网点的有功功率P及无功功率Q，并根据所述有功参考值和无功功率参考值；根据同步发电机运动方程构建的有功功率控制模型和无功功率控制模型：
Figure FDA0003078117090000063
和
Figure FDA0003078117090000071
，生成所述并网点的所述交流电压相位角参考值θ及所述交流电压幅值参考值Vmref；其中，
Jp和Jq分别为虚拟同步控制惯量常数，DP和Dq分别为有功无功功率虚拟同步控制调节常数和无功功率虚拟同步控制调节常数，ωref为所述并网点的频率额定参考值fref的角速度，即ωref＝2πfref，ω＝2πf，f为所连电网频率，在稳态情况下，f＝fref。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任意一项所述的柔性直流电网控制方法。
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包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至5中任意一项所述的柔性直流电网控制方法。
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