CN114696355A - 一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法及装置，方法为：设置功率反转方向，与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，若方向不同则输入反转功率指令；根据反转功率指令，保存有功功率值，设置反向后的功率指令值；按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式；将有功功率值调整至反向后的功率指令值，完成柔性直流背靠背系统的功率反转。该方法实现柔性直流背靠背系统不闭锁停运情况下的在线有功功率反转；同时在反转过程中，通过调整合适的功率反转范围，保证反转过程中功率的平稳，避免有功功率和直流电压的波动，保证控制模式和功率方向的一致性。

Description

一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法及装置
技术领域
本发明属于电力系统柔性直流输电的技术领域，具体涉及一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法及装置。
背景技术
柔性直流输电系统采用电压源型换流器，可以独立、快速控制系统的有功功率和无功功率，从而提高系统的稳定性，抑制系统频率和电压的波动，提高交流系统的稳态性能。随着柔性直流输电技术的发展，柔性直流输电系统越来越多的被用于新能源并网、城市供电、海岛孤岛供电、电网互联等场合。应用于区域电网互联场合时，多采用柔性直流背靠背的拓扑形式。国内投运的基于晶闸管的直流背靠背工程，主要有国网的灵宝背靠背和黑河背靠背，国内已投运的柔性直流背靠背工程有南方电网的鲁西背靠背工程，国家电网的渝鄂背靠背工程。但以上工程多用于从一侧向另外一侧输送功率，并没有功率反向的需求；同时为了保证交流系统故障时，降低直流过压的影响，输送功率的一侧多采用直流电压的控制模式。现有技术中，对基于晶闸管的直流背靠背工程进行功率反转时，需要将直流电压正负反向，从而需要将直流背靠背工程停运后进行功率反转，严重影响运行可靠性及稳定性；而现有的基于IGBT的柔性直流背靠背工程由于应用场合的限制，没有功率反向的需求，因而并未考虑如何可靠快速的进行功率反转，以及在反转过程中如何实现控制方式的切换。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法及装置，该方法实现柔性直流背靠背系统不闭锁停运情况下的在线有功功率反转；同时在反转过程中，通过调整合适的功率反转范围，保证反转过程中功率的平稳，避免有功功率和直流电压的波动，保证控制模式和功率方向的一致性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法，其特征在于，所述柔性直流背靠背系统工作于HVDC功率传输模式；所述柔性直流背靠背系统一交流侧S1为定功率控制模式，另一交流侧S2为定直流电压控制模式；所述方法包括下述步骤：
设置功率反转方向，与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，若方向不同则输入反转功率指令；
根据反转功率指令，保存有功功率值，设置反向后的功率指令值；
按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式；
将有功功率值调整至反向后的功率指令值，完成柔性直流背靠背系统的功率反转。
作为优选的技术方案，所述定功率控制模式为双单元功率控制模式或独立单元功率控制模式；所述有功功率输送方向为交流侧S2指向交流侧S1。
作为优选的技术方案，所述与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，具体为：
当柔性直流背靠背系统的有功功率值Pdc≤0.1PdcN，且无稳控触发指令、功率升降指令时，判断有功功率输送方向是否与设置的功率反转方向不同，若不同则允许输入反转功率指令；其中，PdcN为额定有功功率。
作为优选的技术方案，所述反向后的功率指令值为P2；所述指定范围是指过零点的一定范围内，即-Pset≤Pdc≤Pset，0≤Pset≤0.1PdcN，Pset为设定的反转范围门槛值。
作为优选的技术方案，所述按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式，具体为：
设置功率升降标识位P_RAMP＝1，将有功功率值按照设定的速率k进行调整，其中0.001MW/s≤k≤10000MW/s；
当有功功率值调整至过零点的一定范围内时，延时时间t后且P_RAMP＝1，将交流侧S1的控制模式从有功功率控制改变为定直流电压控制模式；同时向交流侧S2发送控制模式反转指令；其中，t≤1s；
交流侧S2接收到控制模式反转指令后，从定直流电压控制模式切换为定功率控制模式。
作为优选的技术方案，所述完成柔性直流背靠背系统的功率反转，具体为：
当交流侧S2切换为定功率控制模式后，将调整到一定范围内的有功功率值按照设定的速率k调整至反向后的功率指令值P2，并设置功率反转标识位P_RAMP＝0，完成柔性直流背靠背系统的有功功率反转。
另一方面，本发明提供了一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统，其特征在于，所述有功功率反转系统包括反转指令模块、功率设置模块、模式切换模块和功率调整模块；
所述反转指令模块用于设置功率反转方向，与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，若方向不同则输入反转功率指令；
所述功率设置模块根据反转功率指令，保存有功功率值，设置反向后的功率指令值；
所述模式切换模块用于按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式；
所述功率调整模块用于将有功功率值调整至反向后的功率指令值，完成柔性直流背靠背系统的功率反转。
还一方面，本发明提供了一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法。
又一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时，实现上述任一项所述的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明针对柔性直流背靠背系统中功率反转需停运并且可靠性稳定性弱的技术问题，通过设置功率反转方向，输入反转功率指令，设置反向后的功率指令值；再按照设定的速率将有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式；最后将有功功率值调整至反向后的功率指令值，实现了柔性直流背靠背系统不闭锁停运情况下的在线有功功率反转；同时在反转过程中，通过调整合适的功率反转范围，保证反转过程中功率的平稳，避免有功功率和直流电压的波动，保证控制模式和功率方向的一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例中一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法的流程图；
图2为本发明实施例中柔性直流背靠背系统的结构图；
图3为本发明实施例中一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统的结构图；
图4为本发明实施例中一种电子设备的结构图。
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。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本实施例中的柔性直流背靠背系统的结构如图2所示，柔性直流背靠背系统工作于HVDC运行模式，即有功功率传输模式；柔性直流背靠背系统一交流侧S1为定功率控制模式，另一交流侧S2为定直流电压控制模式。
如图1所示，本实施例提供了一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法，包括下述步骤：
S1、设置功率反转方向，与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，若方向不同则输入反转功率指令；
具体的，定功率控制模式可以为双单元(双极)功率控制模式或者独立单元(单极)功率控制模式；有功功率传送方向为交流侧S2指向交流侧S1；
具体的，当柔性直流背靠背系统的有功功率值Pdc≤0.1PdcN，且无稳控触发指令、功率升降指令时，判断有功功率输送方向是否与设置的功率反转方向不同，若不同则允许输入反转功率指令；比较式中PdcN为额定有功功率。
S2、根据反转功率指令，保存有功功率值Pdc，设置反向后的功率指令值P2；
S3、按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式，具体为：
设反向后的功率指令值为P2，指定范围是指过零点的一定范围内，即-Pset≤Pdc≤Pset，0≤Pset≤0.1PdcN，Pset为设定的反转范围门槛值；
首先设置功率升降标识位P_RAMP＝1，将有功功率值按照设定的速率k进行调整；本实施例中，设定的速率取值范围为O.001MW/s≤k≤10000MW/s；
当有功功率值调整至过零点的一定范围内时，延时时间t后且P_RAMP＝1，将交流侧S1的控制模式从有功功率控制改变为定直流电压控制模式；同时向交流侧S2发送控制模式反转指令；通过将有功功率值调整至合适的范围内，保证了功率反转过程的平稳性，避免有功功率和直流电压的波动；本实施例中，延时时间t≤1s；
交流侧S2接收到控制模式反转指令后，根据交流侧S1之前的控制模式，从定直流电压控制模式切换为定功率控制模式。
S4、将有功功率值调整至反向后的功率指令值，完成柔性直流背靠背系统的功率反转，具体为：
当交流侧S2切换为定功率控制模式后，将调整到一定范围内的有功功率值按照设定的速率k调整至反向后的功率指令值P2，并设置功率反转标识位P_RAMP＝0，整个过程中柔性直流背靠背系统无需闭锁停运，即可完成有功功率的反转。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。
基于与上述实施例中的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法相同的思想，本发明还提供一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统，该系统可用于执行上述一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法。为了便于说明，一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统实施例的结构示意图中，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图示结构并不构成对装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图3所示，本发明另一个实施例提供了一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统，包括反转指令模块、功率设置模块、模式切换模块和功率调整模块；
反转指令模块用于设置功率反转方向，与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，若方向不同则输入反转功率指令；
功率设置模块根据反转功率指令，保存有功功率值，设置反向后的功率指令值；
模式切换模块用于按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式；
功率调整模块用于将有功功率值调整至反向后的功率指令值，完成柔性直流背靠背系统的功率反转。
需要说明的是，本发明的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统与本发明的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法一一对应，在上述一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统的实施例中，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述，特此声明。
此外，上述实施例的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统的实施方式中，各程序模块的逻辑划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如出于相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
如图4所示，在一个实施例中，提供了一种电子设备，所述电子设备可以包括第一处理器、第一存储器和总线，还可以包括存储在所述第一存储器中并可在所述第一处理器上运行的计算机程序，如一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转程序。
其中，所述第一存储器至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如：SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述第一存储器在一些实施例中可以是电子设备的内部存储单元，例如该电子设备的移动硬盘。所述第一存储器在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、安全数字(SecureDigital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述第一存储器还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述第一存储器不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，例如一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述第一处理器在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(Central Processing unit，CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述第一处理器是所述电子设备的控制核心(ControlUnit)，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述第一存储器内的程序或者模块，以及调用存储在所述第一存储器内的数据，以执行电子设备的各种功能和处理数据。
图4仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图4示出的结构并不构成对所述电子设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
所述电子设备中的所述第一存储器存储的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转程序是多个指令的组合，在所述第一处理器中运行时，可以实现：
设置功率反转方向，与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，若方向不同则输入反转功率方向的指令；
根据反转功率方向的指令，保存有功功率值，设置反向后的功率指令值；
按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式；
将有功功率值调整至反向后的功率指令值，完成柔性直流背靠背系统的功率反转。
进一步地，所述电子设备集成的模块/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，可以存储在一个非易失性计算机可读取存储介质中。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)。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法，其特征在于，所述柔性直流背靠背系统工作于HVDC功率传输模式；所述柔性直流背靠背系统一交流侧S1为定功率控制模式，另一交流侧S2为定直流电压控制模式；所述方法包括下述步骤：
设置功率反转方向，与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，若方向不同则输入反转功率指令；
根据反转功率指令，保存有功功率值，设置反向后的功率指令值；
按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式；
将有功功率值调整至反向后的功率指令值，完成柔性直流背靠背系统的功率反转。
2.根据权利要求1所述的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法，其特征在于，所述定功率控制模式为双单元功率控制模式或独立单元功率控制模式；
所述有功功率输送方向为交流侧S2指向交流侧S1。
3.根据权利要求2所述的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法，其特征在于，所述与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，具体为：
当柔性直流背靠背系统的有功功率值Pdc≤0.1PdcN，且无稳控触发指令、功率升降指令时，判断有功功率输送方向是否与设置的功率反转方向不同，若不同则允许输入反转功率指令；其中，PdcN为额定有功功率。
4.根据权利要求3所述的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法，其特征在于，所述反向后的功率指令值为P2；所述指定范围是指过零点的一定范围内，即-Pset≤Pdc≤Pset，0set≤0.1PdcN，Pset为设定的反转范围门槛值。
5.根据权利要求4所述的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法，其特征在于，所述按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式，具体为：
设置功率升降标识位P_RAMP＝1，将有功功率值按照设定的速率k进行调整，其中0.001MW/s≤k≤10000MW/s；
当有功功率值调整至过零点的一定范围内时，延时时间t后且P_RAMP＝1，将交流侧S1的控制模式从有功功率控制改变为定直流电压控制模式；同时向交流侧S2发送控制模式反转指令；其中，t≤1s；
交流侧S2接收到控制模式反转指令后，从定直流电压控制模式切换为定功率控制模式。
6.根据权利要求5所述的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法，其特征在于，所述完成柔性直流背靠背系统的功率反转，具体为：
当交流侧S2切换为定功率控制模式后，将调整到一定范围内的有功功率值按照设定的速率k调整至反向后的功率指令值P2，并设置功率反转标识位P_RAMP＝0，完成柔性直流背靠背系统的有功功率反转。
7.一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转系统，其特征在于，所述有功功率反转系统包括反转指令模块、功率设置模块、模式切换模块和功率调整模块；
所述反转指令模块用于设置功率反转方向，与柔性直流背靠背系统有功功率输送方向比较，若方向不同则输入反转功率指令；
所述功率设置模块根据反转功率指令，保存有功功率值，设置反向后的功率指令值；
所述模式切换模块用于按照设定的速率将柔性直流背靠背系统的有功功率值调整至指定范围内，切换柔性直流背靠背系统两侧的控制模式；
所述功率调整模块用于将有功功率值调整至反向后的功率指令值，完成柔性直流背靠背系统的功率反转。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-6任一项所述的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法。
9.一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时，实现权利要求1-6中任一项所述的一种柔性直流背靠背系统的有功功率反转方法。
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