CN114914925A - 基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法、装置及介质 - Google Patents
基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法、装置及介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法、装置、计算机设备和存储介质,多端柔性直流输电系统包括n个柔性直流换流站,所述方法包括:采集任一柔性直流换流站所连接交流系统的频率以及所连接直流系统的电压,分别计算频率差值以及功率参考值第1调整量;根据频率差值,确定频率越限标志,进而计算功率参考值第2调整量;根据功率参考值第1调整量和功率参考值第2调整量,计算功率参考值;根据平均一致性调整功率参考值,该柔性直流换流站根据调整值输出相应功率。本发明采用根据平均一致性调整柔性直流换流站的功率参考值,无需集中控制器,避免集中控制器失效导致的系统崩溃,该方法适用性强,具有应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及多端柔性直流输电系统协调控制方法,特别涉及基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
为满足长距离大容量新能源发电的送出,高电压等级输电系统中越来越多采用柔性直流输电技术,为了充分利用直流通道向多个负荷中心供电,越来越多的柔性输电换流站将通过共同的直流通道相互连接,构成多端柔性直流输电系统。多端柔性直流输电系统具有多个独立调节的换流站,充分利用多个换流站的调节能力,开展协同控制方法研究,提高系统整体运行可靠性和安全性是当前研究的热点。
目前部分研究提出了多端柔性直流输电系统的协同控制方法,但这些方法均需要集中协同控制器向各个换流站发出协同控制指令,系统扩展性差,在换流站分布地域很广时投资大,工程实现困难;在控制中心出现故障时将失去协同控制能力,无法充分利用各个换流站的调节能力开展紧急功率支援,不利用发挥各个换流站的调节能力,降低了系统运行的安全性和可靠性。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足,本发明提供了一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法、装置、计算机设备和存储介质,该方法中多端柔性直流输电系统的各个换流站仅需采集自身连接的交流系统的频率和直流系统的电压,将功率参考值分为三部分计算,其中的功率参考值第1调整量计算仅需利用本地测量信息,功率参考值第2调整量采用一致性协议进行信息交换;最终采用平均一致性控制策略,综合邻居换流站的功率参考值进行功率参考调整;整个系统具有完全分布式的特点,可充分利用多个换流站的协同进行紧急功率支援,提高了系统运行的安全性和可靠性,可避免集中控制器失效导致的系统崩溃。
本发明的第一个目的在于提供一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法。
本发明的第二个目的在于提供一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制装置。
本发明的第三个目的在于提供一种计算机设备。
本发明的第四个目的在于提供一种存储介质。
本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到:
一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法,所述多端柔性直流输电系统包括n个柔性直流换流站,所述方法包括:
采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算所述交流系统的频率差值;i=1,…,n;
采集第i个柔性直流换流站所连接直流系统的电压,计算功率参考值第1调整量;
根据所述频率差值,确定频率越限标志;
根据所述频率越限标志,计算功率参考值第2调整量;
根据所述功率参考值第1调整量和所述功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值;
根据平均一致性调整所述功率参考值,得到所述功率参考值的调整值;
根据所述调整值,第i个柔性直流换流站输出相应功率。
进一步的,所述根据平均一致性调整所述功率参考值,得到所述功率参考值的调整值,包括:
根据下式计算所述功率参考值的调整值:
其中,Pref,new,i为第i个柔性直流换流站的功率参考值的调整值;Pref,i为所述功率参考值;Pref,j为第j个柔性直流换流站的功率参考值,且i≠j;Si和Sj分别为第i个和j个柔性直流换流站的容量;Ni为第i个柔性直流换流站邻居的集合,第i个柔性直流换流站的邻居指与该柔性直流换流站直接通信的柔性直流换流站;|Ni|为第i个柔性直流换流站邻居的数量。
进一步的,所述根据所述功率参考值第1调整量和所述功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值,包括:
根据下式计算第i个柔性直流换流站的功率参考值:
Pref,i=Pref,i,0+ΔPref,i,1-ΔPref,i,2
其中,Pref,i为第i个柔性直流换流站的功率参考值;ΔPref,i,1为所述功率参考值第1调整量,ΔPref,i,2为所述功率参考值第2调整量;Pref,i,0为第一设定阈值,表示第i个柔性直流换流站功率参考值的基本量。
进一步的,所述根据所述频率越限标志,计算功率参考值第2调整量,包括:
根据下式计算功率参考值第2调整量:
其中,ΔPref,i,2为第i个柔性直流换流站功率参考值第2调整量;KDC,f,i为所述频率越限标志;Δfj为第j个柔性直流换流站所连接交流系统的频率差值,且i≠j;Ni为第i个柔性直流换流站邻居的集合,第i个柔性直流换流站的邻居指与该柔性直流换流站直接通信的柔性直流换流站;|Ni|为第i个柔性直流换流站邻居的数量;Kf,i为第二设定阈值,表示第i个柔性直流换流站的功率参考值第2调整量的调节系数。
进一步的,设所述频率差值为flim,所述频率越限标志为KDC,f,i;
所述根据所述频率差值,确定频率越限标志,具体为:
若|Δfi|≤flim,则KDC,f,i=0,否则KDC,f,i=1;
其中,flim为交流系统的频率变动限值。
进一步的,所述采集第i个柔性直流换流站所连接直流系统的电压,计算功率参考值第1调整量,包括:
根据下式计算功率参考值第1调整量:
其中,ΔPref,i,1为第i个柔性直流换流站功率参考值第1调整量;VDC,i和Vref,DC,i分别为第i个柔性直流换流站所连接直流系统的直流电压和直流电压的参考值;KDC,i为第三设定阈值,表示第i个柔性直流换流站的功率参考值第1调整量的调节系数。
进一步的,采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算所述交流系统的频率差值,包括:
根据下式计算所述交流系统的频率差值:
Δfi=fi-fN
其中,Δfi为第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率波动;fi为第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率;fN为交流系统的额定频率。
本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到:
一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制装置,所述多端柔性直流输电系统包括n个柔性直流换流站,所述装置包括:
频率采集模块,用于采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算所述交流系统的频率差值;i=1,…,n;
电压采集模块,用于采集第i个柔性直流换流站所连接直流系统的电压,计算功率参考值第1调整量;
确定模块,用于根据所述频率差值,确定频率越限标志;
第一计算模块,用于根据所述频率越限标志,计算功率参考值第2调整量;
第二计算模块,用于根据所述功率参考值第1调整量和所述功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值;
第三计算模块,用于根据平均一致性调整所述功率参考值,得到所述功率参考值的调整值;
功率支撑模块,用于根据所述调整值,第i个柔性直流换流站输出相应功率。
本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到:
一种计算机设备,包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器,所述处理器执行存储器存储的程序时,实现上述的多端柔性直流输电系统协调控制方法。
本发明的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到:
一种存储介质,存储有程序,所述程序被处理器执行时,实现上述的多端柔性直流输电系统协调控制方法。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果:
本发明提供的多端柔性直流输电系统协调控制方法,仅需采集任意一个柔性直流换流站所连接交流系统的频率以及所连接的直流系统的直流电压,根据频率变动大小进行参考功率调整,采用平均一致性方法计算新的参考值。该方法有效利用了多个柔性直流换流站的功率调节能力,在某个交流系统发生故障时能够同时提供功率支撑,提高了系统运行的安全性和鲁棒性。采用根据平均一致性调整柔性直流换流站的功率参考值,无需集中控制器,提高了协调控制方法的适用性和可扩展性,避免集中控制器失效导致的系统崩溃。该方法简单,实现方便,具有良好的市场应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法的流程图。
图2为本发明实施例1的多端柔性直流输电系统的结构示意图。
图3为本发明实施例2的基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制装置的结构框图。
图4为本发明实施例3的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,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。应当理解,描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
实施例1:
如图1所示,本实施例提供一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法,该多端柔性直流输电系统如图2所示,该系统包含多个柔性直流换流站,每个换流站连接自身的交流系统,并通过直流线路连接在一起。正常运行时,每个柔性直流换流站根据各自交流系统的频率与额度频率的差值调节功率交换;某个柔性直流换流站的交流系统发生故障时,各流站相互交换信息,采用平均一致性生成附加控制信号,通过各柔性直流换流站的协同配合实现故障条件下的频率支撑,提高系统运行的安全性。
设多端柔性直流输电系统包含n个柔性直流换流站,各换流站采用相同的控制策略,以第i个柔性直流换流站为例说明基于平均一致性的换流站控制策略,具体包括以下步骤:
S101、采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算频率差值:
Δfi=fi-fN (1)
其中,Δfi为第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率波动;fi为第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率;fN为额定频率,所有交流系统均相同。
fN是电力系统的常数,国内取值为50Hz。
S102、采集第i个柔性直流换流站所连接直流系统电压,计算功率参考值第1调整量:
其中,ΔPref,i,1为第i个柔性直流换流站功率参考值第1调整量;VDC,i和Vref,DC,i分别为第i个柔性直流换流站所连接直流系统的直流电压和直流电压的参考值;KDC,i为第i个柔性直流换流站的功率参考值第1调整量的调节系数,为设定值。
KDC,i根据经验设定,运行过程中保持不变。
S103、根据频率差值,确定频率越限标志:
若|Δfi|≤flim,则设置KDC,f,i=0,否则KDC,f,i=1;
其中,flim为频率变动限值,所有交流系统均相同;KDC,f,i为第i个柔性直流换流站的频率越限标志。
flim为确定值,由国家标准规定。
S104、根据频率越限标志,计算功率参考值第2调整量:
其中,ΔPref,i,2为第i个柔性直流换流站功率参考值第2调整量;Δfj为第j个柔性直流换流站所连接交流系统的频率波动,且i≠j;Ni为第i个柔性直流换流站邻居的集合,第i个柔性直流换流站的邻居指与该换流站可直接通信的柔性直流换流站;|Ni为第i个柔性直流换流站邻居的数量;Kf,i为第i个柔性直流换流站的功率参考值第2调整量的调节系数,为设定值。
Kf,i根据经验设定,运行过程中保持不变。
S105、根据功率参考值第1调整量和功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值:
Pref,i=Pref,i,0+ΔPref,i,1-ΔPref,i,2 (4)
其中,Pref,i为第i个柔性直流换流站的功率参考值;Pref,i,0为第i个柔性直流换流站功率参考值的基本量,该值通常由调度人员提前设置。
S106、根据平均一致性调整功率参考值:
其中,Pref,new,i为第i个柔性直流换流站的功率参考值的调整值;Pref,j为第j个柔性直流换流站的功率参考值;Si和Sj分别为第i个和j个柔性直流换流站的容量。
S107、根据功率参考值的调整值,第i个柔性直流换流站输出相应功率。
第i个柔性直流换流站根据步骤S106计算的功率参考值的调整值,输出相应的功率值。
本领域技术人员可以理解,实现上述实施例的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成,相应的程序可以存储于计算机可读存储介质中。
应当注意,尽管在附图中以特定顺序描述了上述实施例的方法操作,但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作,或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反,描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地,可以省略某些步骤,将多个步骤合并为一个步骤执行,和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
实施例2:
如图3所示,本实施例提供了一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制装置,所述多端柔性直流输电系统包括n个柔性直流换流站,所述装置包括频率采集模块301、电压采集模块302、确定模块303、第一计算模块304、第二计算模块305、第三计算模块306和功率支撑模块307,其中:
频率采集模块301,用于采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算所述交流系统的频率差值;i=1,…,n;
电压采集模块302,用于采集第i个柔性直流换流站所连接直流系统的电压,计算功率参考值第1调整量;
确定模块303,用于根据所述频率差值,确定频率越限标志;
第一计算模块304,用于根据所述频率越限标志,计算功率参考值第2调整量;
第二计算模块305,用于根据所述功率参考值第1调整量和所述功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值;
第三计算模块306,用于根据平均一致性调整所述功率参考值,得到所述功率参考值的调整值;
功率支撑模块307,用于根据所述调整值,第i个柔性直流换流站输出相应功率。
本实施例中各个模块的具体实现可以参见上述实施例1,在此不再一一赘述;需要说明的是,本实施例提供的装置仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,在实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
实施例3:
本实施例提供了一种计算机设备,该计算机设备可以为计算机,如图4所示,其通过系统总线701连接的处理器702、存储器、输入装置703、显示器704和网络接口705,该处理器用于提供计算和控制能力,该存储器包括非易失性存储介质706和内存储器707,该非易失性存储介质706存储有操作系统、计算机程序和数据库,该内存储器707为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境,处理器702执行存储器存储的计算机程序时,实现上述实施例1的多端柔性直流输电系统协调控制方法,如下:
采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算所述交流系统的频率差值;i=1,…,n;n为多端柔性直流输电系统包括的柔性直流换流站的总个数;
采集第i个柔性直流换流站所连接直流系统的电压,计算功率参考值第1调整量;
根据所述频率差值,确定频率越限标志;
根据所述频率越限标志,计算功率参考值第2调整量;
根据所述功率参考值第1调整量和所述功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值;
根据平均一致性调整所述功率参考值,得到所述功率参考值的调整值;
根据所述调整值,第i个柔性直流换流站输出相应功率。
实施例4:
本实施例提供了一种存储介质,该存储介质为计算机可读存储介质,其存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现上述实施例1的多端柔性直流输电系统协调控制方法,如下:
采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算所述交流系统的频率差值;i=1,…,n;n为多端柔性直流输电系统包括的柔性直流换流站的总个数;
采集第i个柔性直流换流站所连接直流系统的电压,计算功率参考值第1调整量;
根据所述频率差值,确定频率越限标志;
根据所述频率越限标志,计算功率参考值第2调整量;
根据所述功率参考值第1调整量和所述功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值;
根据平均一致性调整所述功率参考值,得到所述功率参考值的调整值;
根据所述调整值,第i个柔性直流换流站输出相应功率。
需要说明的是,本实施例的计算机可读存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
综上所述,本发明中多端柔性直流输电系统中任意一个柔性直流换流站将自身的交流系统连接至公共的直流系统,从而各交流系统之间可交换有功功率。运行过程中,每个柔性直流换流站计算各自交流系统的频率与额度频率的差值,在该差值未超出允许限值时仅计算功率参考值第1调整量,在该差值超出允许限值时还计算功率参考值第2调整量;综合功率参考值的基本量、第1调整量和第2调整量,计算功率参考值;采用平均一致性控制策略,综合相邻柔性直流换流站的功率参考值进行功率参考调整,最终各柔性直流换流站根据调整后的功率参考值调节通过自身的有功功率。
以上所述,仅为本发明专利较佳的实施例,但本发明专利的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内,根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都属于本发明专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制方法,所述多端柔性直流输电系统包括n个柔性直流换流站,其特征在于,所述方法包括:
采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算所述交流系统的频率差值;i=1,…,n;
采集第i个柔性直流换流站所连接直流系统的电压,计算功率参考值第1调整量;
根据所述频率差值,确定频率越限标志;
根据所述频率越限标志,计算功率参考值第2调整量;
根据所述功率参考值第1调整量和所述功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值;
根据平均一致性调整所述功率参考值,得到所述功率参考值的调整值;
根据所述调整值,第i个柔性直流换流站输出相应功率。
3.根据权利要求1所述的多端柔性直流输电系统协调控制方法,其特征在于,所述根据所述功率参考值第1调整量和所述功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值,包括:
根据下式计算第i个柔性直流换流站的功率参考值:
Pref,i=Pref,i,0+ΔPref,i,1-ΔPref,i,2
其中,Pref,i为第i个柔性直流换流站的功率参考值;ΔPref,i,1为所述功率参考值第1调整量,ΔPref,i,2为所述功率参考值第2调整量;Pref,i,0为第一设定阈值,表示第i个柔性直流换流站功率参考值的基本量。
5.根据权利要求1所述的多端柔性直流输电系统协调控制方法,其特征在于,设所述频率差值为flim,所述频率越限标志为KDC,f,i;
所述根据所述频率差值,确定频率越限标志,具体为:
若|Δfi|≤flim,则KDC,f,i=0,否则KDC,f,i=1;
其中,flim为交流系统的频率变动限值。
7.根据权利要求1-6任一项所述的多端柔性直流输电系统协调控制方法,其特征在于,采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算所述交流系统的频率差值,包括:
根据下式计算所述交流系统的频率差值:
Δfi=fi-fN
其中,Δfi为第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率波动;fi为第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率;fN为交流系统的额定频率。
8.一种基于平均一致性的多端柔性直流输电系统协调控制装置,所述多端柔性直流输电系统包括n个柔性直流换流站,其特征在于,所述装置包括:
频率采集模块,用于采集第i个柔性直流换流站所连接交流系统的频率,计算所述交流系统的频率差值;i=1,…,n;
电压采集模块,用于采集第i个柔性直流换流站所连接直流系统的电压,计算功率参考值第1调整量;
确定模块,用于根据所述频率差值,确定频率越限标志;
第一计算模块,用于根据所述频率越限标志,计算功率参考值第2调整量;
第二计算模块,用于根据所述功率参考值第1调整量和所述功率参考值第2调整量,计算第i个柔性直流换流站的功率参考值;
第三计算模块,用于根据平均一致性调整所述功率参考值,得到所述功率参考值的调整值;
功率支撑模块,用于根据所述调整值,第i个柔性直流换流站输出相应功率。
9.一种计算机设备,包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器,其特征在于,所述处理器执行存储器存储的程序时,实现权利要求1-7任一项所述的多端柔性直流输电系统协调控制方法。
10.一种存储介质,存储有程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时,实现权利要求1-7任一项所述的多端柔性直流输电系统协调控制方法。
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CN115207988A (zh) * | 2022-09-13 | 2022-10-18 | 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 | 一种新能源发电变流器的控制方法及系统 |
CN115207988B (zh) * | 2022-09-13 | 2022-12-30 | 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 | 一种新能源发电变流器的控制方法及系统 |
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