CN115102217B - 一种lcc-mmc混合级联直流电网受端mmc稳定运行域的确定方法 - Google Patents

一种lcc-mmc混合级联直流电网受端mmc稳定运行域的确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115102217B
CN115102217B CN202211010621.9A CN202211010621A CN115102217B CN 115102217 B CN115102217 B CN 115102217B CN 202211010621 A CN202211010621 A CN 202211010621A CN 115102217 B CN115102217 B CN 115102217B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mmc
power
stable operation
voltage
power grid
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
CN202211010621.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115102217A (zh
Inventor
孙媛媛
孙圣亚
尹睿
李亚辉
许庆燊
李博文
孙凯祺
张安彬
徐龙威
李道宇
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.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
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 Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202211010621.9A priority Critical patent/CN115102217B/zh
Publication of CN115102217A publication Critical patent/CN115102217A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115102217B publication Critical patent/CN115102217B/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
    • H02J3/36—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
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • 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
    • 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

本申请属于特高压直流输电技术领域，具体涉及一种LCC‑MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，包括：获取MMC视在功率范围内的工作点；计算所述工作点下MMC交流母线出口公共连接点处母线电压的dq轴分量；判断所获取的母线电压的dq轴分量是否满足MMC常规约束条件；当满足MMC常规约束条件时，计算MMC单极闭锁后直流网内的盈余功率，构建混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件，否则继续查找满足常规约束条件的工作点；当所获取的工作点满足所构建的附加约束条件时，将该工作点视为可行的MMC功率组合点，否则继续查找满足附加约束条件的工作点；根据所得到的所有的可行的MMC功率组合点，确定MMC的稳定运行域。

Description

一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定 方法
技术领域
本申请属于特高压直流输电技术领域，具体涉及一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
混合级联直流电网送端采用换相换流器LCC-模块化多电平换流器HVDC结构，受端采用LCC与多组并联MMC串联的拓扑结构，实现受端高低端阀组分别采用常规直流和柔性直流混联的技术。混合级联直流电网集成了电流换相换流器型直流输电LCC-HVDC和基于模块化多电平换流器的柔性直流输电MMC-HVDC各自的优势，受端低端并联MMC可提供强有力的无功支撑，即使发生了LCC换相失败直流电网仍然可以维持一部分的功率传输，显著提高了受端电网的稳定性；通过采用3个MMC并联结构匹配LCC的输送容量，使受端具备了多落点分散灵活接入负荷中心的条件，显著提升了受端电网接受区外来电的安全性与灵活性，实现了远距离、大容量的清洁能源高效配置，有效扩展了直流输电系统的适用范围。然而，混合级联直流电网受端MMC具有多组并联、MMC本体容量大及多交流落点等特点,给MMC稳定运行域的确定带来全新挑战。
据发明人了解，目前MMC稳定运行域的确定方法仅考虑了MMC本体的常规约束条件，很难准确地确定出混合级联直流电网受端MMC合理的稳定运行域。考虑到多组并联MMC功率分配问题所带来的新约束等因素，在混合级联直流电网拓扑结构下MMC能否在其最大视在功率范围内的所有功率组合点上安全稳定运行仍然是无法确定的。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提出了一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，基于混合级联直流电网的拓扑结构和系统参数，考虑了并联MMC输送功率极限，提出了受端并联MMC稳定运行附加约束条件，所确定的混合级联直流电网受端MMC稳定运行域更加准确合理，能够保证受端并联MMC运行于稳定运行域内时混合级联直流电网不会因故障导致的直流过压而停运。
根据一些实施例，本申请的方案提供了一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，采用如下技术方案：
一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，包括：
获取MMC视在功率范围内的工作点；
计算所述工作点下MMC交流母线出口公共连接点处母线电压的dq轴分量；
判断所获取的母线电压的dq轴分量是否满足MMC常规约束条件；
当满足MMC常规约束条件时，计算MMC单极闭锁后直流网内的盈余功率，构建混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件，否则继续查找满足常规约束条件的工作点；
当所获取的工作点满足所构建的附加约束条件时，将该工作点视为可行的MMC功率组合点，否则继续查找满足附加约束条件的工作点；
根据所得到的所有的可行的MMC功率组合点，确定MMC的稳定运行域。
作为进一步的技术限定，所述MMC视在功率范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 961172DEST_PATH_IMAGE002
表示MMC的有功功率；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示MMC的无功功率；
Figure 634730DEST_PATH_IMAGE004
表示MMC输出的功率。
作为进一步的技术限定，所述MMC常规约束条件保证MMC本体的稳定运行，使电压电流达到电网的要求；所述MMC常规约束条件包括潮流有解约束、电压调制比约束、电压偏移约束和电流约束。
作为进一步的技术限定，在计算MMC单极闭锁后直流网内的盈余功率的过程中，根据混合级联直流电网受端MMC的运行模式，得到MMC输出的功率，计算故障后产生盈余功率的总量。
进一步的，计算故障后产生盈余功率的总量的方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
Figure 630368DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，a为MMC总数，b为平衡站数量，Ud为MMC两端的直流电压，受端MMC发生闭锁故障后，因盈余功率给子模块电容充电；t为故障持续时间，即MMC故障发生到故障切除的时间；Wt为时间t内子模块电容所吸收的能量，Ci为除闭锁站外第i个MMC的等效电容，Ud为正常运行时的直流电压，Umax为直流电网过压保护动作阈值；ΔPΣ为盈余功率总量；ΔPT为故障受阻功率；Ponmax为第n个正常MMC最大送出功率；Pon是第n个正常MMC的常规输送功率；ΔPi是除闭锁站外第i个换流站分担的盈余功率。
进一步的，盈余功率会给MMC中的电容充电使其直流电压升高，为使电网不因直流电压升高而整体停运，需限制MMC稳定运行使输送的功率，即盈余功率总量需受到约束，以保证在送端机组前直流升压不会达到保护动作的阈值。
进一步的，受端并联MMC区域网内的盈余功率总量的约束条件为：
Figure 971350DEST_PATH_IMAGE008
式中，ΔPΣ为盈余功率总量；t为故障持续时间，即MMC故障发生到故障切除的时间；k为电压过压保护动作阈值Umax对正常电压Ud的倍数；b为平衡站数量；Ci为除闭锁站外第i个MMC的等效电容；t1为送端机组切机时间。
进一步的，根据所述受端并联MMC区域网内的盈余功率总量的约束条件，构建混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件。
进一步的，所述混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件，即MMC功率安全输送约束为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
其中，ΔPT为故障受阻功率，即MMC故障后无法输出的功率；Ponmax为第n个正常MMC最大送出功率；Pon是第n个正常MMC的常规输送功率；k为电压过压保护动作阈值Umax对正常电压Ud的倍数；b为平衡站数量；Ci为除闭锁站外第i个MMC的等效电容；t1为送端机组切机时间。
进一步的，所述MMC附加约束条件保证MMC在混合级联直流电网中稳定运行，在发生故障时不会危及整个电网的稳定运行，通过建立并联MMC功率输送限值约束，降低并联MMC区域网内的盈余功率，延长送端机组响应切机速降功率的时间。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供了一种确定混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的方法，应用于送端为LCC，受端为LCC与多组并联MMC串联的混合级联直流电网；基于直流电网中MMC的本体参数以及MMC所联交流系统参数，提出了混合级联直流电网中受端MMC的稳定运行附加约束条件，计算出并联MMC组功率传输极限；结合MMC常规约束条件,绘制出混合级联直流电网受端MMC稳定运行域。该方法解决了混合级联直流电网受端中具有多组并联、MMC本体容量大及多交流落点等特点的MMC的稳定运行域难以确定的问题，计算出的MMC稳定域行域更加准确合理，当并联MMC运行于该方法计算出的稳定运行域时，能够保证直流电网不会因故障导致直流过压而整体停运。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本申请实施例中的混合级联直流电网的拓扑结构示意图；
图2是本申请实施例中的LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法的流程图；
图3是本申请实施例中的单个MMC-HVDC系统的等效电路图；
图4是本申请实施例中的混合级联直流电网受端并联MMC等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本申请作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例
本申请实施例介绍了一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法。
如图2所示的一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，包括：
获取MMC视在功率范围内的工作点；
计算所述工作点下MMC交流母线出口公共连接点处母线电压的dq轴分量；
判断所获取的母线电压的dq轴分量是否满足MMC常规约束条件；
当满足MMC常规约束条件时，计算MMC单极闭锁后直流网内的盈余功率，构建混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件，否则继续查找满足常规约束条件的工作点；
当所获取的工作点满足所构建的附加约束条件时，将该工作点视为可行的MMC功率组合点，否则继续查找满足附加约束条件的工作点；
根据所得到的所有的可行的MMC功率组合点，确定MMC的稳定运行域。
在本实施例中，采用如图1所示的混合级联直流电网，受端并联MMC分别接入不同交流落点，并联MMC中的3个MMC本体参数相同，只是所联交流系统不同，因此从图3所示的单MMC-HVDC系统入手，基于MMC稳态运行原理及受端MMC系统参数，建立MMC稳态运行的常规约束条件。
作为一种或多种实施方式，常规约束条件是绘制混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的基础约束条件，常规约束条件能够保证MMC本体的稳定运行并使其电压电流达到其所处电网的要求。
常规约束条件包括：
（1）潮流有解约束
为保证MMC子系统的稳态运行，MMC输出的功率需满足潮流有解约束：
Figure 371239DEST_PATH_IMAGE010
式中，U E为交流系统由等效电压；U Sq为MMC交流母线电压q轴分量；Z S（Z S=R S+jX S）为等效阻抗(R S为等效电阻, X S为等效电抗)；S S=P S+jQ S为MMC输出的功率(P S为有功功率, Q S为无功功率)，S E=P E+jQ E表示流入PCC所连接交流系统的功率(P E为有功功率，Q E为无功功率)。MMC的交流母线是公共耦合点（PCC），PCC电压表示为U S∠δ。
（2）电压调制比约束
在特高压大容量的MMC-HVDC系统中，MMC中的子模块众多，因此常采用最近电平逼近的调制方法，电压调制比M应满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
式中，US是MMC交流母线电压，Ud为MMC直流电压。
（3）电压偏移约束
为保证MMC交流母线电压在允许的偏移范围之内，交流母线电压幅值，US需满足：
Figure 922306DEST_PATH_IMAGE012
式中，Umin为电压偏移下限，一般取0.95pu；Umax为电压偏移上限一般取1.05pu。
（4）电流约束
为了防止MMC中换流元件因过电流损坏，MMC的电流控制器中还包括一个电流限幅器。限幅器的目标是将控制系统得到电流指令保持在MMC的额定电流范围内。电流控制器根据预设功率和电压计算出对应的dq轴电流指令，内部解耦电流控制器控制用于调制开关模式的MMC交流电压。这种方法广泛应用于MMC的电流控制，能够有效控制dq轴电流，不仅能够控制正常运行期间的MMC电流，还能限制MMC在交流系统故障时对短路电流的贡献。因此MMC-HVDC稳定运行域需考虑MMC允许的过流能力，即满足过载电流约束条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
式中SS=PS+jQS为MMC输出的功率，USd和USq是MMC交流母线电压US在d轴和q轴的分量，I max为MMC最大耐受电流。
作为一种或多种实施方式，MMC的单极闭锁状态是一种MMC直流故障，因为MMC内部是由可关断器件组成，当发生故障或者需要MMC闭锁时可以将可关断元件关闭，MMC直流侧和交流侧的功率交换停止（不再向交流侧输出功率），MMC停止运行。当MCC功率输出为0，电流为0，可以视为MCC闭锁。
对于混合级联直流电网来说，送端水电机组发电向受端MMC和LCC输送功率，受端MMC和LCC再将功率送到其所连的交流系统，送端送入MMC的功率和MMC送出到交流系统的功率是一样的，也就是功率是平衡的（即电力系统发电量和用电量是一样的）。当MMC故障后，MMC无法送出功率(送出功率为0)，但送端继续向MMC送入功率，此时功率不平衡，送入的功率与MMC送出功率的差值即为不平衡功率也叫盈余功率。
MMC闭锁故障是直流网内产生盈余功率最多、直流过压最为严重的故障状况，在保证直流电网穿越MMC闭锁故障的情况下必然能够确保在其他造成直流网内存在盈余功率的故障情况下直流电网不会因为直流过压而停运。将发生MMC闭锁故障后直流电网不会因过压停运作为前提确定受端并联MMC稳定运行附加约束条件。
在计算MMC单极闭锁后直流网内的盈余功率的过程中，根据混合级联直流电网受端MMC的运行模式，得到MMC输出的功率，计算故障后产生盈余功率的总量，盈余功率会给MMC中的电容充电使其直流电压升高，盈余功率总量越大持续时间越长，直流升压越严重，为使电网不因直流电压升高而整体停运，需限制MMC稳定运行使输送的功率，即限制盈余功率总量，以保证在送端机组前直流升压不会达到保护动作的阈值。
MMC附加约束条件是保证MMC在混合级联直流电网（即混合级联电网拓扑）中能够稳定运行，同时在发生故障时不会危机整个电网的稳定运行。
在并联MMC稳定运行附加约束条件建立的过程中，推导出MMC单极闭锁后直流网内的盈余功率的表达式，然后结合电容充电公式推导出盈余功率、盈余功率作用时间与直流电压的关系式，即附加约束条件的不等式形式，最后根据附加约束条件计算出MMC功率输送极限。
根据混合级联直流电网拓扑结构和系统参数，推导计算混合级联直流电网受端并联MMC稳定运行附加约束条件。
混合级联直流电网受端MMC总数为3，其中平衡站数量为1，忽略线路压差，MMC两端的直流电压均为Ud，如图4所示。受端MMC发生闭锁故障后，因盈余功率给子模块电容充电，并联MMC的直流电压在时间t内从正常运行时的Ud骤增至直流电网过压保护动作阈值Umax。
设定混合级联直流电网受端MMC总数为a，其中平衡站数量为b，忽略线路压差，MMC两端的直流电压均为Ud，受端MMC发生闭锁故障后，因盈余功率给子模块电容充电，并联MMC的直流电压在时间t内从正常运行时的Ud骤增至直流电网过压保护动作阈值Umax。该暂态过程MMC子模块电容所吸收的能量Wt可表示为：
Figure 95536DEST_PATH_IMAGE014
式中，Wt为子模块电容所吸收的能量，Ci为除闭锁站外第i个MMC的等效电容，Ud为正常运行时的直流电压，Umax为直流电网过压保护动作阈值。因此，直流电压暂态上升持续时间决定着并联MMC区域网内能量累积量。将并联MMC区域网内的不平衡功率总量设为ΔPΣ，其为去掉闭锁MMC后其余MMC的不平衡功率总和。
确定混合级联直流电网受端并联MMC在时间t内产生的暂态不平衡功率（即盈余功率）：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
Figure 291025DEST_PATH_IMAGE016
式中，ΔP Σ为直流电网盈余功率总量；ΔP T为故障受阻功率；P onmax为第n个正常MMC最大送出功率；P on是第n个正常MMC的常规输送功率；ΔP i是除闭锁站外第i个换流站分担的盈余功率； a为MMC总数；b为平衡站数量。
MMC闭锁故障发生后，首先由平衡站自动分担一部分盈余功率，再分摊到并联MMC区域网内各MMC中。
设定送端机组切机时间为t1，为保证直流电网不因MMC闭锁故障过压而整体停运，那么在混合级联直流电网受端的并联MMC直流电压从故障发生时的初值Ud骤增至电压过压保护动作阈值Umax(Umax为k倍的Ud)的时间t满足t≥t1。在此情况下送端机组能够在并联MMC直流电压达到过压阈值之前实现响应切机速降功率，MMC闭锁产生的盈余功率能够得到有效限制。
MMC发生闭锁故障后盈余功率总量很大，定直流电压控制的平衡站调节容量有限，不能消纳所有盈余功率。此外，协控策略启动需要一定时间同时送端送端机组输送的功率无法在直流电网达到过压阈值前及时速降，最终导致受端并联MMC直流电压过压最终引起直流电网整体停运。因此设定送端机组切机时间为t1，为保证直流电网不因MMC闭锁故障过压而整体停运，那么在混合级联直流电网受端的并联MMC直流电压从故障发生时的初值Ud骤增至电压过压保护动作阈值Umax(Umax为k倍的Ud)的时间t满足t≥t1。在此情况下送端机组能够在并联MMC直流电压达到过压阈值之前实现响应切机速降功率，有效限制MMC闭锁产生的盈余功率。
在本实施例中，过压阈值是根据实际工程的控制保护系统参数设定的，一般为1.2-1.3。
建立受端并联MMC区域网内的盈余功率总量的约束条件；
Figure 986449DEST_PATH_IMAGE008
式中，ΔPΣ为直流电网盈余功率总量；t为故障持续时间，即故障发生到故障被切除的时间；k为电压过压保护动作阈值Umax对正常电压Ud的倍数；b为平衡站数量；Ci为除闭锁站外第i个MMC的等效电容；t1为送端机组切机时间。
在MMC发生闭锁故障后，受端并联MMC区域网内的不平衡功率总量是闭锁MMC因故障输出受阻功率PT与平衡站消纳功率的差值。
建立混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件，即MMC功率安全输送约束：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
式中，ΔP T为故障受阻功率，即MMC故障后无法输出的功率；P onmax为第n个正常MMC最大送出功率；P on是第n个正常MMC的常规输送功率；k为电压过压保护动作阈值U max对正常电压U d的倍数；b为平衡站数量；C i为除闭锁站外第i个MMC的等效电容；t 1为送端机组切机时间。
在MMC功率安全输送约束下，可以实现在MMC发生闭锁故障后并联MMC两端直流电压达到过压阈值前送端机组响应切机或协调控制策略启动的时间需求。基于MMC功率安全输送约束可以确定并联MMC功率输送极限值，尽可能降低并联MMC区域网内的不平衡功率为送端机组响应切机速降功率争取更长时间。当并联MMC运行于基于上述原则计算出的稳定运行域时，能够保证发生MMC闭锁故障后直流电网不会因过压而整体停运。
对于混合级联直流电网受端“1+2”模式，该模型为3个并联MMC其中一个MMC检修或者故障的情况，设该模式下两个并联MMC功率输送极限为PM，此时如果其中一个MMC发生单极闭锁故障就会产生盈余功率导致直流过压，因此需要考虑并联MMC的附加运行约束条件。
MMC2单极闭锁后直流网内盈余功率为：
Figure 900178DEST_PATH_IMAGE018
式中，ΔP Σ为直流电网盈余功率总量；P1为MMC1输送功率，P1max为MMC1输送功率极限，P2为MMC2输送功率，忽略线路损耗有：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
式中，P M为两个并联MMC功率输送极限；
则有：
Figure 581826DEST_PATH_IMAGE020
；
式中，ΔP Σ为直流电网盈余功率总量；P M为两个并联MMC功率输送极限；P 1max为MMC1输送功率极限。
建立混合级联直流电网受端运行于“1+2”模式时MMC稳定运行附加约束条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
式中，P M为两个并联MMC功率输送极限；t 1为送端机组切机时间。k为电压过压保护动作阈值U max对正常电压U d的倍数；C i为除闭锁站外第i个MMC的等效电容。
根据给定参数计算出两个并联MMC输送功率极限PM为1700MW。
作为一种或多种实施方式，在绘制MMC稳定运行域时，需要判断功率组合点是否满足各类约束条件，功率组合点即为MMC的运行点（稳定运行所输出的有功和无功）。取MMC交流母线出口公共连接点（PCC）处的有功和无功功率值作为MMC运行时所输出的有功和无功。
综上，本实施例中的MMC的稳定运行域确定的具体步骤为：
（1）给定MMC在PCC点视在功率为SS，理论上MMC可以在PS+QS≤SS范围内所有工作点上运行。对于每个工作点，重复（2）-（3）。
在本实施例中，视在功率SS采用标幺值，其范围为0-1，在绘制运行域时，验证视在功率0-1范围内的所有运行点。
（2）检查该工作点的合理性，即检查功率组合点是否满足MMC稳定运行常规约束条件以及混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件。如果该工作点能够满足所有约束条件，则并联MMC可以在这个工作点运行。
（3）计算额定视在功率范围内PCC处所有的有功功率和无功功率组合点。检查所有可能工作点的合理性后，所有合理功率组合点（PS，QS）集合覆盖的区域构成混合级联直流电网受端MMC的稳定运行域。
在混合级联直流电网运行于“1+3”模式时，受端并联MMC稳定运行域的求解步骤与“1+2”模式相同。
本实施例所提供的确定混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的方法，应用于送端为LCC，受端为LCC与多组并联MMC串联的混合级联直流电网；基于直流电网中MMC的本体参数以及MMC所联交流系统参数，提出了混合级联直流电网中受端MMC的稳定运行附加约束条件，计算出并联MMC组功率传输极限；结合MMC常规约束条件,绘制出混合级联直流电网受端MMC稳定运行域。该方法解决了混合级联直流电网受端中具有多组并联、MMC本体容量大及多交流落点等特点的MMC的稳定运行域难以确定的问题，计算出的MMC稳定域行域更加准确合理，当并联MMC运行于该方法计算出的稳定运行域时，能够保证直流电网不会因故障导致直流过压而整体停运。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本申请的具体实施方式进行了描述，但并非对本申请保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本申请的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本申请的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，其特征在于，包括：
获取MMC视在功率范围内的工作点；
计算所述工作点下MMC交流母线出口公共连接点处母线电压的dq轴分量；
判断所获取的母线电压的dq轴分量是否满足MMC常规约束条件；
当满足MMC常规约束条件时，计算MMC单极闭锁后直流网内的盈余功率，构建混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件，否则继续查找满足常规约束条件的工作点；
当所获取的工作点满足所构建的附加约束条件时，将该工作点视为可行的MMC功率组合点，否则继续查找满足附加约束条件的工作点；
根据所得到的所有的可行的MMC功率组合点，确定MMC的稳定运行域；
所述MMC常规约束条件保证MMC本体的稳定运行，使电压电流达到电网的要求；所述MMC常规约束条件包括潮流有解约束、电压调制比约束、电压偏移约束和电流约束；
根据混合级联直流电网受端MMC的运行模式，得到MMC输出的功率，计算故障后产生盈余功率的总量，根据所述受端并联MMC区域网内的盈余功率总量的约束条件，构建混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件；
所述混合级联直流电网受端MMC稳定运行附加约束条件，即MMC功率安全输送约束为：
Figure 793225DEST_PATH_IMAGE001
其中，ΔPT为故障受阻功率，即MMC故障后无法输出的功率；Ponmax为第n个正常MMC最大送出功率；Pon是第n个正常MMC的常规输送功率；k为电压过压保护动作阈值Umax对正常电压Ud的倍数；b为平衡站数量；Ci为除闭锁站外第i个MMC的等效电容；t1为送端机组切机时间；
所述MMC附加约束条件保证MMC在混合级联直流电网中稳定运行，在发生故障时不会危及整个电网的稳定运行，通过建立并联MMC功率输送限值约束，降低并联MMC区域网内的盈余功率，延长送端机组响应切机速降功率的时间。
2.如权利要求1中所述的一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，其特征在于，所述MMC视在功率范围为
Figure 444786DEST_PATH_IMAGE002
，其中，
Figure 693364DEST_PATH_IMAGE003
表示MMC的有功功率；
Figure 822994DEST_PATH_IMAGE004
表示MMC的无功功率；
Figure 106208DEST_PATH_IMAGE005
表示MMC输出的功率。
3.如权利要求1中所述的一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，其特征在于，计算故障后产生盈余功率的总量的方法为：
Figure 663092DEST_PATH_IMAGE006
Figure 398966DEST_PATH_IMAGE007
Figure 332287DEST_PATH_IMAGE008
其中，a为MMC总数，b为平衡站数量，Ud为MMC两端的直流电压，受端MMC发生闭锁故障后，因盈余功率给子模块电容充电；t为故障持续时间，即MMC故障发生到故障切除的时间；Wt为时间t内子模块电容所吸收的能量，Ci为除闭锁站外第i个MMC的等效电容，Ud为正常运行时的直流电压，Umax为直流电网过压保护动作阈值；ΔPΣ为盈余功率总量；ΔPT为故障受阻功率；Ponmax为第n个正常MMC最大送出功率；Pon是第n个正常MMC的常规输送功率；ΔPi是除闭锁站外第i个换流站分担的盈余功率。
4.如权利要求3中所述的一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，其特征在于，盈余功率会给MMC中的电容充电使其直流电压升高，为使电网不因直流电压升高而整体停运，需限制MMC稳定运行使输送的功率，即盈余功率总量需受到约束，以保证在送端机组前直流升压不会达到保护动作的阈值。
5.如权利要求4中所述的一种LCC-MMC混合级联直流电网受端MMC稳定运行域的确定方法，其特征在于，受端并联MMC区域网内的盈余功率总量的约束条件为：
Figure 470008DEST_PATH_IMAGE009
式中，ΔPΣ为盈余功率总量；t为故障持续时间，即MMC故障发生到故障切除的时间；k为电压过压保护动作阈值Umax对正常电压Ud的倍数；b为平衡站数量；Ci为除闭锁站外第i个MMC的等效电容；t1为送端机组切机时间。
CN202211010621.9A 2022-08-23 2022-08-23 一种lcc-mmc混合级联直流电网受端mmc稳定运行域的确定方法 Active CN115102217B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211010621.9A CN115102217B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种lcc-mmc混合级联直流电网受端mmc稳定运行域的确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211010621.9A CN115102217B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种lcc-mmc混合级联直流电网受端mmc稳定运行域的确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115102217A CN115102217A (zh) 2022-09-23
CN115102217B true CN115102217B (zh) 2022-11-18

Family

ID=83300658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211010621.9A Active CN115102217B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种lcc-mmc混合级联直流电网受端mmc稳定运行域的确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115102217B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117200224B (zh) * 2023-11-02 2024-01-12 国网经济技术研究院有限公司 一种混合级联直流系统持续低电压的三相故障穿越方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111697609A (zh) * 2020-05-15 2020-09-22 南方电网科学研究院有限责任公司 一种mmc的功率传输极限计算方法和装置
CN112977077A (zh) * 2021-02-20 2021-06-18 天津大学 一种柔性直流牵引供电系统运行域模型构建与求解方法
CN113517707A (zh) * 2021-05-10 2021-10-19 山东大学 一种mmc换流站盈余功率消纳控制方法及系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113452060B (zh) * 2021-06-09 2022-08-02 华中科技大学 Vsc-lcc级联型混合直流系统稳定运行区间的分析方法和系统
CN114884112B (zh) * 2022-04-21 2022-12-06 浙江大学 混合级联直流输电系统的受端交流故障穿越控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111697609A (zh) * 2020-05-15 2020-09-22 南方电网科学研究院有限责任公司 一种mmc的功率传输极限计算方法和装置
CN112977077A (zh) * 2021-02-20 2021-06-18 天津大学 一种柔性直流牵引供电系统运行域模型构建与求解方法
CN113517707A (zh) * 2021-05-10 2021-10-19 山东大学 一种mmc换流站盈余功率消纳控制方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN115102217A (zh) 2022-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108418237B (zh) 一种多端直流输电系统站间通讯故障下控制方法及装置
CN106849148B (zh) 一种混合直流输电系统整流站交流故障穿越控制方法
CN110783942B (zh) 一种mmc型柔性直流电网的故障限流控制方法及系统
CN106505641B (zh) 模块化多电平换流器的交直流解耦控制方法及其应用
CN110492519B (zh) 特高压混合多端直流系统的vsc交流故障穿越方法及装置
CN105429165B (zh) 一种向多落点无源网络供电的多端混合直流输电系统拓扑及控制方法
CN108988373A (zh) 一种用于对混合直流输电系统受端交流故障进行控制的方法及系统
CN107181276B (zh) 混合直流输电系统换相失败恢复的方法及装置
CN111600325B (zh) 一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统
CN113193586B (zh) 一种柔性直流补偿控制方法及系统
CN115102217B (zh) 一种lcc-mmc混合级联直流电网受端mmc稳定运行域的确定方法
CN114884112B (zh) 混合级联直流输电系统的受端交流故障穿越控制方法
Xin et al. AC fault ride-through coordinated control strategy of LCC-MMC hybrid DC transmission system connected to passive networks
CN111769583B (zh) 一种改善级联型混合直流输电系统稳定性的协调控制方法
CN111130331B (zh) 一种柔性直流输电风电并网换流器过压抑制控制方法
CN113612246B (zh) 用于直流输电系统故障的电流阻断方法、装置和系统
CN111600324B (zh) 一种混合级联直流输电系统控制方法
CN109861192A (zh) 一种柔性直流换流器直流故障电流抑制方法及其应用
CN111600323B (zh) 一种混合级联直流输电系统协调控制方法及系统
Torres-Olguin et al. Grid Integration of offshore wind farms using a Hybrid HVDC composed by an MMC with an LCC-based transmission system
CN109494780B (zh) 一种直流输电系统功率转代方法及系统
CN113162097A (zh) 一种适用于级联型混合直流的交直流故障联合穿越方法
CN113612222B (zh) 混合直流输电系统的故障穿越控制方法
EP4290721A1 (en) Method and apparatus for handling direct-current side line fault of voltage source converter
CN108933434A (zh) 一种柔性直流输电换流站故障限流保护系统及方法

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