CN116054257A - 海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法及装置 - Google Patents

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CN116054257A CN202310086751.9A CN202310086751A CN116054257A CN 116054257 A CN116054257 A CN 116054257A CN 202310086751 A CN202310086751 A CN 202310086751A CN 116054257 A CN116054257 A CN 116054257A
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Abstract

本公开涉及一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法及装置，通过在陆上换流站发生故障时，确定陆上换流站的控制方法；根据陆上换流站的控制方法，对陆上换流站进行调整控制。由此，在陆上换流站故障时，通过调整陆上换流站的控制方法耗散掉盈余功率，风电场运行不受任何影响，将故障限制在了柔直系统内。

Description

海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法及装置
技术领域
本公开涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法及装置。
背景技术
目前，陆上交流故障发生后，柔直系统陆上换流站的交流侧有功功率送出能力下降。由于海上风电场的功率无法全部送出，直流系统中出现大量盈余功率，导致换流站子模块电压和极间直流电压快速上升，几毫秒至几十毫秒即可触发过电压保护，引起系统停止运行。现有的控制策略有采取耗能电阻装置、风电机组降功率运行、或者柔性直流输电系统快速调节能力调整海上送端换流站交流母线电压幅值等。
相关技术中，采用耗能电阻装置，虽然能够有效消耗过剩功率，但是对其电阻参数要求较高，经济性不高，且快速的响应速度需求也使得耗能电阻装置投资成本较高；采用风电机组降功率运行也能在一定程度上平衡功率，但是响应速度太慢；采用柔性直流系统控制交流电压响应速度快，对于严重故障作用不大，且极易引起风电机组脱网。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法及装置。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法，包括：在陆上换流站发生故障时，确定所述陆上换流站的控制方法；根据所述陆上换流站的控制方法，对所述陆上换流站进行调整控制。
根据本公开实施例的第二方面，一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制系统，包括：海上换流站、至少一个陆上换流站和耗能装置；其中，所述海上换流站与所述至少一个陆上换流站连接，所述耗能装置安装在任一所述陆上换流站的直流侧。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制装置，包括：确定模块，用于在陆上换流站发生故障时，确定所述陆上换流站的控制方法；调整模块，用于根据所述陆上换流站的控制方法，对所述陆上换流站进行调整控制。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为用于实现本公开第一方面所提供的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法的步骤。
根据本公开实施例的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开第一方面所提供的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法的步骤。
根据本公开实施例的第六方面，提供一种计算机程序产品，该计算机程序由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如前所述的本公开第一方面实施例所提供的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法的步骤。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过在陆上换流站发生故障时，确定陆上换流站的控制方法；根据陆上换流站的控制方法，对陆上换流站进行调整控制。由此，在陆上换流站故障时，通过调整陆上换流站的控制方法耗散掉盈余功率，风电场运行不受任何影响，将故障限制在了柔直系统内。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制系统的结构示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制装置的框图；
图4为根据一示例性实施例示出的一种用于实现本公开实施例的方法的电子设备的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是，本公开中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。
图1是根据一示例性实施例示出的一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法的流程图，其中，需要说明的是，本实施例的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法由海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制装置执行，该海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制装置可以由软件和/或硬件实现，该海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制装置可以配置在电子设备中，以下以执行主体为电子设备为例进行说明。
如图1所示，海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法包括以下步骤：
在步骤S101中，在陆上换流站发生故障时，确定陆上换流站的控制方法。
其中，陆上换流站的控制方法包括两种，第一控制方法为定直流电压、定无功功率控制方法，第二控制方法为定有功功率、定无功功率控制方法。采用第一控制方法的陆上换流站为第一陆上换流站，采用第二控制方法的陆上换流站为第二陆上换流站。
可选地，当监测到任一陆上换流站发生交流系统接地故障时，查询该陆上换流站的编号，以确定该陆上换流站的控制方法。
在步骤S102中，根据陆上换流站的控制方法，对陆上换流站进行调整控制。
作为一种可能的实现方式，陆上换流站的控制方法为第一控制方法；根据陆上换流站的控制方法，对陆上换流站进行调整控制，包括：确定陆上换流站为第一陆上换流站，其中，第一陆上换流站的控制方法为第一控制方法；对第一陆上换流站的无功功率进行修正。
作为一种可能的实现方式，陆上换流站的控制方法为第二控制方法；根据陆上换流站的控制方法，对陆上换流站进行调整控制，还包括：确定陆上换流站为第二陆上换流站，其中，第二陆上换流站的控制方法为第二控制方法；将第二陆上换流站的控制方法转换为第一控制方法，并对第二陆上换流站的无功功率进行修正；将处于非故障状态的第一陆上换流站的控制方法转换为第二控制方法，并对第一陆上换流站的有功功率进行修正。
可选地，当监测到第二陆上换流站的交流系统发生故障时，该第二陆上换流站迅速由第二控制方法控制策略切换为第一控制方法控制策略，并根据交流母线电压的变化情况对无功功率定值进行修正，通过以下公式(1)对无功功率进行修正：其中，ΔU为交流系统电压波动，ΔQ为直流系统与交流系统交换无功功率，SSCmin为交流系统最小短路容量，QZ为修正后的整定值，Qref为原有参考值。
可选地，第一陆上换流站切换为第二控制方法控制策略，并根据盈余功率对有功功率的进行修正，通过以下公式(2)对有功功率进行修正：
其中，PZ为修正后的整定值，Pref为原有参考值，ΔP为盈余功率，n为非故障陆上换流站个数。
综上，通过在陆上换流站发生故障时，确定陆上换流站的控制方法；根据陆上换流站的控制方法，对陆上换流站进行调整控制。由此，在陆上换流站故障时，通过调整陆上换流站的控制方法耗散掉盈余功率，风电场运行不受任何影响，将故障限制在了柔直系统内。
图2是根据一示例性实施例示出的一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制系统的结构示意图。
如图2所示，该海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制系统，包括：海上换流站210、至少一个陆上换流站220和耗能装置230。
其中，海上换流站210与至少一个陆上换流站220连接，耗能装置230安装在任一陆上换流站220的直流侧。
陆上换流站220包括：第一陆上换流站221和第二陆上换流站222；其中，第一陆上换流站的数量为1个，第二陆上换流站的数量为至少一个。
在本公开实施例中，海上换流站210定交流电压、定频率控制，第一陆上换流站221选用定直流电压、定无功功率控制策略，第二陆上换流站222选用定有功功率、定无功功率控制策略。
作为一种可能的实现方式，确定发生故障的陆上换流站220为第一陆上换流站221；第一陆上换流站221的控制策略不变，并对第一陆上换流站221的无功功率进行修正。
作为一种可能的实现方式，确定发生故障的陆上换流站220为第二陆上换流站222；将第二陆上换流站222的控制方法转换为第一控制方法，并根据交流母线电压变化情况对第二陆上换流站222的无功功率进行修正；将处于非故障状态的第一陆上换流站221的控制方法转换为第二控制方法，并根据盈余功率对第一陆上换流站221的有功功率进行修正。
综上，本公开实施例的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制系统，包括：海上换流站、至少一个陆上换流站和耗能装置，通过协调控制策略，在陆上换流站交流系统发生故障时，耗散掉故障站的盈余功率，仅需设置一处耗能装置，节约了成本，还避免了风电场运行受到影响。
图3是根据一示例性实施例示出的一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制装置的框图。参照图3，该装置300包括：确定模块310和调整模块320。
其中，确定模块310，用于在陆上换流站发生故障时，确定所述陆上换流站的控制方法；
调整模块320，用于根据所述陆上换流站的控制方法，对所述陆上换流站进行调整控制。
作为本公开实施例的一种实现方式，所述调整模块320具体用于，确定所述陆上换流站为第一陆上换流站，其中，所述第一陆上换流站的控制方法为第一控制方法；对所述第一陆上换流站的无功功率进行修正。
作为本公开实施例的一种实现方式，所述调整模块320还用于，确定所述陆上换流站为第二陆上换流站，其中，所述第二陆上换流站的控制方法为第二控制方法；将所述第二陆上换流站的控制方法转换为第一控制方法，并对所述第二陆上换流站的无功功率进行修正；将处于非故障状态的第一陆上换流站的控制方法转换为所述第二控制方法，并对所述第一陆上换流站的有功功率进行修正。
作为本公开实施例的一种实现方式，所述第一控制方法为定直流电压、定无功功率控制方法，所述第二控制方法为定有功功率、定无功功率控制方法。
作为本公开实施例的一种实现方式，通过以下公式对所述无功功率进行修正：其中，ΔU为交流系统电压波动，ΔQ为直流系统与交流系统交换无功功率，SSCmin为交流系统最小短路容量，QZ为修正后的整定值，Qref为原有参考值。
作为本公开实施例的一种实现方式，通过以下公式对所述有功功率进行修正：其中，PZ为修正后的整定值，Pref为原有参考值，ΔP为盈余功率，n为非故障陆上换流站个数。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本公开实施例的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制装置，通过在陆上换流站发生故障时，确定陆上换流站的控制方法；根据陆上换流站的控制方法，对陆上换流站进行调整控制。由此，在陆上换流站故障时，通过调整陆上换流站的控制方法耗散掉盈余功率，风电场运行不受任何影响，将故障限制在了柔直系统内。
为了实现上述实施例，本公开还提供了一种电子设备和一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
其中，电子设备，包括：处理器420；用于存储处理器420可执行指令的存储器410；其中，所述处理器420被配置为执行如前所述的本公开第一方面实施例提出的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法。
作为一种示例，图4为根据一示例性实施例示出的一种用于实现本公开实施例的方法的电子设备的框图，如图4所示，上述电子设备400，可以包括：
存储器410及处理器420，连接不同组件(包括存储器410和处理器420)的总线430，存储器410存储有计算机程序，当处理器420执行所述程序时实现如前所述的本公开第一方面实施例提出的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法。
总线430表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
电子设备400典型地包括多种计算机可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备400访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储器410还可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)440和/或高速缓存450。电子设备400可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统460可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线430相连。存储器410可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块470的程序/实用工具480，可以存储在例如存储器410中，这样的程序模块470包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块470通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。
电子设备400也可以与一个或多个外部设备490(例如键盘、指向设备、显示器491等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备400交互的设备通信，和/或与使得该电子设备400能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口492进行。并且，电子设备400还可以通过网络适配器493与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图4所示，网络适配器493通过总线430与电子设备400的其它模块通信。应当明白，尽管图4中未示出，可以结合电子设备400使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理器420通过运行存储在存储器410中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。
需要说明的是，本实施例的电子设备的实施过程和技术原理参见前述对本公开实施例的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法的解释说明，此处不再赘述。
本公开实施例提供的电子设备，通过在陆上换流站发生故障时，确定陆上换流站的控制方法；根据陆上换流站的控制方法，对陆上换流站进行调整控制。由此，在陆上换流站故障时，通过调整陆上换流站的控制方法耗散掉盈余功率，风电场运行不受任何影响，将故障限制在了柔直系统内。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种计算机可读存储介质，其中，当计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如前所述的本公开第一方面实施例提出的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法。
为了实现上述实施例，本公开还提供一种计算机程序产品，该计算机程序由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如前所述的本公开第一方面实施例提出的海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制方法，其特征在于，包括：
在陆上换流站发生故障时，确定所述陆上换流站的控制方法；
根据所述陆上换流站的控制方法，对所述陆上换流站进行调整控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述陆上换流站的控制方法，对所述陆上换流站进行调整控制，包括：
确定所述陆上换流站为第一陆上换流站，其中，所述第一陆上换流站的控制方法为第一控制方法；
对所述第一陆上换流站的无功功率进行修正。
3.根据权利要求1所述的方法，所述根据所述陆上换流站的控制方法，对所述陆上换流站进行调整控制，还包括：
确定所述陆上换流站为第二陆上换流站，其中，所述第二陆上换流站的控制方法为第二控制方法；
将所述第二陆上换流站的控制方法转换为第一控制方法，并对所述第二陆上换流站的无功功率进行修正；
将处于非故障状态的第一陆上换流站的控制方法转换为所述第二控制方法，并对所述第一陆上换流站的有功功率进行修正。
4.根据权利要求2-3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一控制方法为定直流电压、定无功功率控制方法，所述第二控制方法为定有功功率、定无功功率控制方法。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下公式对所述无功功率进行修正：
其中，ΔU为交流系统电压波动，ΔQ为直流系统与交流系统交换无功功率，SSCmin为交流系统最小短路容量，QZ为修正后的整定值，Qref为原有参考值。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下公式对所述有功功率进行修正：
其中，PZ为修正后的整定值，Pref为原有参考值，ΔP为盈余功率，n为非故障陆上换流站个数。
7.一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制系统，其特征在于，包括：
海上换流站、至少一个陆上换流站和耗能装置；
其中，所述海上换流站与所述至少一个陆上换流站连接，所述耗能装置安装在任一所述陆上换流站的直流侧。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述陆上换流站包括：第一陆上换流站和第二陆上换流站；
其中，所述第一陆上换流站的数量为1个，所述第二陆上换流站的数量为至少一个。
9.一种海上风电多端柔直外送的低电压穿越控制装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于在陆上换流站发生故障时，确定所述陆上换流站的控制方法；
调整模块，用于根据所述陆上换流站的控制方法，对所述陆上换流站进行调整控制。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为用于实现权利要求1-6任一项所述的方法。
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