CN116232031A - 柔性直流换流器子模块过电压抑制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提出一种柔性直流换流器子模块过电压抑制方法及装置，该方法包括获取网侧电压电流功率数据，网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、有/无功功率；监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障则将网侧换流器的调制比设置为1；基于实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量；基于目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息；基于位置信息和网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。根据本公开的方法能够提升换流器的调制比和子模块的利用率以实现过电压抑制。
Description
技术领域
本公开涉及海上风电场柔性直流输电领域，尤其涉及一种柔性直流换流器子模块过电压抑制方法及装置。
背景技术
随着新能源发电的快速发展，风电发电在电力系统中逐渐占据较大比重。风电发电包括陆上风力发电和海上风力发电。其中对于海上风力发电而言，柔性直流输电技术是目前深远海大规模风电送出的主流方式。
当海上风电柔性直流输电系统与陆上接入电网并网点发生交流故障后，由于直流的隔离作用，海上换流站仍然保持稳定的交流电压控制，海上风电场馈入直流系统的有功功率保持不变，但是由于受端换流站交流系统故障送不出风电场馈入的功率，这就使得直流系统送受端功率不平衡，使得盈余的功率对换流器子模块电容充电导致换流器子模块过电压，进而使得直流电压抬升会危害设备运行。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本公开的第一个目的在于提出一种柔性直流换流器子模块过电压抑制方法，主要目的在于提升换流器的调制比和子模块的利用率以实现过电压抑制。
本公开的第二个目的在于提出一种柔性直流换流器子模块过电压抑制装置。
本公开的第三个目的在于提出一种柔性直流换流器子模块过电压抑制设备。
为达上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种柔性直流换流器子模块过电压抑制方法，海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，所述方法包括：
获取柔性直流系统的网侧电压电流功率数据，所述网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流；
监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障，则将网侧换流器的调制比设置为1；
基于所述实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量；
基于所述目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息；
基于所述位置信息和所述网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。
在本公开的一个实施例中，所述基于所述实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量，包括：基于各子模块的电压实测值计算得到子模块电压平均值；基于所述实际直流电压值、所述调制比和所述子模块电压平均值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量。
在本公开的一个实施例中，所述基于各子模块的电压实测值计算得到子模块电压平均值，包括：利用各相各桥臂的所有子模块的电压实测值，计算得到该相该桥臂的子模块电压平均值。
在本公开的一个实施例中，所述基于所述实际直流电压值、所述调制比和所述子模块电压平均值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量，包括：针对每相上桥臂，基于所述实际直流电压值和所述调制比获得该相上桥臂的电压值；基于该相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值获得该相上桥臂的第一目标数量；基于该相桥臂的子模块总数和所述第一目标数量，获得该相下桥臂的第二目标数量。
在本公开的一个实施例中，将各相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值做商得到该相上桥臂的第一目标数量，将该相桥臂的子模块总数和所述第一目标数量作差得到该相下桥臂的第二目标数量。
为达上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种柔性直流换流器子模块过电压抑制装置，海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，所述装置包括：
获取模块，用于获取柔性直流系统的网侧电压电流功率数据，所述网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流；
检测模块，用于监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障，则将网侧换流器的调制比设置为1；
计算模块，用于基于所述实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量；
处理模块，用于基于所述目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息；
控制模块，用于基于所述位置信息和所述网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。
在本公开的一个实施例中，所述计算模块，具体用于：基于各子模块的电压实测值计算得到子模块电压平均值；基于所述实际直流电压值、所述调制比和所述子模块电压平均值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量。
在本公开的一个实施例中，所述计算模块，具体用于：利用各相各桥臂的所有子模块的电压实测值，计算得到该相该桥臂的子模块电压平均值。
在本公开的一个实施例中，所述计算模块，具体用于：针对每相上桥臂，基于所述实际直流电压值和所述调制比获得该相上桥臂的电压值；基于该相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值获得该相上桥臂的第一目标数量；基于该相桥臂的子模块总数和所述第一目标数量，获得该相下桥臂的第二目标数量。
为达上述目的，本公开第三方面实施例提出了一种柔性直流换流器子模块过电压抑制设备，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指令，所述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本公开第一方面实施例的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法。
在本公开一个或多个实施例中，海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，该方法包括：获取柔性直流系统的网侧电压电流功率数据，网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流；监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障，则将网侧换流器的调制比设置为1；基于实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量；基于目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息；基于位置信息和网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。在这种情况下，在发生故障时，将网侧换流器的调制比设置为1，以提高换流器的调制比，同时利用实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量，相比于现有技术中投入的运行的子模块的数量，目标数量数值更大，故本公开的方法提高了子模块的利用率，从而降低了各子模块的平均电压，更好地实现了过电压抑制。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，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。本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本公开实施例所提供的海上风电场柔性直流系统的拓扑结构示意图；
图2为本公开实施例所提供的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法的流程示意图；
图3为本公开实施例提供的网侧换流器的控制框图；
图4为本公开实施例所提供的一种柔性直流换流器子模块过电压抑制装置的框图；
图5是用来实现本公开实施例的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法的柔性直流换流器子模块过电压抑制设备的框图。
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实施例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、本公开实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
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。还应当理解，本公开中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
本公开提供了一种柔性直流换流器子模块过电压抑制方法及装置，主要目的在于提升换流器的调制比和子模块的利用率以实现过电压抑制。
本公开涉及的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法及装置应用于海上风电场柔性直流系统。海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器、网侧并网点、机侧换流器和机侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，机侧换流器经机侧并网点与海上风电场连接。
图1为本公开实施例所提供的海上风电场柔性直流系统的拓扑结构示意图。如图1所示，海上风电场柔性直流系统包括依次连接的机侧联接变压器、海上换流站、电缆线路、陆上换流站和网侧联接变压器。其中，机侧联接变压器的一端连接海上换流站(即机侧换流器)，机侧联接变压器的另一端连接海上风电场，机侧联接变压器与海上风电场的连接点为机侧并网点。机侧并网点所在的母线例如为66kV的母线。网侧联接变压器的一端连接陆上换流站(即网侧换流器)，网侧联接变压器的另一端连接陆上主网，网侧联接变压器与陆上主网的连接点为网侧并网点。陆上换流站和海上换流站采用电压源换流器(VoltageSource Converter，VSC)。电缆线路用于输送高压直流电。电缆线路的近陆上换流站侧设置有耗能装置。耗能装置用于消耗柔性直流输电系统直流侧盈余功率，配合实现柔直系统交流故障穿越，在故障无法清除时也为风机争取动作时间，以提高整个柔直系统的安全可靠性。
在第一个实施例中，图2为本公开实施例所提供的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法的流程示意图。如图2所示，该柔性直流换流器子模块过电压抑制方法包括以下步骤：
步骤S11，获取柔性直流系统的网侧电压电流功率数据，网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流。
在步骤S11中，网侧电压电流功率数据指的是网侧换流器和网侧并网点的相关电压电流功率数据。
在步骤S11中，网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值，网侧换流器直流侧正负极间的实际直流电压值可以用符号Udc表示，该实际直流电压值(即网侧换流器的直流电压实测值)的标幺值可以用Udcpu表示。
在步骤S11中，网侧电压电流功率数据还包括网侧换流器的直流电压参考值Udcref。
在步骤S11中，网侧电压电流功率数据还包括网侧换流器的各子模块的电压实测值。
在步骤S11中，网侧电压电流功率数据还包括交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流，其中，交流电压包括网侧并网点的交流电压参考值Uacref、网侧换流器阀侧三相电压，网侧并网点的交流电压实测值的d轴分量ud和网侧并网点的交流电压实测值的q轴分量uq。其中可以用Uvj表示网侧换流器阀侧第j相电压，j取a、b、c三相。无功功率包括网侧并网点的无功功率参考值Qref。有功功率包括网侧并网点的有功功率参考值Pref。网侧换流器电流包括网侧换流器的直流电流Idc、上桥臂三相电流和下桥臂三相电流，其中ipj表示网侧换流器的第j相上桥臂电流，inj表示网侧换流器的第j相下桥臂电流。
步骤S12，监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障，则将网侧换流器的调制比设置为1。
在步骤S12中，若网侧并网点发生故障则将网侧换流器的调制比设置为1是考虑到：
对于网侧换流器，设定每个子模块的额定运行电压为usmref，设定网侧换流器直流侧正极电压为Udcref，网侧换流器直流侧负极电压为-Udcref，则每相的上桥臂和下桥臂的子模块总数量N为N＝ceil[2Udcref/usmref]，其中ceil表示取大数的整，比如ceil(4.1)＝5。每相上下桥臂投入的子模块数由交流侧交流电压(即换流阀各相电压参考值)决定，其中，ej_ref表示换流阀第j相电压参考值。以a相为例，其每个时刻上下桥臂投入子模块数量如下式所示：
Nap＝round[N/2*(2Udcref-ea_ref)]
Nan＝round[N/2*(2Udcref+ea_ref)]
其中，Nap表示第a相上桥臂投入子模块数量，Nan表示第a相下桥臂投入子模块数量，ea_ref表示换流阀第a相电压参考值。
当网侧并网点发生故障且直流卸荷装置暂未投入使用时，由于功率盈余的存在导致会对换流器子模块电压不断进行充电，从而引起子模块电压存在过电压风险，为降低过电压风险，利用网侧并网点的交流电压实测值Uacrms和网侧换流器的直流电压参考值Udcref获得换流器调制比，即换流器调制比m满足：m＝Uacrms/(Udcref/2)。以a相为例，uac表示网侧换流器的交流侧a相电压实测值，则a相上下桥臂电压设计值满足式(1)：
其中，uau表示a相上桥臂电压设计值，ual表示a相下桥臂电压设计值，Udc表示正负极间实际直流电压值，ωt表示相位。当正负极间实际直流电压值Udc的取值为直流电压参考值2Udcref时，a相上桥臂的最大值uaumax和最小值uaumin满足式(2)：
其中，上桥臂电压最大值对应的是该相下桥臂电压最小值，上桥臂电压最小值对应的是该相下桥臂电压最大值。各相上下桥臂电压之和在任何时候都是等于直流电压参考值2Udcref。此时对于上桥臂或是下桥臂，在整个系统运行中，各相桥臂(即各相的上桥臂和下桥臂)子模块最小投入数和最大投入数为式(3)：
通常柔性直流输电系统其换流器调制比会选择小于1避免过调制现象出现，这意味着，在直流输电系统运行过程中，由于调制比的限制，在故障期间仍然最多每相桥臂只有Nmax个子模块投入使用，这对网侧换流器而言子模块利用率来说较低。因此，步骤S12中在网侧并网点发生故障时先将网侧换流器的调制比设置为1，充分利用上下桥臂子模块数，在初步改善子模块利用率的情况下，并结合后续步骤的处理进一步优化子模块投入量，提高子模块利用率，以避免过调制现象以及过电压的情况。
步骤S13，基于实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量。
在步骤S13中，基于实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量，包括：基于各子模块的电压实测值计算得到子模块电压平均值；基于实际直流电压值、调制比和子模块电压平均值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量。
在步骤S13中，基于各子模块的电压实测值计算得到子模块电压平均值，包括：利用各相各桥臂的所有子模块的电压实测值，计算得到该相该桥臂的子模块电压平均值。
在步骤S13中，基于实际直流电压值、调制比和子模块电压平均值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量，包括：针对每相上桥臂，基于实际直流电压值和调制比获得该相上桥臂的电压值；基于该相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值获得该相上桥臂的第一目标数量；基于该相桥臂的子模块总数和第一目标数量，获得该相下桥臂的第二目标数量。其中上桥臂的电压值可以参照式(1)。
在步骤S13中，将各相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值做商得到该相上桥臂的第一目标数量，将该相桥臂的子模块总数和第一目标数量作差得到该相下桥臂的第二目标数量。
具体地，第一目标数量Nu和第二目标数量Nl满足：
Nu＝round((1-cos(ωt))/2*Udc/usmmean)
Nl＝N-Nu
其中，usmmean表示对应的上桥臂的子模块电压平均值，N为该相桥臂的子模块总数。
在步骤S13中，相对于现有技术中的投切的子模块数量，本公开的实施例中的目标数量更大，提升了子模块利用率，进而降低了各子模块的电压平均值，避免了过调制现象，解决了过电压的问题。
步骤S14，基于目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息。
在步骤S14中，基于第一目标数量Nu和第二目标数量Nl分别对对应的上下桥臂子模块电压进行排序按照最近电平逼近法(NLM)确定目标数量的应投入运行的子模块的位置信息，从而明确具体哪些子模块投切。
步骤S15，基于位置信息和网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。
在步骤S15中，基于位置信息确定需要投切的子模块后，基于网侧电压电流功率数据按照内外环控制方法对需要投切的子模块进行控制，从而实现过电压抑制。
图3为本公开实施例提供的网侧换流器的控制框图。
如图3所示，内外环控制方法的过程如下：根据控制模式选择网侧并网点的无功功率参考值Qref、网侧并网点的交流电压参考值Uacref中的一个参数作为第一目标参数，以及网侧并网点的有功功率参考值Pref、网侧换流器的直流电压参考值Udcref中的一个参数作为第二目标参数送至外环功率控制器中，外环功率控制器基于第一目标参数、第二目标参数和网侧换流器阀侧三相电压(其中Uvj表示网侧换流器阀侧第j相电压)生成电流内环dq分量参考值idq_ref，内环电流控制器基于电流内环dq分量参考值idq_ref、网侧并网点的交流电压实测值的d轴分量ud、网侧并网点的交流电压实测值的q轴分量uq生成换流阀dq电压分量参考值edq_ref，对换流阀dq电压分量参考值edq_ref进行派克逆变换(dq/abc)生成换流阀三相电压参考值(ej_ref表示换流阀第j相电压参考值)，基于暂态过电压抑制使能选择网侧换流器的直流电压实测值的标幺值Udcpu、网侧换流器的直流电压参考值Udcref的二分之一值中的一个参数作为第三目标参数，另外将网侧换流器的第j相上桥臂电流ipj和网侧换流器的第j相下桥臂电流inj的二分之一值，以及三分之一的换流器直流电流Idc，送至环流抑制器计算得到差模电压参考值udiffj_ref，利用第三目标参数、换流阀三相电压参考值和差模电压参考值udiffj_ref，获得上桥臂三相电压(upj_ref表示第j相上桥臂电压)和下桥臂三相电压(unj_ref表示第j相下桥臂电压)，基于上桥臂三相电压和下桥臂三相电压利用阀控制脉冲发生器生成触发脉冲，送至需要投切的子模块，从而对需要投切的子模块进行控制。
在本公开实施例的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法中，海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，该方法包括：获取柔性直流系统的网侧电压电流功率数据，网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流；监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障，则将网侧换流器的调制比设置为1；基于实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量；基于目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息；基于位置信息和网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。在这种情况下，在发生故障时，将网侧换流器的调制比设置为1，以提高换流器的调制比，同时利用实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量，相比于现有技术中投入的运行的子模块的数量，目标数量数值更大，故本公开的方法提高了子模块的利用率，从而降低了各子模块的平均电压，更好地实现了过电压抑制。本公开的方法适用于冗余子模块的换流器故障期间子模块电容电压的过电压抑制。
下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
本公开涉及一种柔性直流换流器子模块过电压抑制装置。利用该柔性直流换流器子模块过电压抑制装置能够提升换流器的调制比和子模块的利用率以实现过电压抑制。该柔性直流换流器子模块过电压抑制装置用于海上风电场柔性直流系统，海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接。
请参见图4，图4为本公开实施例所提供的一种柔性直流换流器子模块过电压抑制装置的框图。该柔性直流换流器子模块过电压抑制装置10包括获取模块11、检测模块12、计算模块13、处理模块14和控制模块15，其中：
获取模块11，用于获取柔性直流系统的网侧电压电流功率数据，网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流；
检测模块12，用于监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障，则将网侧换流器的调制比设置为1；
计算模块13，用于基于实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量；
处理模块14，用于基于目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息；
控制模块15，用于基于位置信息和网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。
可选地，计算模块，具体用于：基于各子模块的电压实测值计算得到子模块电压平均值；基于实际直流电压值、调制比和子模块电压平均值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量。
可选地，计算模块，具体用于：利用各相各桥臂的所有子模块的电压实测值，计算得到该相该桥臂的子模块电压平均值。
可选地，计算模块，具体用于：针对每相上桥臂，基于实际直流电压值和调制比获得该相上桥臂的电压值；基于该相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值获得该相上桥臂的第一目标数量；基于该相桥臂的子模块总数和第一目标数量，获得该相下桥臂的第二目标数量。
可选地，计算模块，具体用于：将各相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值做商得到该相上桥臂的第一目标数量，将该相桥臂的子模块总数和第一目标数量作差得到该相下桥臂的第二目标数量。
需要说明的是，前述对柔性直流换流器子模块过电压抑制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的柔性直流换流器子模块过电压抑制装置，此处不在赘述。
在本公开实施例的柔性直流换流器子模块过电压抑制装置中，获取模块用于获取柔性直流系统的网侧电压电流功率数据，网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流；检测模块用于监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障，则将网侧换流器的调制比设置为1；计算模块用于基于实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量；处理模块用于基于目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息；控制模块用于基于位置信息和网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。在这种情况下，在发生故障时，将网侧换流器的调制比设置为1，以提高换流器的调制比，同时利用实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量，相比于现有技术中投入的运行的子模块的数量，目标数量数值更大，故本公开的方法提高了子模块的利用率，从而降低了各子模块的平均电压，更好地实现了过电压抑制。本公开的装置适用于冗余子模块的换流器故障期间子模块电容电压的过电压抑制。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种柔性直流换流器子模块过电压抑制设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图5是用来实现本公开实施例的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法的柔性直流换流器子模块过电压抑制设备的框图。柔性直流换流器子模块过电压抑制设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。柔性直流换流器子模块过电压抑制设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴电子设备和其它类似的计算装置。本公开所示的部件、部件的连接和关系、以及部件的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本公开中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图5所示，柔性直流换流器子模块过电压抑制设备20包括计算单元21，其可以根据存储在只读存储器(ROM)22中的计算机程序或者从存储单元28加载到随机访问存储器(RAM)23中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 23中，还可存储柔性直流换流器子模块过电压抑制设备20操作所需的各种程序和数据。计算单元21、ROM 22以及RAM23通过总线24彼此相连。输入/输出(I/O)接口25也连接至总线24。
柔性直流换流器子模块过电压抑制设备20中的多个部件连接至I/O接口25，包括：输入单元26，例如键盘、鼠标等；输出单元27，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元28，例如磁盘、光盘等，存储单元28与计算单元21通信连接；以及通信单元29，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元29允许柔性直流换流器子模块过电压抑制设备20通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他柔性直流换流器子模块过电压抑制设备交换信息/数据。
计算单元21可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元21的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元21执行上述所描述的各个方法和处理，例如执行柔性直流换流器子模块过电压抑制方法。例如，在一些实施例中，柔性直流换流器子模块过电压抑制方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元28。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM22和/或通信单元29而被载入和/或安装到柔性直流换流器子模块过电压抑制设备20上。当计算机程序加载到RAM 23并由计算单元21执行时，可以执行上述描述的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元21可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行柔性直流换流器子模块过电压抑制方法。
本公开中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑电子设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或电子设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存电子设备、磁储存电子设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本公开在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柔性直流换流器子模块过电压抑制方法，其特征在于，海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，所述方法包括：
获取柔性直流系统的网侧电压电流功率数据，所述网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流；
监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障，则将网侧换流器的调制比设置为1；
基于所述实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量；
基于所述目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息；
基于所述位置信息和所述网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。
2.根据权利要求1所述的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法，其特征在于，所述基于所述实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量，包括：
基于各子模块的电压实测值计算得到子模块电压平均值；
基于所述实际直流电压值、所述调制比和所述子模块电压平均值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量。
3.根据权利要求2所述的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法，其特征在于，所述基于各子模块的电压实测值计算得到子模块电压平均值，包括：
利用各相各桥臂的所有子模块的电压实测值，计算得到该相该桥臂的子模块电压平均值。
4.根据权利要求3所述的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法，其特征在于，所述基于所述实际直流电压值、所述调制比和所述子模块电压平均值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量，包括：
针对每相上桥臂，基于所述实际直流电压值和所述调制比获得该相上桥臂的电压值；
基于该相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值获得该相上桥臂的第一目标数量；
基于该相桥臂的子模块总数和所述第一目标数量，获得该相下桥臂的第二目标数量。
5.根据权利要求4所述的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法，其特征在于，将各相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值做商得到该相上桥臂的第一目标数量，将该相桥臂的子模块总数和所述第一目标数量作差得到该相下桥臂的第二目标数量。
6.一种柔性直流换流器子模块过电压抑制装置，其特征在于，海上风电场柔性直流系统包括网侧换流器和网侧并网点，网侧换流器经由网侧并网点与陆上主网连接，所述装置包括：
获取模块，用于获取柔性直流系统的网侧电压电流功率数据，所述网侧电压电流功率数据包括网侧换流器直流侧的实际直流电压值、网侧换流器的各子模块的电压实测值、交流电压、无功功率、有功功率和网侧换流器电流；
检测模块，用于监测网侧并网点是否发生故障，若发生故障，则将网侧换流器的调制比设置为1；
计算模块，用于基于所述实际直流电压值、调制比和各子模块的电压实测值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量；
处理模块，用于基于所述目标数量按照最近电平逼近法确定应投入运行的子模块的位置信息；
控制模块，用于基于所述位置信息和所述网侧电压电流功率数据控制网侧换流器的子模块，从而实现过电压抑制。
7.根据权利要求6所述的柔性直流换流器子模块过电压抑制装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：
基于各子模块的电压实测值计算得到子模块电压平均值；
基于所述实际直流电压值、所述调制比和所述子模块电压平均值获得网侧换流器的各相上下桥臂中应投入运行的子模块的目标数量。
8.根据权利要求7所述的柔性直流换流器子模块过电压抑制装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：
利用各相各桥臂的所有子模块的电压实测值，计算得到该相该桥臂的子模块电压平均值。
9.根据权利要求8所述的柔性直流换流器子模块过电压抑制装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于：
针对每相上桥臂，基于所述实际直流电压值和所述调制比获得该相上桥臂的电压值；
基于该相上桥臂的电压值和该相上桥臂的子模块电压平均值获得该相上桥臂的第一目标数量；
基于该相桥臂的子模块总数和所述第一目标数量，获得该相下桥臂的第二目标数量。
10.一种柔性直流换流器子模块过电压抑制设备，其特征在于，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指令，所述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权利要求1-5中任一项所述的柔性直流换流器子模块过电压抑制方法。
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| GR01 | Patent grant |