CN116316916A - 一种直流送端暂态过电压抑制方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流送端暂态过电压抑制方法及相关装置，本发明在换相失败后，计算将风电场并网点电压控制在合理范围内的风电场需提供的无功，并对风电场需提供无功进行分配，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，通过有功削减控制风机无功输出，发挥风电在风火打捆直流外送系统中的功率调节作用，抑制直流送端暂态过电压。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流送端暂态过电压抑制方法及相关装置，属于风电场群控制技术领域。
背景技术
目前，大规模风电基地通过特高压直流外送凭借大容量、远距离输电的优势成为风电远距离输电的主要发展方向，然而，风电的随机性、波动性、间歇性给输电系统带来了更高的要求与挑战。当系统遭遇换相失败时，高比例风电接入带来的随机波动特性叠加在直流侧，加剧了直流系统的暂态波动。若未采取及时正确措施，则会出现连续换相失败现象，严重时系统直流闭锁，中断功率传输，对直流输电系统内部换流站与近区送端电网的电力电子设备的安全构成严重威胁，引发大规模风电场因暂态过电压连锁脱网事故。如何抑制风火打捆直流外送系统换相失败导致的送端电压越限成为了目前系统控制亟需解决的问题。
目前直流送端暂态过电压的抑制主要集中在直流系统侧，偏向于使用无功补偿装置进行过电压抑制，对于拥有大规模风电接入的直流外送系统，缺少对风机机组自身无功调节能力的利用。
发明内容
本发明提供了一种直流送端暂态过电压抑制方法及相关装置，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种直流送端暂态过电压抑制方法，包括：
根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，若确定出风火打捆直流外送系统换相失败，对风电场接入电网等值模型进行潮流分析，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功；其中，风电场需提供的无功为风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功；
根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功；
根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制。
风火打捆直流外送系统的运行电气数据包括风火打捆直流外送系统的直流传输功率Pd、逆变侧熄弧角γ、无功消耗量Qd和直流母线电压Ud；
根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，检测风火打捆直流外送系统是否换相失败，包括：
若
且Ud＜Ud0，则确定风火打捆直流外送系统换相失败；其中，t为时间，γmin为逆变侧极限熄弧角，Ud0为临界换相失败直流母线电压。
在检测到风火打捆直流外送系统换相失败之后、进行潮流分析之前，通过调整逆变侧直流电流指令，减少风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功。
计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功，公式为：
其中，Qdemand为风电场需提供的无功，QL为风电场并网点的无功输出，Udc为直流母线电压，Udem为直流母线电压指令值，k2为变压器的变压比，X为联络线电抗与变压器电抗之和，Pw为并网风电场输出的总有功，PL为风电场并网点的有功，R为联络线电阻与变压器电阻之和。
根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功，包括：
根据风机超短期预测风速，计算风机的超短期有功预测值；
根据风机的超短期有功预测值，计算风机超短期无功容量上下限；
根据风机超短期无功容量上下限，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功。
风机的无功由网侧换流器提供，计算风机超短期无功容量上下限，公式为：
其中，Qi max为第i台风机超短期无功容量上限，Qi min为第i台风机超短期无功容量下限，Sg为网侧换流器的容量，Pi,f为第i台风机的超短期有功预测值。
获得风电场各风机分配到的无功，公式为：
其中，
为第i台风机分配到的无功，δi为第i台风机的无功分配系数，Qdemand为风电场需提供的无功，
为第i台风机超短期无功最大预测值，n为风电场风机数量，
为n台风机发出的无功最大值之和。
根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制，包括：
若风机当前风速未达到额定风速，控制风机进入无功补偿器模式，将风机整流器作为无功补偿器，进行直流送端暂态过电压抑制；
若风机无功补偿容量不能够满足其分配到的无功，控制风机进入有功削减模式，通过削减风机有功增加无功容量，进行直流送端暂态过电压抑制；
若风机无功补偿容量能够满足其分配到的无功指令，控制风机进入自适应下垂控制模式，通过与分配到的无功适配的无功下垂系数控制风机输出无功，进行直流送端暂态过电压抑制。
在有功削减模式中，风机根据优先级进行有功削减；其中，有功削减优先级根据以下公式确定：
其中，Pi为第i个风机输出的有功功率，ΔPi为第i个风机一次有功削减量，Si为第i个风机的额定容量，n为风机的数量，ΔQi为第i个风机有功削减后的无功容量增量，j为有功削减优先级最高的风机的编号。
与分配到的无功适配的无功下垂系数为：
其中，
为第i台风机t时刻的无功下垂系数，n为风电场风机数量，
为第i台风机t时刻的最大无功容量，α为根据分配到的无功整定的系数。
一种直流送端暂态过电压抑制装置，包括：
无功需求模块，根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，若确定出风火打捆直流外送系统换相失败，对风电场接入电网等值模型进行潮流分析，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功；其中，风电场需提供的无功为风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功；
无功分配模块，根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功；
输出控制模块，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行直流送端暂态过电压抑制方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行直流送端暂态过电压抑制方法的指令。
本发明所达到的有益效果：本发明在换相失败后，计算将风电场并网点电压控制在合理范围内的风电场需提供的无功，并对风电场需提供无功进行分配，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，抑制直流送端暂态过电压，充分发挥了风电在风火打捆直流外送系统中的无功调节能力。
附图说明
图1为直流送端暂态过电压抑制方法的流程图；
图2为抑制连续换相失败控制框图；
图3为风电场接入电网等值模型；
图4为自适应下垂控制框图；
图5为风机整体控制结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种直流送端暂态过电压抑制方法，包括以下步骤：
步骤1，根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，若确定出风火打捆直流外送系统换相失败，对风电场接入电网等值模型进行潮流分析，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功；其中，风电场需提供的无功为风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功；
步骤2，根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功。
步骤3，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制。
上述方法在换相失败后，计算将风电场并网点电压控制在合理范围内的风电场需提供的无功，并对风电场需提供无功进行分配，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，抑制直流送端暂态过电压，充分发挥了风电在风火打捆直流外送系统中的无功调节能力。
分析换相失败故障引发直流送端过电压机理，通过分析可知，换相失败下风火打捆直流外送系统(后续简称“系统”)电气量变化分为三个阶段：阶段一对应系统遭遇换相失败初期，系统直流传输功率Pd与直流母线电压Ud大幅下跌，逆变侧熄弧角γ降至逆变侧极限熄弧角γmin以下，系统无功消耗量Qd增加；阶段二对应系统恢复阶段，系统直流传输功率Pd与直流母线电压Ud逐步回升，逆变侧熄弧角γ返回正常值，系统向送端反送无功；阶段三对应连续换相失败阶段，直流传输功率Pd、直流母线电压Ud二次跌落，逆变侧熄弧角γ二次降至γmin之下，系统无功消耗量Qd增加。
因此可以实时获取系统的直流传输功率Pd、逆变侧熄弧角γ、系统无功消耗量Qd和直流母线电压Ud，当这些的运行电气数据大幅变化、且低于稳定阈值时，可判断出系统遭遇换相失败，用公式可表示为：
即实时获取的运行电气数据只需满足上述公式，即可确定系统换相失败。
针对换相失败后系统可能存在连续换相失败风险，可先通过调整逆变侧直流电流指令，降低直流输送功率，根据直流送端有功输送与无功消耗的耦合关系，减少系统恢复阶段无功需求，即风电场需提供的无功，具体如下：
系统逆变侧电气方程可表示为：
其中，
为功率因数，U为系统的直流电压，U0为系统的空载电压，Pd为系统的直流传输功率，Qd为系统的无功消耗功率，Sd为系统的视在功率，β为整流侧触发角；
由上式得出系统有功传输功率与无功消耗功率耦合关系为：
一般情况下系统无功消耗功率占直流输送功率的50％～60％，在换相失败发生后，通过降低直流输送功率，从而降低系统无功功率消耗；
直流电流与熄弧角存在关系：
其中，Id为系统直流电流，X为换相电抗(换相电路中与换相电压串联的全部电抗)；
直流传输功率与逆变侧熄弧角之间耦合关系为：
在系统遭遇换相失败后，根据直流系统有功输送功率与无功消耗功率之间的耦合关系，通过降低直流系统传输功率来抬升逆变侧熄弧角从而避免系统连续换相失败。
抑制直流系统连续换相失败控制策略如图2所示，CORDER为逆变侧控制系统直流电流指令，CMRS为实际测得逆变侧侧电流，CERRR为两者作差所得电流偏差量，通过PI矫正环节得到逆变侧触发超前角β，用π减去β后得到触发延迟角指令AOR，在遭遇换相失败后调节直流电流指令，电流偏差量CERRR增大使得触发超前角β增大，进一步使得逆变侧触发延迟角减小，换流站运行过程中消耗无功降低，改善系统故障时期系统无功需求。
设采取直流功率速降方法下直流系统有功输送功率下降ΔPdc，则有直流系统无功消耗下降ΔQdc＝ΔPdctanφ。此时换流站中无功补偿装置未能及时切除使得系统无功平衡失衡，盈余无功使得直流送端电压上升ΔUdc。
其中，Xdc为直流输电线路电抗，Udc为直流送端电压。
进一步对图3所示的风电场接入电网等值模型进行潮流分析，获得风电场并网点电压，计算将风电场并网点电压控制在合理范围内的风电场需提供的无功。
风电场并网点电压计算公式如下：
其中，Udc为直流母线电压，Upcc为风电场并网点电压，k2为变压器的变压比，PT为变压器上测得的有功，QT为变压器上测得的无功，R为联络线电阻与变压器电阻之和，X为联络线电抗与变压器电抗之和。
忽略有功分量，风机输出总无功功率表示为：
其中，PL为风电场并网点的有功，QL为风电场并网点的无功，Pw为并网风电场输出的总有功，Qw为并网风电场输出的总无功。
要想将并网点电压控制在合理范围，即额定电压的90％～110％，则有整体风电场需提供的无功为：
其中，Qdemand为风电场需提供的无功，Udem为直流母线电压指令值。
进一步可根据风机超短期预测风速，计算风机的超短期有功预测值，用公式可表示为：
其中，Pi,f为第i台风机的超短期有功预测值，Vi,f为第i台风机超短期预测风速，ρ为空气密度，A为风机叶片面积，Cp为风能利用系数，λ为叶尖速比，β为桨距角。
对于直驱风机，风机的无功由网侧换流器提供，根据风机的超短期有功预测值，可计算出风机超短期无功容量上下限，用公式可表示为：
其中，
为第i台风机超短期无功容量上限，Qi min为第i台风机超短期无功容量下限，Sg为网侧换流器的容量。
根据风机超短期无功容量上下限，对风电场需提供的无功进行分配，可获得风电场各风机分配到的无功，用公式可表示为：
其中，Qdemand为风电场需提供的无功，
为第i台风机分配到的无功，δi为第i台风机的无功分配系数，
为第i台风机超短期无功最大预测值，n为风电场风机数量，
为n台风机发出的无功最大值之和。
进一步，可根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，风机工作模式分为无功补偿器模式、有功削减模式、自适应下垂控制模式。
若风机当前风速未达到额定风速，控制风机进入无功补偿器模式，将风机整流器作为无功补偿器，进行直流送端暂态过电压抑制；风机工作在无功补偿器模式下时，当风速未达到额定风速时，风机从电网中切除，利用风机逆变器容量作为静止无功补偿器，根据系统中动态无功变化量实时快速进行无功补偿，当出现紧急情况时，将风机逆变器全部投入系统治理，以维持母线电压稳定。若风机无功补偿容量不能够满足其分配到的无功，控制风机进入有功削减模式，通过削减风机有功增加无功容量，进行直流送端暂态过电压抑制。
当风机场并网点电压越限且无功需求Qdemand大于风机最大无功输出Qmax时，采用有功削减控制。通过削减部分风电机组的有功功率，吸收更多的无功功率，为并网点提供无功支持。根据改进风机裕度分配策略确定各个风机的无功分配指令，再对相应风电机组进行有功削减。
有功削减评估参数具体计算方式为：
进行有功削减后并网点电压变化为：
其中，ΔU2为风机群并网点电压，图3BUS2处电压变化量，ΔU为电网电压，图3BUS4处电压，ΔPW为风机群有功出力减少量，ΔQW为风机群无功出力增加量，XL为风电场与直流电网之间联络线的阻抗。
在有功削减模式中，风机根据优先级进行有功削减；其中，有功削减优先级根据以下公式确定：
第i台风机增加的无功ΔQi与有功削减量ΔPi之间的关系为：
其中，Pi为第i个风机输出的有功功率，ΔPi为第i个风机一次有功削减量，Si为第i个风机的额定容量，n为风机的数量，ΔQi为第i个风机有功削减后的无功容量增量，j为有功削减优先级最高的风机的编号。当削减单位有功功率(5％视在功率)无功增加量最大时有优先削减风机编号j。
在进行定量有功削减后对暂态高压抑制效果进行判断。风电场并网电压应不超过额定电压的110％，提出有功削减效果评估参数ξ，对风机有功削减的效果进行评判，表示为：
其中，U2为风机群并网点电压，Urating为风机群并网点电压额定值。
当ξ大于10％时，继续进行有功削减以抑制暂态高压，当ξ小于10％时停止有功削减保持风机现有输出不变。
若风机无功补偿容量能够满足其分配无功指令，控制风机进入自适应下垂控制模式，通过与分配到的无功适配的无功下垂系数控制风机输出无功，进行直流送端暂态过电压抑制。
受天气状况，地理位置影响，风机输入风速存在时变性，从而使得风电场中各个风机的无功容量呈现差异性，传统控制方法采取固定下垂控制系数，无论风机容量差异统一分配相同无功裕度，针对风机容量差异化特性，风机正常工作时采用自适应下垂控制模式，见图4具体将分配到的无功作为下垂控制回路无功参考量。
下垂控制回路的输出定义为：
其中，
为第i台风机下垂控制回路的输出，
为第i台风机t时刻的无功下垂系数，Uref为给定参考电压，Upcc为风电场并网点电压。
与分配到的无功适配的无功下垂系数为：
其中，n为风电场风机数量，
为第i台风机t时刻的最大无功容量，α为根据分配到的无功整定的系数。
ΔQi与
相加后获得无功指令Qout，经过PI矫正环节得到电流指令Iqref。
如图5风机整体控制结构，控制器分成左侧机侧控制部分与右侧网侧控制部分。机侧控制模块包括有功功率外环控制，电流内环控制与脉冲宽度调制控制。机侧模块中的有功功率外环控制模块中根据不同情况选择不同的工作模式，可选择无功补偿器模式、有功削减模式或者自适应下垂控制模式，控制器按照所选模式对应的算法向电流内环输入有功电流参考值。网侧控制中，给定电压参考值与额定电压值相减，通过自适应下垂控制生成无功调整值。由无功调整值与风速预测得出的无功参考量相减得出无功功率指令，无功功率外环经过PI控制器后输入电流内环，电流参考值经过控制环节输出电压参考值，最后经过空间矢量调制输出变流器所需的PWM驱动信号，实现有功、无功控制。
上述方法在换相失败后，通过调整直流电流指令降低直流有功功率的传输，可降低故障后期恢复阶段系统无功需求，避免连续换相失败的发生，并且本发明充分发挥风机无功调节作用，针对不同无功情况更改风机工作模式，优先削减部分风机的有功以满足系统的无功需求，可减小直流功率速降后系统盈余无功对直流电压的影响，保持直流传输系统稳定。
基于相同的技术方案，本发明还公开了上述方法的软件装置，一种直流送端暂态过电压抑制装置，包括：
无功需求模块，根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，若确定出风火打捆直流外送系统换相失败，先通过调整逆变侧直流电流指令，减少风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功，然后对风电场接入电网等值模型进行潮流分析，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功；其中，风电场需提供的无功为风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功。
风火打捆直流外送系统的运行电气数据具体可以包括风火打捆直流外送系统的直流传输功率Pd、逆变侧熄弧角γ、无功消耗量Qd和直流母线电压Ud；
根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，确定风火打捆直流外送系统换相失败，包括若
且Ud＜Ud0，则确定风火打捆直流外送系统换相失败；其中，t为时间，γmin为逆变侧极限熄弧角，Ud0为临界换相失败直流母线电压。
具体计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功，公式可以为：
其中，Qdemand为风电场需提供的无功，QL为风电场并网点的无功输出，Udc为直流母线电压，Udem为直流母线电压指令值，k2为变压器的变压比，X为联络线电抗与变压器电抗之和，Pw为并网风电场输出的总有功，PL为风电场并网点的有功，R为联络线电阻与变压器电阻之和。
无功分配模块，根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功。
具体获得风电场各风机分配到的无功的过程可以为：
A1)根据风机超短期预测风速，计算风机的超短期有功预测值。
A2)根据风机的超短期有功预测值，计算风机超短期无功容量上下限。
风机的无功由网侧换流器提供，计算风机超短期无功容量上下限，公式可以为：
其中，
为第i台风机超短期无功容量上限，
为第i台风机超短期无功容量下限，Sg为网侧换流器的容量，Pi,f为第i台风机的超短期有功预测值。
A3)根据风机超短期无功容量上下限，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功。
获得风电场各风机分配到的无功，公式可以为：
其中，
为第i台风机分配到的无功，δi为第i台风机的无功分配系数，Qdemand为风电场需提供的无功，
为第i台风机超短期无功最大预测值，n为风电场风机数量，
为n台风机发出的无功最大值之和。
输出控制模块，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制。
具体过程可以为：
B1)若风机当前风速未达到额定风速，控制风机进入无功补偿器模式，将风机整流器作为无功补偿器，进行直流送端暂态过电压抑制。
B2)若风机无功补偿容量不能够满足其分配到的无功，控制风机进入有功削减模式，通过削减风机有功增加无功容量，进行直流送端暂态过电压抑制。
在有功削减模式中，风机根据优先级进行有功削减；其中，有功削减优先级可以根据以下公式确定：
其中，Pi为第i个风机输出的有功功率，ΔPi为第i个风机一次有功削减量，Si为第i个风机的额定容量，n为风机的数量，ΔQi为第i个风机有功削减后的无功容量增量，j为有功削减优先级最高的风机的编号。
B3)若风机无功补偿容量能够满足其分配到的无功指令，控制风机进入自适应下垂控制模式，通过与分配到的无功适配的无功下垂系数控制风机输出无功，进行直流送端暂态过电压抑制。
其中，与分配到的无功适配的无功下垂系数为：
其中，
为第i台风机t时刻的无功下垂系数，n为风电场风机数量，
为第i台风机t时刻的最大无功容量，α为根据分配到的无功整定的系数。
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行直流送端暂态过电压抑制方法。
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行直流送端暂态过电压抑制方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (13)
1.一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，包括：
根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，若确定出风火打捆直流外送系统换相失败，对风电场接入电网等值模型进行潮流分析，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功；其中，风电场需提供的无功为风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功；
根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功；
根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制。
2.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，风火打捆直流外送系统的运行电气数据包括风火打捆直流外送系统的直流传输功率Pd、逆变侧熄弧角γ、无功消耗量Qd和直流母线电压Ud；
根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，确定风火打捆直流外送系统换相失败，包括：
若
且Ud＜Ud0，则确定风火打捆直流外送系统换相失败；其中，t为时间，γmin为逆变侧极限熄弧角，Ud0为临界换相失败直流母线电压。
3.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，在检测到风火打捆直流外送系统换相失败之后、进行潮流分析之前，通过调整逆变侧直流电流指令，减少风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功。
4.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功，公式为：
其中，Qdemand为风电场需提供的无功，QL为风电场并网点的无功输出，Udc为直流母线电压，Udem为直流母线电压指令值，k2为变压器的变压比，X为联络线电抗与变压器电抗之和，Pw为并网风电场输出的总有功，PL为风电场并网点的有功，R为联络线电阻与变压器电阻之和。
5.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功，包括：
根据风机超短期预测风速，计算风机的超短期有功预测值；
根据风机的超短期有功预测值，计算风机超短期无功容量上下限；
根据风机超短期无功容量上下限，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功。
6.根据权利要求5所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，风机的无功由网侧换流器提供，计算风机超短期无功容量上下限，公式为：
其中，
为第i台风机超短期无功容量上限，
为第i台风机超短期无功容量下限，Sg为网侧换流器的容量，Pi,f为第i台风机的超短期有功预测值。
7.根据权利要求5所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，获得风电场各风机分配到的无功，公式为：
其中，
为第i台风机分配到的无功，δi为第i台风机的无功分配系数，Qdemand为风电场需提供的无功，
为第i台风机超短期无功最大预测值，n为风电场风机数量，
为n台风机发出的无功最大值之和。
8.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制，包括：
若风机当前风速未达到额定风速，控制风机进入无功补偿器模式，将风机整流器作为无功补偿器，进行直流送端暂态过电压抑制；
若风机无功补偿容量不能够满足其分配到的无功，控制风机进入有功削减模式，通过削减风机有功增加无功容量，进行直流送端暂态过电压抑制；
若风机无功补偿容量能够满足其分配到的无功指令，控制风机进入自适应下垂控制模式，通过与分配到的无功适配的无功下垂系数控制风机输出无功，进行直流送端暂态过电压抑制。
9.根据权利要求8所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，在有功削减模式中，风机根据优先级进行有功削减；其中，有功削减优先级根据以下公式确定：
其中，Pi为第i个风机输出的有功功率，ΔPi为第i个风机一次有功削减量，Si为第i个风机的额定容量，n为风机的数量，ΔQi为第i个风机有功削减后的无功容量增量，j为有功削减优先级最高的风机的编号。
10.根据权利要求8所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，与分配到的无功适配的无功下垂系数为：
其中，
为第i台风机t时刻的无功下垂系数，n为风电场风机数量，
为第i台风机t时刻的最大无功容量，α为根据分配到的无功整定的系数。
11.一种直流送端暂态过电压抑制装置，其特征在于，包括：
无功需求模块，根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，若确定出风火打捆直流外送系统换相失败，对风电场接入电网等值模型进行潮流分析，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功；其中，风电场需提供的无功为风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功；
无功分配模块，根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功；
输出控制模块，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制。
12.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至10所述的方法中的任一方法。
13.一种计算设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至10所述的方法中的任一方法的指令。
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Cited By (2)
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- 2023-01-13 CN CN202310041651.4A patent/CN116316916A/zh active Pending
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