CN117526390A - 一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置 - Google Patents

一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117526390A
CN117526390A CN202210909572.6A CN202210909572A CN117526390A CN 117526390 A CN117526390 A CN 117526390A CN 202210909572 A CN202210909572 A CN 202210909572A CN 117526390 A CN117526390 A CN 117526390A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mmc
direct current
current
reference value
transmission system
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.)
Pending
Application number
CN202210909572.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王志冰
刘宏志
迟永宁
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.)
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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 State Grid Corp of China SGCC, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202210909572.6A priority Critical patent/CN117526390A/zh
Publication of CN117526390A publication Critical patent/CN117526390A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H02H9/025—Current limitation using field effect transistors
    • 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
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • 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
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
    • 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]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明涉及直流输电技术领域，具体提供了一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置，包括：基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值；按照所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值对所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站进行定功率控制。本发明提供的技术方案有利于解决受端交流系统故障可能引发的LCC换相失败问题以及MMC主站过流问题，从而降低混合直流换相失败风险，提升混合直流系统的稳定运行裕度。

Description

一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置
技术领域
本发明涉及直流输电技术领域，具体涉及一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置。
背景技术
在高压直流输电(HVDC)技术的发展过程中，其形式从常规的基于电网换相换流器(Line Commutated Converter，缩写为LCC)的直流输电发展到现在的基于电压源换流器(Voltage Source Converters，缩写为VSC)的直流输电以及LCC、VSC混合直流输电。目前，基于电网换相换流器的直流输电(LCC-HVDC)方式已经得到了比较广泛的应用，但随着电网不断朝着大容量、复杂互联网络的的形式发展，LCC-HVDC技术的缺点也日益显现：功率控制不够灵活、换相失败问题以及有较强的无功需求。近年来，随着电力子电子技术的不断发展，基于电压源换流器的直流输电(VSC-HVDC)方式不断成熟，其中最具代表性的就是基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)技术。VSC-HVDC技术弥补了LCC-HVDC技术的功率控制不灵活、可能换相失败以及较强无功需求等缺点，但目前受制于全控器件的特性和成本问题，暂时无法很好地应用于大容量输电工程以及无法很好地应对直流侧故障。结合这两种输电方式的优缺点，混合直流输电技术应运而生，它在提升输电功率灵活性的同时，降低了建设成本和对逆变侧交流系统的容量支撑能力的要求，因此，混合直流输电技术的有较好的工程应用前景。
级联混合直流输电技术作为混合直流输电技术的一种重要实现形式，其具有传输容量大、应对交直流故障能力强等优点。考虑到LCC-HVDC与MMC-HVDC所能传输容量的较大差距，为实现整流侧与逆变侧传输容量相匹配，以及提高直流输电系统电能输送的灵活性，采用多端MMC相并联再与LCC串联的连接方式，目前在建的白鹤滩±800kV直流工程就在逆变侧采用LCC与三端并联MMC相串联的级联方式。特高压级联混合直流输电系统能够抑制逆变侧LCC换相失败导致的功率传输中断，系统接线方式和控制方式变得灵活和多样化。
级联混合直流输电系统结构复杂，在运行过程中也将面临一些新的挑战，比如当LCC逆变站所连接的交流系统发生短路故障时，可能引发LCC换相失败，换相失败会导致LCC直流电压下降、LCC直流电流上升，可能会导致与之级联的MMC低压阀组出现过流的问题。当部分MMC逆变器发生故障紧急退出或者所连接的交流系统发生故障时，直流系统的有功功率输出受限，而处于整流状态的LCC换流器仍然按照既定的功率参考值向直流系统输送功率，此时直流侧电压将会由于能量不断的积累而快速增加，最终导致直流设备出现过压的危险。因此有必要研究如何做好多端多种换流器之间控制策略的协调配合，从而改善或解决这些运行问题。
目前已有学者针对级联混合直流输电系统的多换流器协调控制策略开展了研究，主要的研究内容有：1)为了提高受端混联型直流输电系统在送端交流系统故障导致的低电压状态下的传输功率，在逆变侧MMC电压控制及LCC低压限流(voltage dependent currentorder limiter，缩写为VDCOL)的基础上，优化了混联直流输电系统的电压协调控制逻辑，提出了一种自适应电压协调控制方式；2)针对受端交流系统故障穿越，提出了基于直流电压与受端交流电压的低压限流控制策略和LCC限压恢复策略；3)针对受端多落点级联型混合直流输电系统发生交直流故障时，电流分配不平衡导致的功率反送、系统稳定性降低等问题开展研究，并提出改善系统稳定性的协调控制策略，通过对MMC的有功功率指令值进行调控，避免采用定直流电压控制的MMC由逆变改为整流，防止受端交流侧功率大范围转移现象的发生；4)对混合级联型多落点直流输电系统中整流站和逆变站交流侧故障问题进行研究，提出了一种基于直流电压改变量的通过PI环节进行调节的逆变侧MMC换流站调压控制策略。总结现有研究来看主要存在以下三个方面的不足，其可能影响级联混合直流输电系统的换相失败和过流问题的解决效果：1)关于级联混合直流输电技术低压限流环节的研究主要集中在环节的输入参数的优化以及环节参数设计的优化上，但对于多换流站之间低压限流的协同作用、相互配合方面的研究还不够深入；2)关于级联混合直流输电技术MMC低压阀组有功协调控制策略的研究主要集中在针对防止MMC主站功率反向问题的控制设计，以及针对送端交流系统故障工况提高直流输送功率而提出的MMC功率有功协调控制方法，同时，目前研究的应用场景多为3端并联且容量相同的MMC换流阀组，目前关于适用于MMC多场站(MMC换流站数目≥3)，以及考虑不同MMC场站容量的MMC阀组有功均衡控制的研究较少；3)关于级联混合直流输电技术中MMC主站调压控制策略的研究多采用基于直流电压偏差量通过PI环节进行反馈调节的控制方式，可能存在控制系统稳定问题。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提出了一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置。
第一方面，提供一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法，所述级联混合直流输电系统的有功协调控制方法包括：
基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值；
基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值；
基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值；
按照所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值对所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站进行定功率控制。
优选的，所述级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值的计算式如下：
U＝Udc1+RVIdcl
上式中，U为级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值，Udc1为测量得到的LCC直流线路末端电压，RV为补偿电阻，Idcl为级联混合直流输电系统中逆变站LCC的直流线路电流测量值。
进一步的，所述基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，包括：
按下式确定直流线路电流参考值：
上式中，Idcref为直流线路电流参考值，UL、IL、UH、IH分别为低压限流环节的第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，Irefn为级联混合直流输电系统直流电流额定值；
将所述直流线路电流参考值与直流电流期望参考值经过低选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
进一步的，所述低压限流环节的第一特性参数的取值范围为0.5～0.6pu；
所述低压限流环节的第二特性参数的取值范围为0.6～0.7pu；
所述低压限流环节的第三特性参数的取值范围为0.9～0.95pu；
所述低压限流环节的第四特性参数的取值为1pu。
优选的，所述基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值，包括：
按下式确定MMC主站的直流电压参考值：
上式中，IL_CDVOL、IH_CDVOL、UL_CDVOL、UH_CDVOL分别为过流调压环节第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，UMMC_ref为MMC主站的直流电压参考值，Idcl为级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值；
将MMC主站的直流电压参考值和MMC直流电压期望参考值经过高选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值。
进一步的，所述过流调压环节第一特性参数的取值范围为1.0～1.2pu；
所述过流调压环节第二特性参数的取值范围为1.2～1.5pu；
所述过流调压环节第三特性参数的取值为1pu；
所述过流调压环节第四特性参数的取值范围为1.1～1.3pu。
优选的，所述基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值，包括：
基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值；
基于所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值。
进一步的，所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值的计算式如下：
上式中，IMMCj_ref为第j个MMC换流站的直流电流参考值，PMMCi_N为第i个MMC换流站的额定有功输送容量，PMMCj_N为第j个MMC换流站的额定有功输送容量，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，i＝1,2,3,…,n，i＝1表示MMC主站，i＝2,3,…,n表示MMC从站，j＝2,3,…,n，n为级联混合直流输电系统中MMC换流站总数。
进一步的，所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值的计算式如下：
PMMCj_ref＝IMMCj_ref*UMMC_dcref
上式中，PMMCj_ref为级联混合直流输电系统中第j个MMC从站的直流有功功率参考值，UMMC_dcref为逆变侧MMC直流电压实际参考值。
优选的，所述方法还包括：
按下式确定级联混合直流输电系统整流侧LCC换流站的直流电流参考值ILCCR_ref、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值ILCCI_ref和直流输电线路电流的实际参考值Idc_ref：
ILCCR_ref＝ILCCI_ref＝IMMC_ref＝Idc_ref
上式中，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
第二方面，提供一种级联混合直流输电系统的有功协调控制装置，所述级联混合直流输电系统的有功协调控制装置包括：
多端多种换流站通用的低压限流控制模块，用于基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值；
MMC主站过流调压控制模块，用于基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值；
MMC低压阀组有功均衡控制模块，用于基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值；
控制模块，用于按照所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值对所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站进行定功率控制。
优选的，所述级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值的计算式如下：
U＝Udc1+RVIdcl
上式中，U为级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值，Udc1为测量得到的LCC直流线路末端电压，RV为补偿电阻，Idcl为级联混合直流输电系统中逆变站LCC的直流线路电流测量值。
进一步的，所述多端多种换流站通用的低压限流控制模块具体用于：
按下式确定直流线路电流参考值：
上式中，Idcref为直流线路电流参考值，UL、IL、UH、IH分别为低压限流环节的第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，Irefn为级联混合直流输电系统直流电流额定值；
将所述直流线路电流参考值与直流电流期望参考值经过低选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
进一步的，所述低压限流环节的第一特性参数的取值范围为0.5～0.6pu；
所述低压限流环节的第二特性参数的取值范围为0.6～0.7pu；
所述低压限流环节的第三特性参数的取值范围为0.9～0.95pu；
所述低压限流环节的第四特性参数的取值为1pu。
优选的，所述MMC主站过流调压控制模块具体用于：
按下式确定MMC主站的直流电压参考值：
上式中，IL_CDVOL、IH_CDVOL、UL_CDVOL、UH_CDVOL分别为过流调压环节第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，UMMC_ref为MMC主站的直流电压参考值，Idcl为级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值；
将MMC主站的直流电压参考值和MMC直流电压期望参考值经过高选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值。
进一步的，所述过流调压环节第一特性参数的取值范围为1.0～1.2pu；
所述过流调压环节第二特性参数的取值范围为1.2～1.5pu；
所述过流调压环节第三特性参数的取值为1pu；
所述过流调压环节第四特性参数的取值范围为1.1～1.3pu。
优选的，所述MMC低压阀组有功均衡控制模块具体用于：
基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值；
基于所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值。
进一步的，所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值的计算式如下：
上式中，IMMCj_ref为第j个MMC换流站的直流电流参考值，PMMCi_N为第i个MMC换流站的额定有功输送容量，PMMCj_N为第j个MMC换流站的额定有功输送容量，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，i＝1,2,3,…,n，i＝1表示MMC主站，i＝2,3,…,n表示MMC从站，j＝2,3,…,n，n为级联混合直流输电系统中MMC换流站总数。
进一步的，所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值的计算式如下：
PMMCj_ref＝IMMCj_ref*UMMC_dcref
上式中，PMMCj_ref为级联混合直流输电系统中第j个MMC从站的直流有功功率参考值，UMMC_dcref为逆变侧MMC直流电压实际参考值。
优选的，所述装置还包括：第四确定模块具体用于：
按下式确定级联混合直流输电系统整流侧LCC换流站的直流电流参考值ILCCR_ref、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值ILCCI_ref和直流输电线路电流的实际参考值Idc_ref：
ILCCR_ref＝ILCCI_ref＝IMMC_ref＝Idc_ref
上式中，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
第三方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现所述的级联混合直流输电系统的有功协调控制方法。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述的级联混合直流输电系统的有功协调控制方法。
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
本发明提供了一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置，包括：基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值；能综合反映LCC直流电压和MMC直流电压的状态，此外，考虑到受端MMC低压阀组有一定的电压支撑能力，采用级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值作为输入信号还反映了级联混合直流系统的电压协调关系；考虑到LCC整流站、逆变侧LCC高压阀组和MMC低压阀组多换流站之间的低压限流可以协同作用以更快、更好地产生限流效果；基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值；实现了采用直馈方式对MMC低压阀组的直流电压进行调节，将根据直流电流过流程度适当增大MMC直流电压参考值，以降低LCC直流电流，从而减轻LCC换相失败风险。基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值；按照所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值对所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站进行定功率控制。实现了考虑多MMC换流站和不同MMC换流站容量的，MMC低压阀组各站间的电流均衡分配：考虑到各站容量不同，实现了MMC低压阀组并联直流总电流在各个MMC换流站之间均衡分配的功能，在受端交流系统故障导致过流情况发生时，可以降低MMC低压阀组的总体过流水平。
附图说明
图1是本发明实施例的级联混合直流输电系统的有功协调控制方法的主要步骤流程示意图；
图2是本发明实施例的级联混合直流输电系统结构及状态参数示意图；
图3是本发明实施例的LCC和MMC级联混合直流输电系统的有功协调控制策略框图；
图4是本发明实施例的级联混合直流输电系统多端多种换流站通用的低压限流控制模块框图；
图5是本发明实施例的逆变侧MMC主站的过流调压控制模块框图；
图6是本发明实施例的逆变侧MMC低压阀组的有功均衡控制模块框图；
图7是本发明实施例的MMC主站交流侧状态响应曲线图；
图8是本发明实施例的MMC主站直流侧状态响应曲线图；
图9是本发明实施例的交流单相故障下的MMC从站交流侧响应曲线图；
图10是本发明实施例的LCC直流线路状态响应曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如背景技术中所公开的主要的研究内容有：1)为了提高受端混联型直流输电系统在送端交流系统故障导致的低电压状态下的传输功率，在逆变侧MMC电压控制及LCC低压限流(voltage dependent current order limiter，缩写为VDCOL)的基础上，优化了混联直流输电系统的电压协调控制逻辑，提出了一种自适应电压协调控制方式；2)针对受端交流系统故障穿越，提出了基于直流电压与受端交流电压的低压限流控制策略和LCC限压恢复策略；3)针对受端多落点级联型混合直流输电系统发生交直流故障时，电流分配不平衡导致的功率反送、系统稳定性降低等问题开展研究，并提出改善系统稳定性的协调控制策略，通过对MMC的有功功率指令值进行调控，避免采用定直流电压控制的MMC由逆变改为整流，防止受端交流侧功率大范围转移现象的发生；4)对混合级联型多落点直流输电系统中整流站和逆变站交流侧故障问题进行研究，提出了一种基于直流电压改变量的通过PI环节进行调节的逆变侧MMC换流站调压控制策略。总结现有研究来看主要存在以下三个方面的不足，其可能影响级联混合直流输电系统的换相失败和过流问题的解决效果：1)关于级联混合直流输电技术低压限流环节的研究主要集中在环节的输入参数的优化以及环节参数设计的优化上，但对于多换流站之间低压限流的协同作用、相互配合方面的研究还不够深入；2)关于级联混合直流输电技术MMC低压阀组有功协调控制策略的研究主要集中在针对防止MMC主站功率反向问题的控制设计，以及针对送端交流系统故障工况提高直流输送功率而提出的MMC功率有功协调控制方法，同时，目前研究的应用场景多为3端并联且容量相同的MMC换流阀组，目前关于适用于MMC多场站(MMC换流站数目≥3)，以及考虑不同MMC场站容量的MMC阀组有功均衡控制的研究较少；3)关于级联混合直流输电技术中MMC主站调压控制策略的研究多采用基于直流电压偏差量通过PI环节进行反馈调节的控制方式，可能存在控制系统稳定问题。
为了改善上述问题，本发明提供的一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置，包括：基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值；能综合反映LCC直流电压和MMC直流电压的状态，此外，考虑到受端MMC低压阀组有一定的电压支撑能力，采用级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值作为输入信号还反映了级联混合直流系统的电压协调关系；考虑到LCC整流站、逆变侧LCC高压阀组和MMC低压阀组多换流站之间的低压限流可以协同作用以更快、更好地产生限流效果；基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值；实现了采用直馈方式对MMC低压阀组的直流电压进行调节，将根据直流电流过流程度适当增大MMC直流电压参考值，以降低LCC直流电流，从而减轻LCC换相失败风险。基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值；按照所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值对所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站进行定功率控制。实现了考虑多MMC换流站和不同MMC换流站容量的，MMC低压阀组各站间的电流均衡分配：考虑到各站容量不同，实现了MMC低压阀组并联直流总电流在各个MMC换流站之间均衡分配的功能，在受端交流系统故障导致过流情况发生时，可以降低MMC低压阀组的总体过流水平。下面对上述方案进行详细阐述。
实施例1
参阅附图1，图1是本发明的一个实施例的级联混合直流输电系统的有功协调控制方法的主要步骤流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的级联混合直流输电系统的有功协调控制方法主要包括以下步骤：
步骤S101：基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值；
步骤S102：基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值；
步骤S103：基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值；
步骤S104：按照所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值对所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站进行定功率控制。
本实施例中，如图2所示，本发明针对送端为LCC换流站，受端高压阀组为LCC换流站、低压阀组为多个MMC换流站并联的级联混合直流输电系统，通过附加全系统协同作用的低压限流控制、MMC主站过流调压控制以及MMC低压阀组有功均衡控制等模块，以应对受端交流系统的故障引起的LCC换流站换相失败问题以及MMC主站过流问题，如图3所示；
图2中，Udcl、Idcl、Pdcl为LCC直流线路的末端电压、电流、直流功率测量值，UdMMC、IdMMC、PdMMC为逆变侧MMC低压阀组的直流侧电压、并联直流总电流和直流总功率，IdMMC1、IdMMC2、IdMMC3…IdMMCi…IdMMCn为各个MMC换流站的直流电流大小，PdMMC1、PdMMC2、PdMMC3…PdMMCi…PdMMCn为各个MMC换流站的直流功率大小，其中i＝1表示MMC主站，i＝2,3,…,n表示MMC从站。图3为LCC和MMC级联混合直流输电系统的有功协调控制策略框图，其由三个模块构成，分别为①多端多种换流站通用的低压限流控制模块、②逆变侧低压阀组MMC从站有功均衡控制模块、③MMC主站过流调压控制模块，三个模块之间的联系和配合关系如图中的输入输出连接关系所示。
具体包括：
1)多端多种换流站通用的低压限流控制模块。该低压限流控制模块的电压输入信号由逆变侧高、低压阀组的级联直流总电压经修正得到，能综合反映LCC直流电压和MMC直流电压的状态，此外，考虑到受端MMC低压阀组有一定的电压支撑能力，该输入信号还反映了逆变侧级联阀组之间的电压协调关系；该低压限流控制模块的输出信号为直流输电系统的直流电流实际参考值，利用串联电路的电气量关系，直接得到LCC整流站、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值和MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，各换流站则可以进一步根据参考值参与有功协调控制。
2)MMC低压阀组有功均衡控制模块。该有功均衡控制模块的电流、电压输入信号分别为低压限流模块和过流调压模块输出的MMC低压阀组的并联直流总电流参考值、MMC直流电压实际参考值，输出信号为各个MMC从站的直流有功功率参考值。考虑到不同容量的MMC换流站负载能力不同，该模块基于各换流站负载率相等的原则，对各MMC换流站的直流有功功率实际参考值分别进行计算，最终实现MMC换流站间的有功均衡分配，从而解决可能出现的MMC主站过流问题。
3)MMC主站过流调压控制模块。该过流调压控制模块的电流输入信号为直流线路的电流测量值，输出信号为MMC直流电压实际参考值，并采用直馈方式根据直流电流过流程度依据过流调压特性关系增大MMC直流电压参考值，可以降低LCC直流电流从而减轻LCC换相失败风险。
根据LCC和MMC级联混合直流输电系统多换流站之间的电气量关系，综合设计多端多种换流站通用的低压限流控制模块。该通用低压限流控制模块框图如图4所示，其中低压限流特性环节的输入信号为LCC直流线路末端电压测量值Udcl经补偿环节得到的直流线路中点电压U；输出信号为直流线路电流参考值Idcref。低压限流特性环节在交流电压或直流电压跌落的时候，降低直流电流的参考值大小，从而将直流电流维持在较低的数值。
图4中，Udcl为测量得到LCC直流线路的末端直流电压，RV为补偿电阻(直流线路等值电阻的一半)，Idcl为测量得到的直流线路电流值；对测量得到的Udcl，通过将其修正至线路中点位置的直流电压U后作为低压限流特性环节的输入；UL、IL、UH、IH为低压限流环节特性参数；输出信号为直流线路电流参考值Idcref，然后该输出电流参考值Idcref与电流期望参考值Idcref0经过低选环节得到最终的直流输电电流参考值Idc_ref。最后利用串联线路的电量关系，得到整流侧LCC换流站、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值ILCCR_ref、ILCCI_ref和MMC低压阀组的并联直流总电流参考值IMMC_ref。
在一个实施方式中，所述级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值的计算式如下：
U＝Udc1+RVIdcl
上式中，U为级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值，Udc1为测量得到的LCC直流线路末端电压，RV为补偿电阻，Idcl为级联混合直流输电系统中逆变站LCC的直流线路电流测量值。
进一步的，所述基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，包括：
按下式确定直流线路电流参考值：
上式中，Idcref为直流线路电流参考值，UL、IL、UH、IH分别为低压限流环节的第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，Irefn为级联混合直流输电系统直流电流额定值；
将所述直流线路电流参考值与直流电流期望参考值经过低选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
根据上式计算的直流电流参考值Idcref，与直流电流期望参考值Idcref0经过低选环节，最后输出得到直流输电线路电流的实际参考值Idc_ref。由于串联系统的电气量关系，整流侧LCC换流站、逆变侧LCC高压阀组的直流电流和MMC低压阀组的并联直流总电流相等，且等于直流输电线路电流。故整流侧LCC换流站、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值ILCCR_ref、ILCCI_ref和MMC低压阀组并联直流总电流参考值IMMC_ref都等于直流输电线路电流的实际参考值Idc_ref，因此，按下式确定级联混合直流输电系统整流侧LCC换流站的直流电流参考值ILCCR_ref、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值ILCCI_ref和直流输电线路电流的实际参考值Idc_ref：
ILCCR_ref＝ILCCI_ref＝IMMC_ref＝Idc_ref
上式中，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
其中，所述低压限流环节的第一特性参数的取值范围为0.5～0.6pu；
所述低压限流环节的第二特性参数的取值范围为0.6～0.7pu；
所述低压限流环节的第三特性参数的取值范围为0.9～0.95pu；
所述低压限流环节的第四特性参数的取值为1pu。
进一步的，设计应用于逆变侧MMC主站的过流调压控制模块。该过流调压控制模块的结构如图5所示，以直流输电线路电流Idc作为输入，MMC主站的直流电压参考值UMMC_ref作为输出，当直流电流增大超过阈值时，过流调压环节将根据电流大小调整MMC主站的直流电压参考值。
图5中，IL_CDVOL、IH_CDVOL、UL_CDVOL、UH_CDVOL为过流调压环节特性参数，IL_CDVOL同时表示过流调压环节动作的电流阈值。输入Idcl为直流线路电流测量值，UMMC_ref为过流调压特性环节输出的MMC直流电压参考值。将过流调压特性环节得到的MMC直流电压参考值UMMC_ref与MMC直流电压期望参考值UMMC_ref0通过高选环节得到最终的MMC低压阀组电压实际参考值UMMC_dcref。
具体地，设计MMC主站过流调压特性关系，即建立输入直流电流Idcl和输出电压参考值UMMC_ref的数值关系式，按下式确定MMC主站的直流电压参考值：
上式中，IL_CDVOL、IH_CDVOL、UL_CDVOL、UH_CDVOL分别为过流调压环节第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，UMMC_ref为MMC主站的直流电压参考值，Idcl为级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值；
将MMC主站的直流电压参考值和MMC直流电压期望参考值经过高选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值。
其中，所述过流调压环节第一特性参数的取值范围为1.0～1.2pu；
所述过流调压环节第二特性参数的取值范围为1.2～1.5pu；
所述过流调压环节第三特性参数的取值为1pu；
所述过流调压环节第四特性参数的取值范围为1.1～1.3pu。
本实施例中，设计针对受端MMC低压阀组的有功均衡控制模块。该有功均衡控制模块以MMC低压阀组的并联直流总电流参考值IMMC_ref作为输入，各个MMC从站(编号1设为MMC主站，从站编号为j＝2,3…,n)有功功率参考值PMMCi_ref作为输出，为MMC从站外环定有功功率控制提供有功功率参考值，如图6所示。
图6中，PMMCj_ref为采用等负载率有功均衡控制得到的第j个MMC换流站的有功功率参考值，IMMCj_ref为第j个MMC换流站的直流电流参考值，j＝2,3,…,n，表示MMC从站的编号；PMMCi_N为第i个MMC换流站的额定直流有功输送容量，i＝1,2,3,…,n，其中i＝1为MMC主站，i＝2,3,…,n为MMC从站；IMMC_ref为MMC低压阀组并联直流总电流参考值，UMMC_dcref为MMC换流站的直流电压参考值。
该有功均衡控制模块的基本原理为控制各个MMC从站的负载率相等。所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值的计算式如下：
上式中，IMMCj_ref为第j个MMC换流站的直流电流参考值，PMMCi_N为第i个MMC换流站的额定有功输送容量，PMMCj_N为第j个MMC换流站的额定有功输送容量，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，i＝1,2,3,…,n，i＝1表示MMC主站，i＝2,3,…,n表示MMC从站，j＝2,3,…,n，n为级联混合直流输电系统中MMC换流站总数。
最终，本模块得到的MMC从站有功功率参考值PMMCj_ref，所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值的计算式如下：
PMMCj_ref＝IMMCj_ref*UMMC_dcref
上式中，PMMCj_ref为级联混合直流输电系统中第j个MMC从站的直流有功功率参考值，UMMC_dcref为逆变侧MMC直流电压实际参考值。
由上式可知，基于等负载率的原则，各个MMC从站的有功功率参考值之比，按照等于各个站的额定有功输送容量之比进行设置。此外，由于MMC并联电压相等，各个MMC从站的直流电流参考值之比即为有功功率参考值之比，故可以最终得出各个MMC从站的直流电流参考值之比等于额定有功输送容量之比，从而得出并联直流总电流参考值IMMC_ref在各个MMC站之间进行分配的数学表达式。最后，将MMC直流电压参考值与直流电流参考值IMMCj_ref(j＝2,3,…,n)做积得到MMC从站的有功功率参考值。
按照有功均衡控制模块输出的有功功率参考值进行定功率控制，可以实现各个MMC换流站之间的电流均衡分配，有效避免MMC主站过流问题。
在一个最优的实施方式中，以图2所示的级联混合直流输电系统结构示意图为例，取n＝3，即逆变侧低压阀组为3个MMC站并联。其他的系统基本参数为：系统直流输电电压为±
800kV，额定直流电流为5kA，直流额定输送总功率8GW，并据此设置系统的基准值分别为UB＝1600kV，IB＝5kA，PB＝8GW。系统整流侧采用直流侧电压为±800kV的单LCC换流站的形式，直流输电额定容量为8GW，逆变侧采用高、低压两阀组级联的形式，由直流电压±400kV的LCC高压阀组和直流电压±400kV的MMC低压阀组组成，两个阀组的直流输电额定容量分别为4GW和4GW。对该算例系统附加本发明设计的有功协调控制策略，具体实施步骤如下：
步骤1，根据LCC和MMC级联混合直流输电系统多换流站之间的电气量关系，综合设计多换流站通用的低压限流控制模块。低压限流特性环节的输入信号为由直流线路末端电压测量值Udcl经补偿环节得到的直流线路中点电压U；输出信号为直流线路电流参考值Idcref。VDCOL环节在交流电压或直流电压跌落的时候降低直流电流的参考值大小，从而将直流电流维持在较低的数值。
U＝Udc1+RVIdcl
式中，RV为补偿电阻(直流线路等值电阻的一半)，在此次模型中取0.01pu，Idcl为测量得到的直流线路电流。
具体地，首先根据级联混合直流输电系统的运行特性设计低压限流特性环节。低压限流环节特性参数设置为：UL取值为0.7pu，UH取值为0.9pu，IL取值为0.6pu，IH取值为1pu。
VDCOL特性环节输出的电流参考值Idcref，与电流期望参考值Idcref0经过低选环节得到最终的直流线路的电流参考值Idc_ref。由于串联系统的电量特性，整流侧LCC换流站、逆变侧LCC高压阀组的直流电流和MMC低压阀组的并联直流总电流相等，且等于直流输电线路电流。故整流侧LCC换流站、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值ILCCR_ref、ILCCI_ref和MMC低压阀组的并联直流总电流参考值IMMC_ref将由直流输电线路电流的Idc_ref得到。
ILCCR_ref＝ILCCI_ref＝IMMC_ref＝Idc_ref
步骤2，设计针对逆变侧MMC低压阀组的有功均衡控制模块。设计针对受端MMC低压阀组的有功均衡控制模块。该有功均衡控制模块以MMC低压阀组的并联直流总电流参考值IMMC_ref作为输入，各个MMC从站(编号1设为MMC主站，从站编号为j＝2,3)有功功率参考值PMMCi_ref作为输出，为MMC从站外环定有功功率控制提供有功功率参考值。
该有功均衡控制模块的基本原理为控制各个MMC从站的负载率相等。MMC并联直流总电流参考值IMMC_ref在各个MMC站之间分配策略。最终，本控制模块得到的MMC从站(编号j＝2,3)定有功功率控制有功参考值输入信号PMMCj_ref表达式如式如下：
其中，PMMCj_ref为采用等负载率有功均衡控制得到的第j个MMC换流站的有功功率参考值，IMMCj_ref为第j个MMC换流站的直流电流参考值，UMMC_dcref为MMC换流站的直流电压参考值j＝2,3，表示两个MMC从站的编号；PMMCi_N为第i个MMC换流站的额定直流有功输送容量，i＝1,2,3，其中i＝1为MMC主站，i＝2,3为MMC从站。本算例中，PMMC1_N为1.6GW、PMMC2_N为1.2GW、PMMC3_N为1.2GW。
由上式可知，基于等负载率的原则，各个MMC从站的有功功率参考值之比，按照等于各个站的额定有功输送容量之比进行设置。此外，由于MMC并联电压相等，各个MMC从站的直流电流参考值之比即为有功功率参考值之比，故可以最终得出各个MMC从站的直流电流参考值之比等于额定有功输送容量之比，从而得出MMC低压阀组并联直流总电流参考值IMMC_ref在各个MMC站之间进行分配的数学表达式。最后，将MMC直流电压参考值与直流电流参考值IMMCj_ref(j＝2,3)做积得到MMC从站的有功功率参考值。
步骤3，设计应用于逆变侧MMC主站的过流调压控制模块。MMC过流调压控制模块以直流输电系统的直流电流Idc作为输入，MMC低压阀组的直流电压实际参考值UMMC_dcref作为输出，当直流电流增大至低压限流特性的电流动作阈值时，过流调压特性将根据过流情况调整MMC低压阀组的直流电压参考值输出。
对MMC主站设计过流调压环节，即建立直流线路的电流Idcl和过流调压环节输出的MMC直流电压参考值UMMC_ref的数值关系式，如下：
式中，IL_CDVOL、IH_CDVOL、UL_CDVOL、UH_CDVOL为过流调压环节特性参数，IL_CDVOL取值为1.0pu，IL_CDVOL取值为1.2pu，UL_CDVOL取值为1.0pu，、UH_CDVOL取值为1.2pu。
最终，过流调压特性环节输出的MMC直流电压参考值与MMC直流电压期望参考值UMMC_ref0通过高选环节得到最终的MMC直流电压实际参考值UMMC_dcref。
针对图2所示的算例系统，经过上述三个步骤后，将仿真条件设置为逆变侧换流站同源，直流输送总功率8GW，LCC逆变站交流系统短路比为5；LCC逆变站交流母线发生单相接地故障，故障发生时刻1.2s，接地电阻0.1欧姆，持续时间0.1s。分析有功协调控制对故障时级联系统特性的影响。仿真结果如图7至10所示。
图7是LCC逆变站受端交流单相故障下，MMC主站交流侧状态响应，从上向下分别是换流站交流电压、电流、有功、无功，图8是直流侧状态响应，从上向下分别是换流站直流电压、模块最大电压、单个模块电压以及直流电流和桥臂电流。故障发生后，定直流电压控制的MMC换流站，交流电压不变，维持500kV，交流电流先增大、后减小；有功先增大后减小，最小值为1.2GW，故障消除后回升，恢复到稳态值；无功几乎不变。模块电压几乎不变；MMC1站直流电流先增大后减小，电流最大值和最小值分别为2.4kA和1.3kA，故障消除后电流回升，恢复到稳态值；模块电流先增大、后减小，故障清除后回升，最大电流大约为2.1kA，相比平稳运行时的电流2.0kA，增大了5％。
图9是交流单相故障下定功率控制的MMC站状态响应曲线，从上向下分别为换流站交流电压、电流、有功、无功以及模块电压、电流。从上向下分别为换流站交流电压、电流、有功、无功以及模块电压、电流。故障发生后，定功率控制的MMC换流站，交流电压几乎不变，电流略微减小，无功几乎不变，有功减小，模块电压、电流几乎不变。
图10是交流单相接地故障下LCC直流系统状态响应曲线，从上向下依次为直流电压、直流电流、直流有功以及整流侧触发角、逆变侧熄弧角。故障发生后，LCC直流线路上电压减小，电压最小值为378kV，故障消除后电压回升，恢复到稳态值；电流先增大后减小，电流最大值和谷值分别为6.27kA和3.31kA，故障消除后电流回升，恢复到稳态值；有功减小，最小值为2.0GW，故障消除后回升，恢复到稳态值。且熄弧角表明，相比于无有功协调控制的单相接地故障，此时的换相失败被消除。
由仿真结果分析可知，考虑三个MMC站换流站容量进行有功均衡控制，使得MMC主站中出现的最大直流电流下降，由6.32kA降低到6.28kA，通过MMC低压阀组换流站间的均衡减轻了MMC主站的过流程度。此外，仿真结果表明MMC站的有功环参考值按低压限流的电流指令等比例降低，MMC主站参考电压增加。最后，仿真结果表明，LCC的故障点电压由0.784pu提升到0.785pu，直流电压最小值由340kV增大到378kV，LCC直流电流由6.31kA降低到6.27kA，同时熄弧角表明，换相失败被避免。
实施例2
基于同一种发明构思，本发明还提供一种级联混合直流输电系统的有功协调控制装置，如图3所示，所述级联混合直流输电系统的有功协调控制装置包括：
多端多种换流站通用的低压限流控制模块，用于基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值；
MMC主站过流调压控制模块，用于基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值；
MMC低压阀组有功均衡控制模块，用于基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值；
控制模块，用于按照所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值对所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站进行定功率控制。
优选的，所述级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值的计算式如下：
U＝Udc1+RVIdcl
上式中，U为级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值，Udc1为测量得到的LCC直流线路末端电压，RV为补偿电阻，Idcl为级联混合直流输电系统中逆变站LCC的直流线路电流测量值。
进一步的，所述多端多种换流站通用的低压限流控制模块具体用于：
按下式确定直流线路电流参考值：
上式中，Idcref为直流线路电流参考值，UL、IL、UH、IH分别为低压限流环节的第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，Irefn为级联混合直流输电系统直流电流额定值；
将所述直流线路电流参考值与直流电流期望参考值经过低选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
进一步的，所述低压限流环节的第一特性参数的取值范围为0.5～0.6pu；
所述低压限流环节的第二特性参数的取值范围为0.6～0.7pu；
所述低压限流环节的第三特性参数的取值范围为0.9～0.95pu；
所述低压限流环节的第四特性参数的取值为1pu。
优选的，所述MMC主站过流调压控制模块具体用于：
按下式确定MMC主站的直流电压参考值：
上式中，IL_CDVOL、IH_CDVOL、UL_CDVOL、UH_CDVOL分别为过流调压环节第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，UMMC_ref为MMC主站的直流电压参考值，Idcl为级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值；
将MMC主站的直流电压参考值和MMC直流电压期望参考值经过高选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值。
进一步的，所述过流调压环节第一特性参数的取值范围为1.0～1.2pu；
所述过流调压环节第二特性参数的取值范围为1.2～1.5pu；
所述过流调压环节第三特性参数的取值为1pu；
所述过流调压环节第四特性参数的取值范围为1.1～1.3pu。
优选的，所述MMC低压阀组有功均衡控制模块具体用于：
基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值；
基于所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值。
进一步的，所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值的计算式如下：
上式中，IMMCj_ref为第j个MMC换流站的直流电流参考值，PMMCi_N为第i个MMC换流站的额定有功输送容量，PMMCj_N为第j个MMC换流站的额定有功输送容量，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，i＝1,2,3,…,n，i＝1表示MMC主站，i＝2,3,…,n表示MMC从站，j＝2,3,…,n，n为级联混合直流输电系统中MMC换流站总数。
进一步的，所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值的计算式如下：
PMMCj_ref＝IMMCj_ref*UMMC_dcref
上式中，PMMCj_ref为级联混合直流输电系统中第j个MMC从站的直流有功功率参考值，UMMC_dcref为逆变侧MMC直流电压实际参考值。
优选的，所述装置还包括：第四确定模块具体用于：
按下式确定级联混合直流输电系统整流侧LCC换流站的直流电流参考值ILCCR_ref、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值ILCCI_ref和直流输电线路电流的实际参考值Idc_ref：
ILCCR_ref＝ILCCI_ref＝IMMC_ref＝Idc_ref
上式中，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
实施例3
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法的步骤。
实施例4
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法的步骤。
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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (22)

1.一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：
基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值；
基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值；
基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值；
按照所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值对所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站进行定功率控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值的计算式如下：
U＝Udc1+RVIdcl
上式中，U为级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值，Udc1为测量得到的LCC直流线路末端电压，RV为补偿电阻，Idcl为级联混合直流输电系统中逆变站LCC的直流线路电流测量值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，包括：
按下式确定直流线路电流参考值：
上式中，Idcref为直流线路电流参考值，UL、IL、UH、IH分别为低压限流环节的第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，Irefn为级联混合直流输电系统直流电流额定值；
将所述直流线路电流参考值与直流电流期望参考值经过低选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述低压限流环节的第一特性参数的取值范围为0.5～0.6pu；
所述低压限流环节的第二特性参数的取值范围为0.6～0.7pu；
所述低压限流环节的第三特性参数的取值范围为0.9～0.95pu；
所述低压限流环节的第四特性参数的取值为1pu。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值，包括：
按下式确定MMC主站的直流电压参考值：
上式中，IL_CDVOL、IH_CDVOL、UL_CDVOL、UH_CDVOL分别为过流调压环节第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，UMMC_ref为MMC主站的直流电压参考值，Idcl为级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值；
将MMC主站的直流电压参考值和MMC直流电压期望参考值经过高选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过流调压环节第一特性参数的取值范围为1.0～1.2pu；
所述过流调压环节第二特性参数的取值范围为1.2～1.5pu；
所述过流调压环节第三特性参数的取值为1pu；
所述过流调压环节第四特性参数的取值范围为1.1～1.3pu。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值，包括：
基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值；
基于所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值的计算式如下：
上式中，IMMCj_ref为第j个MMC换流站的直流电流参考值，PMMCi_N为第i个MMC换流站的额定有功输送容量，PMMCj_N为第j个MMC换流站的额定有功输送容量，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，i＝1,2,3,…,n，i＝1表示MMC主站，i＝2,3,…,n表示MMC从站，j＝2,3,…,n，n为级联混合直流输电系统中MMC换流站总数。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值的计算式如下：
PMMCj_ref＝IMMCj_ref*UMMC_dcref
上式中，PMMCj_ref为级联混合直流输电系统中第j个MMC从站的直流有功功率参考值，UMMC_dcref为逆变侧MMC直流电压实际参考值。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
按下式确定级联混合直流输电系统整流侧LCC换流站的直流电流参考值ILCCR_ref、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值ILCCI_ref和直流输电线路电流的实际参考值Idc_ref：
ILCCR_ref＝ILCCI_ref＝IMMC_ref＝Idc_ref
上式中，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
11.一种级联混合直流输电系统的有功协调控制装置，其特征在于，所述装置包括：
多端多种换流站通用的低压限流控制模块，用于基于级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值确定级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值；
MMC主站过流调压控制模块，用于基于级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值确定级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值；
MMC低压阀组有功均衡控制模块，用于基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值；
控制模块，用于按照所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值对所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站进行定功率控制。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值的计算式如下：
U＝Udc1+RVIdcl
上式中，U为级联混合直流输电系统中LCC直流线路末端电压修正值，Udc1为测量得到的LCC直流线路末端电压，RV为补偿电阻，Idcl为级联混合直流输电系统中逆变站LCC的直流线路电流测量值。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述多端多种换流站通用的低压限流控制模块具体用于：
按下式确定直流线路电流参考值：
上式中，Idcref为直流线路电流参考值，UL、IL、UH、IH分别为低压限流环节的第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，Irefn为级联混合直流输电系统直流电流额定值；
将所述直流线路电流参考值与直流电流期望参考值经过低选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述低压限流环节的第一特性参数的取值范围为0.5～0.6pu；
所述低压限流环节的第二特性参数的取值范围为0.6～0.7pu；
所述低压限流环节的第三特性参数的取值范围为0.9～0.95pu；
所述低压限流环节的第四特性参数的取值为1pu。
15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述MMC主站过流调压控制模块具体用于：
按下式确定MMC主站的直流电压参考值：
上式中，IL_CDVOL、IH_CDVOL、UL_CDVOL、UH_CDVOL分别为过流调压环节第一特性参数、第二特性参数、第三特性参数、第四特性参数，UMMC_ref为MMC主站的直流电压参考值，Idcl为级联混合直流输电系统中MMC主站的直流线路电流测量值；
将MMC主站的直流电压参考值和MMC直流电压期望参考值经过高选环节，得到所述级联混合直流输电系统中MMC主站直流电压实际参考值。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述过流调压环节第一特性参数的取值范围为1.0～1.2pu；
所述过流调压环节第二特性参数的取值范围为1.2～1.5pu；
所述过流调压环节第三特性参数的取值为1pu；
所述过流调压环节第四特性参数的取值范围为1.1～1.3pu。
17.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述MMC低压阀组有功均衡控制模块具体用于：
基于级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值；
基于所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值和逆变侧MMC直流电压实际参考值确定级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述级联混合直流输电系统中各个MMC换流站的直流电流参考值的计算式如下：
上式中，IMMCj_ref为第j个MMC换流站的直流电流参考值，PMMCi_N为第i个MMC换流站的额定有功输送容量，PMMCj_N为第j个MMC换流站的额定有功输送容量，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值，i＝1,2,3,…,n，i＝1表示MMC主站，i＝2,3,…,n表示MMC从站，j＝2,3,…,n，n为级联混合直流输电系统中MMC换流站总数。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述级联混合直流输电系统中各个MMC从站的直流有功功率参考值的计算式如下：
PMMCj_ref＝IMMCj_ref*UMMC_dcref
上式中，PMMCj_ref为级联混合直流输电系统中第j个MMC从站的直流有功功率参考值，UMMC_dcref为逆变侧MMC直流电压实际参考值。
20.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第四确定模块具体用于：
按下式确定级联混合直流输电系统整流侧LCC换流站的直流电流参考值ILCCR_ref、逆变侧LCC高压阀组的直流电流参考值ILCCI_ref和直流输电线路电流的实际参考值Idc_ref：
ILCCR_ref＝ILCCI_ref＝IMMC_ref＝Idc_ref
上式中，IMMC_ref为级联混合直流输电系统中MMC低压阀组的并联直流总电流参考值。
21.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1至10中任意一项所述的级联混合直流输电系统的有功协调控制方法。
22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至10中任意一项所述的级联混合直流输电系统的有功协调控制方法。
CN202210909572.6A 2022-07-29 2022-07-29 一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置 Pending CN117526390A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210909572.6A CN117526390A (zh) 2022-07-29 2022-07-29 一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210909572.6A CN117526390A (zh) 2022-07-29 2022-07-29 一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117526390A true CN117526390A (zh) 2024-02-06

Family

ID=89748263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210909572.6A Pending CN117526390A (zh) 2022-07-29 2022-07-29 一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117526390A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108808718B (zh) 交流故障时高压直流输电系统直流电流运行范围确定方法
CN111969567B (zh) 混联型直流输电系统受端交流故障处理方法及系统
CN111682571B (zh) 混合多馈入交直流混联系统分级协调电压控制方法及系统
CN114448228B (zh) 基于端口电压状态判别的直挂式储能变流器冗余控制方法及系统
CN107565594B (zh) 考虑受端电压偏差影响的多直流间功率提升量分配方法
CN107658895B (zh) 一种直流换相失败预测环节门槛值整定方法
CN104993533B (zh) 模块化多电平变流器桥臂间能量平衡控制方法
Meah et al. A new simplified adaptive control scheme for multi-terminal HVDC transmission systems
CN108933540B (zh) 一种柔性直流输电系统故障快速恢复控制方法和装置
Wang et al. A comprehensive improved coordinated control strategy for a STATCOM integrated HVDC system with enhanced steady/transient state behaviors
CN112085275B (zh) 基于多时间尺度的电力信息物理系统的连锁故障预测方法
CN114499251A (zh) 换流系统及其控制方法
CN113890039B (zh) 一种多端柔性直流配电网潮流调度优化方法
CN115733133A (zh) 一种基于分布式电化学储能的负荷模型的模拟方法及系统
AU2013393607A1 (en) Method for controlling a chain-link converter
CN112117766A (zh) 一种交直流混联电网的安全约束最优潮流控制方法和系统
CN111835027A (zh) 一种柔性多端直流输电系统故障调节方法
CN105320810A (zh) 短路电流扫描优化方法
CN108599226B (zh) 真双极mmc-hvdc系统线路过载紧急控制方法
Wang et al. Improved correction strategy for power flow control based on multi-machine sensitivity analysis
CN108879754B (zh) 降低继发性换相失败风险的fcl优化配置方法及系统
Yang et al. Unbalanced voltage control of bipolar DC microgrid based on distributed cooperative control
CN116345448A (zh) 一种多端混合直流输电系统短路电流近似计算方法
CN117526390A (zh) 一种级联混合直流输电系统的有功协调控制方法及装置
CN113517713B (zh) 适用于交直流混联系统的静态电压安全域分析方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication