CN117613989A - 一种基于直流电压同步的级联频率控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于直流电压同步的级联频率控制方法及装置，包括：根据交流系统之间的换流器以及直流传输电缆，构建交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构；根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数；根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，并结合所述电压换流器的转子方程，得到一次调配控制策略，从而根据所述一次调配控制策略，对电压源换流器与高压直流输电进行级联频率控制。本发明解决现有技术中在含高比例新能源的弱交流系统中的稳定性和鲁棒性低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于直流电压同步的级联频率控制方法及装置。
背景技术
可再生能源通常是换流器接入的发电设备，与同步发电机不同，电压源换流器(Voltage source converter,VSC)的正常运行很大程度上依赖于其控制策略。
为了提高多换流器系统的稳定性，虚拟同步控制成为研究的热点。但其需要锁相环(phase lock loop PLL)来获得公共电压点的相位，在含高比例新能源的弱交流系统中，PLL的动态行为会恶化电力系统稳定性。此外，基于传统PLL的风机无法实现自建压，无法适用孤岛运行方式，也不适用于换流器离网运行工况，同时在高比例新能源渗透的弱交流电网或孤岛运行场景下，系统的鲁棒性低，仍然无法让未来风力发电用于大规模的应用。
因此，目前亟需一种能够在减少对送端系统不利控制影响和确保节能运行的同时，又能满足不同负荷波动情况下系统频率支撑，提高系统稳定性和鲁棒性的方法。
发明内容
本发明提供了一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，以解决现有技术中在含高比例新能源的弱交流系统中的稳定性和鲁棒性低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，包括：
根据交流系统之间的换流器以及直流传输电缆，构建交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构；其中，所述传输结构中包括：电压源换流器与高压直流输电的结构；
根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数；
根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，并结合所述电压换流器的转子方程，得到一次调配控制策略，从而根据所述一次调配控制策略，对电压源换流器与高压直流输电进行级联频率控制。
作为优选方案，所述根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数，具体为：
根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到动态直流电压，进而得到直流电容；其中，所述电压源换流器包括送端换流器和受端换流器；
根据所述动态直流电压，以及受端换流器的频率，对传输结构进行惯量响应的模拟，得到电压-频率下垂特性，进而得到所述受端换流器的控制参数的方程。
作为优选方案，所述动态直流电压的计算公式为：
其中，Vdi为直流电压，PS和PR分别为送端换流器的输入功率和受端换流器的输出功率,C为高压直流输电的直流电容；
所述电压-频率下垂特性为：
Vdi-Vdi0＝kDC(ωc-ω0)
其中，ωc为受端换流器的换流器频率，Vdi0与ω0为直流电压和受端换流器频率的初始值，kDC是直流电压同步控制的下垂系数；
所述受端换流器的控制参数的方程为：
ωc＝(Vdi-Vdi0)/kDC+ω0
其中，δC为受端换流器的交流电压相角，δC0为相角初始值，ωB是系统频率基准值，所述受端换流器的功角特性为：
作为优选方案，所述根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，具体为：
根据所述电压换流器调制比，得到数模转换器的阻尼系数；
根据所述电压换流器的控制参数，以及所述数模转换器的阻尼系数，得到所述电压换流器的换流电压：
VC＝VC0+kDkDCΔωc；其中，VCO为换流器交流电压标称值；kD表示所数模转化器的阻尼系数；
根据所述电压换流器的换流电压，对交流电压的幅值进行调整。
作为优选方案，所述电压换流器的转子方程为：
其中，PS0表示有功功率参考初始值，H′C为一次调频控制后交流系统修正的等效惯性常数；
其中，HC代表直流电容器的惯性常数，HKE反映了送端同步机转子动能对系统频率支撑的贡献，HGov表示送端同步机调速器在对交流系统频率支撑的影响，HS为送端交流系统的综合惯性常数；
其中，PM为送端同步机的原动机输入功率，ωs为送端交流系统的频率。
作为优选方案，还包括：
根据所述受端换流器的直流电容器的惯量响应，和所述送端换流器的一次频率控制，得到级联频率控制策略；
对所述级联频率控制策略进行测试，得到所述级联频率控制策略的测试结果。
作为优选方案，所述级联频率控制策略的死区为：
其中，Δωc和分别表示级联策略下死区的截止频率偏差值和一次频率下垂系数。
相应地，本发明还提供一种基于直流电压同步的级联频率控制装置，包括：构建模块、模拟模块和控制模块；
所述构建模块，用于根据交流系统之间的换流器以及直流传输电缆，构建交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构；其中，所述传输结构中包括：电压源换流器与高压直流输电的结构；
所述模拟模块，用于根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数；
所述控制模块，用于根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，并结合所述电压换流器的转子方程，得到一次调配控制策略，从而根据所述一次调配控制策略，对电压源换流器与高压直流输电进行级联频率控制。
相应地，本发明还提供一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的基于直流电压同步的级联频率控制方法。
相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项所述的基于直流电压同步的级联频率控制方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明的技术方案通过对交流系统之间的换流器和直流传输电缆，进行交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构的构建，从而基于直流电压同步的电压源换流器的储能，对传输结构进行惯量响应的模拟，能够准确得到电压换流器的控制参数，进而结合电压换流器调制比，以及电压换流器的转子方程，进而来得到一次调配控制策略，从而实现对级联频率的准确和高效控制，以使得在减少对送端系统不利控制影响和确保节能运行的同时，又满足了不同负荷波动情况下系统频率支撑的要求，进而提高了在高比例新能源的弱交流系统中的稳定性和鲁棒性。
附图说明
图1：为本发明实施例所提供的一种基于直流电压同步的级联频率控制方法的步骤流程图；
图2：为本发明实施例所提供的用于区域间互联的VSC-HVDC传输系统的结构图；
图3：为本发明实施例所提供的级联控制策略和联合控制策略的对比图；
图4：为本发明实施例所提供的级联控制与基于PLL的控制对比的系统动态响应对比图；
图5：为本发明实施例所提供的一种基于直流电压同步的级联频率控制装置的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参照图1，为本发明实施例提供的一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，包括以下步骤S101-S103：
步骤S101：根据交流系统之间的换流器以及直流传输电缆，构建交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构；其中，所述传输结构中包括：电压源换流器与高压直流输电的结构。
在本实施例中，建立交流系统区域间互联的点对点VSC-HVDC的传输结构(HVDC，高压直流输电)，其中两个交流系统通过送端换流器(sending-end VSC,SEVSC)，直流传输电缆和受端换流器(receiving-end VSC,REVSC)相连接。可以理解的是，无论风能还是光伏发电，都是以换流器为联接的发电设备，对于采用VSG控制的构网型换流器联接的新能源发电设备，可以统一用本发明实施例一中传输结构描述，可示例性地，请参阅图1，其为用于区域间互联的VSC-HVDC传输结构与系统，通过构建直流电压和系统频率的耦合特性，受端换流器能够无需锁相环实现自同步，同时利用直流电容器储能为系统提供惯量支撑。
步骤S102：根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数。
作为本实施例的优选方案，所述根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数，具体为：
根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到动态直流电压，进而得到直流电容；其中，所述电压源换流器包括送端换流器和受端换流器；根据所述动态直流电压，以及受端换流器的频率，对传输结构进行惯量响应的模拟，得到电压-频率下垂特性，进而得到所述受端换流器的控制参数的方程。
在本实施例中，基于直流电压同步的换流器惯量响应进行模拟，利用HVDC电容器中的储能来实现惯性响应，进而在此基础上，为避免交流系统的动态过程中出现直流电压崩溃的情况，因此需要选择适当的控制参数与直流电容的大小。
作为本实施例的优选方案，所述动态直流电压的计算公式为：
其中，Vdi为直流电压，PS和PR分别为送端换流器的输入功率和受端换流器的输出功率,C为高压直流输电的直流电容；所述电压-频率下垂特性为：
Vdi-Vdi0＝kDC(ωc-ω0)；其中，ωc为受端换流器的换流器频率，Vdi0与ω0为直流电压和受端换流器频率的初始值，kDC是直流电压同步控制的下垂系数；所述受端换流器的控制参数的方程为：
ωc＝(Vdi-Vdi0)/kDC+ω0，其中，δC为受端换流器的交流电压相角，δC0为相角初始值，ωB是系统频率基准值，所述受端换流器的功角特性为：
进一步地，直流电容应满足以下条件：
其中，HC为REVSC的虚拟惯性时间常数，ΔVdmax和Δωmax分别表示系统所能承受的最大直流电压波动和系统频率波动。
步骤S103：根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，并结合所述电压换流器的转子方程，得到一次调配控制策略，从而根据所述一次调配控制策略，对电压源换流器与高压直流输电进行级联频率控制。
作为本实施例的优选方案，所述根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，具体为：
根据所述电压换流器调制比，得到数模转换器的阻尼系数；根据所述电压换流器的控制参数，以及所述数模转换器的阻尼系数，得到所述电压换流器的换流电压：VC＝VC0+kDkDCΔωc；其中，VCO为换流器交流电压标称值；kD表示所数模转化器的阻尼系数；根据所述电压换流器的换流电压，对交流电压的幅值进行调整。
在本实施例中，基于两交流系统的电平VSC的基本工作原理，通过控制REVSC的调制比可调整换流器交流电压的幅值。进而，使得附加阻尼控制器后换流器电压VC可表示为：VC＝VC0+kDkDCΔωc；其中，VCO为换流器交流电压标称值；kD表示所设计ADC的阻尼系数。可以理解的是，通过附加阻尼器来调节REVSC换流器电压幅值，以实现不同控制目标，同时也可以降低直流电压和系统频率波动。
作为优选方案，所述电压换流器的转子方程为：其中，PS0表示有功功率参考初始值，H′C为一次调频控制后交流系统修正的等效惯性常数；其中，HC代表直流电容器的惯性常数，HKE反映了送端同步机转子动能对系统频率支撑的贡献，HGov表示送端同步机调速器在对交流系统频率支撑的影响，HS为送端交流系统的综合惯性常数；/>其中，PM为送端同步机的原动机输入功率，ωs为送端交流系统的频率。
在本实施例中，所提方案充分利用送端系统的旋转备用，从而得到SEVSC的无需通讯的一次调频控制。进一步地，SEVSC的有功功率参考值可以根据系统频率波动进行调整：
其中，PSO表示有功功率参考初始值，ΔPS为功率修正值，kf表示一次调频的下垂系数。
作为本实施例的优选方案，还包括：
根据所述受端换流器的直流电容器的惯量响应，和所述送端换流器的一次频率控制，得到级联频率控制策略；对所述级联频率控制策略进行测试，得到所述级联频率控制策略的测试结果。
作为本实施例的优选方案，所述级联频率控制策略的死区为：
其中，Δωc和/>分别表示级联策略下死区的截止频率偏差值和一次频率下垂系数。
在本实施例中，通过依次激活REVSC的直流电容器的惯量响应和SEVSC的一次频率控制，从而得到级联频率控制策略。进一步地，受端系统惯量可以化为：
其中，HC代表直流电容器的惯性常数，HKE反映了送端同步机转子动能对系统频率支撑的贡献，HGov表示送端同步机调速器在对系统频率支撑的影响，HS是送端系统的综合惯性常数。
其中，HS为：
其中，PM为送端同步机的原动机输入功率，ωs为送端系统的频率。
在本实施例中，为了充分利用送端系统的旋转备用，本发明提供了SEVSC设计了无需通讯的一次调频控制策略以及级联控制策略，即无需通讯的耦合方案，使得送端换流器利用本地信号即可实现了一次调频控制，为受端电网提供频率支撑。为了进一步激发VSC-HVDC频率支撑潜力，本实施例提出了一种级联控制策略，通过依次激活HVDC电容器和一次调频控制，在保证系统频率支撑效果的同时降低对送端系统的影响以及频率控制导致的能量损耗。与联合控制策略进行对比，请参阅图3，其区别和效果如图所示。最后，对所提策略进行了稳定性分析，以评估相关控制参数对系统频率和阻尼支撑能力的影响，进而对所提策略的综合惯性常数和阻尼系数进行分析，用以评估VSC-HVDC对受端系统惯量和阻尼支撑的贡献，以及控制参数对控制效果的影响。
进一步地，可示例性地，级联控制与基于PLL的控制策略的对比如下：图4中展示了当REVSC接入点的SCR在t＝1s时从3.6突然降至1.8时，系统的动态响应。所提控制与传统的基于PLL的控制进行了详细地比较，其中对照组设置包含：低PLL带宽(设置为10Hz)控制，高PLL带宽(设置为18Hz)控制，以及在四组不同控制参数下的所提控制(电压下垂系数，一次调频系数和阻尼系数)。从图4中可知，传统基于PLL的控制并不适用于极弱的电网工况。在SCR下降至1.8后，换流器无法维持PCC电压和直流电压，导致REVSC的输出有功功率与电网频率发生持续的振荡，系统失稳。这是由于在极弱的电网下，PLL无法快速精准地跟踪扰动过程中系统的动态，其测量误差在闭环系统中不断放大，最终系统电气量发生振荡。并且，在此场景下，高带宽PLL比低带宽PLL为系统引入的负阻尼更多。相比之下，本发明所得到的控制策略在弱电网下具有更强的鲁棒性。级联控制可在系统干扰期间能很好地维持PCC电压和直流电压。同时，REVSC的输出有功功率和电网频率在受到干扰后会经历短暂的振荡，最后到达新的稳定工作点，从而再次实现VSC-HVDC的自同步。
可以理解的是，本发明实施例所提的级联频率控制策略比传统基于PLL的控制策略在弱电网下更具有鲁棒性，即使在极弱的电网工况下，也能稳定运行。与现有的VSG(虚拟同步机)控制相比，专利提出的策略可以实现类似的频率支持能力，但其造成的送端系统有功功率的牺牲却更少。此外，相比于联合控制策略，本专利提出的级联控制策略，在设置合理频率死区的前提下它可依次激活直流电容器和一次频率控制，在减少对送端系统不利控制影响和确保节能运行的同时，又能满足不同负荷波动情况下系统频率支撑的要求。
实施以上实施例，具有如下效果：
本发明的技术方案通过对交流系统之间的换流器和直流传输电缆，进行交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构的构建，从而基于直流电压同步的电压源换流器的储能，对传输结构进行惯量响应的模拟，能够准确得到电压换流器的控制参数，进而结合电压换流器调制比，以及电压换流器的转子方程，进而来得到一次调配控制策略，从而实现对级联频率的准确和高效控制，以使得在减少对送端系统不利控制影响和确保节能运行的同时，又满足了不同负荷波动情况下系统频率支撑的要求，进而提高了在高比例新能源的弱交流系统中的稳定性和鲁棒性。
实施例二
请参阅图5，其为本发明还提供一种基于直流电压同步的级联频率控制装置，包括：构建模块201、模拟模块202和控制模块203。
所述构建模块201，用于根据交流系统之间的换流器以及直流传输电缆，构建交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构；其中，所述传输结构中包括：电压源换流器与高压直流输电的结构。
所述模拟模块202，用于根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数。
所述控制模块203，用于根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，并结合所述电压换流器的转子方程，得到一次调配控制策略，从而根据所述一次调配控制策略，对电压源换流器与高压直流输电进行级联频率控制。
作为优选方案，所述根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数，具体为：
根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到动态直流电压，进而得到直流电容；其中，所述电压源换流器包括送端换流器和受端换流器；
根据所述动态直流电压，以及受端换流器的频率，对传输结构进行惯量响应的模拟，得到电压-频率下垂特性，进而得到所述受端换流器的控制参数的方程。
作为优选方案，所述动态直流电压的计算公式为：
其中，Vdi为直流电压，PS和PR分别为送端换流器的输入功率和受端换流器的输出功率,C为高压直流输电的直流电容；
所述电压-频率下垂特性为：
Vdi-Vdi0＝kDC(ωc-ω0)
其中，ωc为受端换流器的换流器频率，Vdi0与ω0为直流电压和受端换流器频率的初始值，kDC是直流电压同步控制的下垂系数；
所述受端换流器的控制参数的方程为：
ωc＝(Vdi-Vdi0)/kDC+ω0
其中，δC为受端换流器的交流电压相角，δC0为相角初始值，ωB是系统频率基准值，所述受端换流器的功角特性为：
作为优选方案，所述根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，具体为：
根据所述电压换流器调制比，得到数模转换器的阻尼系数；
根据所述电压换流器的控制参数，以及所述数模转换器的阻尼系数，得到所述电压换流器的换流电压：
VC＝VC0+kDkDCΔωc；其中，VCO为换流器交流电压标称值；kD表示所数模转化器的阻尼系数；
根据所述电压换流器的换流电压，对交流电压的幅值进行调整。
作为优选方案，所述电压换流器的转子方程为：
其中，PS0表示有功功率参考初始值，H′C为一次调频控制后交流系统修正的等效惯性常数；
其中，HC代表直流电容器的惯性常数，HKE反映了送端同步机转子动能对系统频率支撑的贡献，HGov表示送端同步机调速器在对交流系统频率支撑的影响，HS为送端交流系统的综合惯性常数；
其中，PM为送端同步机的原动机输入功率，ωs为送端交流系统的频率。
作为优选方案，还包括：
根据所述受端换流器的直流电容器的惯量响应，和所述送端换流器的一次频率控制，得到级联频率控制策略；
对所述级联频率控制策略进行测试，得到所述级联频率控制策略的测试结果。
作为优选方案，所述级联频率控制策略的死区为：
其中，Δωc和分别表示级联策略下死区的截止频率偏差值和一次频率下垂系数。
所属领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
实施以上实施例，具有如下效果：
本发明的技术方案通过对交流系统之间的换流器和直流传输电缆，进行交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构的构建，从而基于直流电压同步的电压源换流器的储能，对传输结构进行惯量响应的模拟，能够准确得到电压换流器的控制参数，进而结合电压换流器调制比，以及电压换流器的转子方程，进而来得到一次调配控制策略，从而实现对级联频率的准确和高效控制，以使得在减少对送端系统不利控制影响和确保节能运行的同时，又满足了不同负荷波动情况下系统频率支撑的要求，进而提高了在高比例新能源的弱交流系统中的稳定性和鲁棒性。
实施例三
相应地，本发明还提供一种终端设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项实施例所述的基于直流电压同步的级联频率控制方法。
该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序、计算机指令。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例一中的各个步骤，例如图1所示的步骤S101至S103。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述装置实施例中各模块/单元的功能，例如模拟模块202。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。例如，所述模拟模块202，用于根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，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。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
实施例四
相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项实施例所述的基于直流电压同步的级联频率控制方法。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，其特征在于，包括：
根据交流系统之间的换流器以及直流传输电缆，构建交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构；其中，所述传输结构中包括：电压源换流器与高压直流输电的结构；
根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数；
根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，并结合所述电压换流器的转子方程，得到一次调配控制策略，从而根据所述一次调配控制策略，对电压源换流器与高压直流输电进行级联频率控制。
2.如权利要求1所述的一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，其特征在于，所述根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数，具体为：
根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到动态直流电压，进而得到直流电容；其中，所述电压源换流器包括送端换流器和受端换流器；
根据所述动态直流电压以及受端换流器的频率，对传输结构进行惯量响应的模拟，得到电压-频率下垂特性，进而得到所述受端换流器的控制参数的方程。
3.如权利要求2所述的一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，其特征在于，所述动态直流电压的计算公式为：
其中，Vdi为直流电压，PS和PR分别为送端换流器的输入功率和受端换流器的输出功率,C为高压直流输电的直流电容；
所述电压-频率下垂特性为：
Vdi-Vdi0＝kDC(ωc-ω0)
其中，ωc为受端换流器的换流器频率，Vdi0与ω0为直流电压和受端换流器频率的初始值，kDC是直流电压同步控制的下垂系数；
所述受端换流器的控制参数的方程为：
ωc＝(Vdi-Vdi0)/kDC+ω0
其中，δC为受端换流器的交流电压相角，δC0为相角初始值，ωB是系统频率基准值，所述受端换流器的功角特性为：
4.如权利要求2所述的一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，其特征在于，所述根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，具体为：
根据所述电压换流器调制比，得到数模转换器的阻尼系数；
根据所述电压换流器的控制参数，以及所述数模转换器的阻尼系数，得到所述电压换流器的换流电压：
VC＝VC0+kDkDCΔωc；其中，VCO为换流器交流电压标称值；kD表示所数模转化器的阻尼系数；
根据所述电压换流器的换流电压，对交流电压的幅值进行调整。
5.如权利要求4所述的一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，其特征在于，所述电压换流器的转子方程为：
其中，PS0表示有功功率参考初始值，H′C为一次调频控制后交流系统修正的等效惯性常数；
其中，HC代表直流电容器的惯性常数，HKE反映了送端同步机转子动能对系统频率支撑的贡献，HGov表示送端同步机调速器在对交流系统频率支撑的影响，HS为送端交流系统的综合惯性常数；
其中，PM为送端同步机的原动机输入功率，ωs为送端交流系统的频率。
6.如权利要求2所述的一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述受端换流器的直流电容器的惯量响应，和所述送端换流器的一次频率控制，得到级联频率控制策略；
对所述级联频率控制策略进行测试，得到所述级联频率控制策略的测试结果。
7.如权利要求6所述的一种基于直流电压同步的级联频率控制方法，其特征在于，所述级联频率控制策略的死区为：
其中，Δωc和分别表示级联策略下死区的截止频率偏差值和一次频率下垂系数。
8.一种基于直流电压同步的级联频率控制装置，其特征在于，包括：构建模块、模拟模块和控制模块；
所述构建模块，用于根据交流系统之间的换流器以及直流传输电缆，构建交流系统之间互联的电压源换流器与高压直流输电的传输结构；其中，所述传输结构中包括：电压源换流器与高压直流输电的结构；
所述模拟模块，用于根据基于直流电压同步的电压源换流器的储能，得到直流电容，进而对所述传输结构进行惯量响应的模拟，从而得到控制参数；
所述控制模块，用于根据所述电压换流器的控制参数，结合所述电压换流器调制比，调整交流电压的幅值，并结合所述电压换流器的转子方程，得到一次调配控制策略，从而根据所述一次调配控制策略，对电压源换流器与高压直流输电进行级联频率控制。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的基于直流电压同步的级联频率控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的基于直流电压同步的级联频率控制方法。
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