KR20200020972A

KR20200020972A - 직류 전압 협조 제어 방법

Info

Publication number: KR20200020972A
Application number: KR1020207004544A
Authority: KR
Inventors: 난난 왕; 위 루; 윈룽 둥; 제 톈; 둥밍 차오; 하이잉 리; 충쉐 장; 자청 왕
Original assignee: 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드; 엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2020-02-26
Also published as: EP3675307A4; EP3675307A1; CN109428341A; CN109428341B; CA3074159C; KR102132580B1; CA3074159A1; JP2020528260A; JP6783970B2; US20200366096A1; RU2736651C1; WO2019047546A1; MX2020002394A; US11190020B2

Abstract

직류 전압 협조 제어 방법으로서, 상기 방법은 다단 플렉시블 직류 송전 시스템 또는 플렉시블 직류 전력망 시스템에 응용되고, 하위 계층 제어가 유효 전력 제어 모드일 경우, 컨버터 직류 전압 및 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선에 따라, 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성한다. 상기 방법은, 하위 계층 제어의 제어 모드 및 유효 전력 설정값을 조정하고, 시스템의 안정 상태 성능을 보장하는 상위 계층 제어를 더 포함한다. 상기 직류 전압 협조 제어 방법은 통신에 대한 의존도가 낮아, 고정된 경사도 및 마진이 모든 작동 상황을 충족시킬 수 없는 문제를 방지하고, 대규모 플렉시블 직류 시스템에 적용되며, 확장 가능성을 구비한다.

Description

직류 전압 협조 제어 방법

본 발명은 전력 시스템 플렉시블 직류 송전 기술 분야에 속하는 것으로, 구체적으로는 직류 전압 협조 제어 방법에 관한 것이다.

전력 전자 소자 및 제어 기술의 진보에 따라, 플렉시블 직류 시스템의 용량 및 전압 레벨이 점점 높아지고, 다단 및 직류 전력망인 방향으로 발전한다. 다단 플렉시블 직류 및 플렉시블 직류 전력망은 작동의 원활성, 신뢰성에 있어서 양단 플렉시블 직류 송전보다 더 양호하고, 전력망 상호 연결, 도시 전력망 전기 공급, 복수의 풍력발전소(새로운 에너지원) 상호 연결 등을 충족시킬 수 있는 대규모 플렉시블 직류 전력망을 구축함에 있어서 비교적 큰 우수성을 가진다. 그러나 플렉시블 직류 시스템 규모의 증대에 따라, 컨버터 개수의 증가는 복수의 컨버터 사이의 협조 제어 복잡도를 크게 증가시키며, 어떻게 플렉시블 직류 시스템의 직류 전압 안정성을 보장하면서 복수 컨버터 스테이션 시스템이 되게 할 것인지는 플렉시블 직류 전력망 규모 확대의 난점이다.

다단 플렉시블 직류 송전에서 흔히 사용되는 협조 제어 방법은, 마스터 슬레이브 제어(master-slave control), 직류 전압 편차 제어(DC voltage deviation control) 및 직류 전압 마진 제어(DC voltage margin control) 등이 있는데, 이러한 제어는 주로 통신에 대한 의존성이 높고, 경사도 및 마진의 설정이 복잡하다는 등의 문제가 존재하며, 플렉시블 직류 시스템의 규모의 증대에 따라 이러한 문제는 보다 더 뚜렷해진다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 대규모 플렉시블 직류 송전 시스템은, 복수의 컨버터의 협조 제어를 구현하여 양호한 안정 상태 및 일시적 상태 성능을 보장하는, 확장 가능성이 강한 직류 전압 협조 제어 전략을 필요로 한다.

본 발명의 목적은, 확장 가능성을 구비한 직류 전압 협조 제어 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은, 상위 계층 제어 및 하위 계층 제어를 사용하여 공동으로 구현되고, 상위 계층 제어에 의해 시스템의 안정 상태 성능을 보장하며, 하위 계층 제어에 의해 시스템의 일시적 상태 성능 및 안정성을 보장하고, 하위 계층 제어에서 컨버터의 전력 설정값에 따라 컨버터의 작동 특성을 자동조절하여, 고정된 경사도 및 마진이 모든 작동 상황을 충족시킬 수 없는 문제를 방지하며, 대규모 플렉시블 직류 시스템 및 플렉시블 직류 전력망 시스템에 적용된다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명이 사용하는 기술적 방안은, 다단 플렉시블 직류 송전 시스템 또는 플렉시블 직류 전력망 시스템에 응용되는 직류 전압 협조 제어 방법으로서, 상기 직류 전압 협조 제어 방법은 하위 계층 제어를 포함하되, 상기 하위 계층 제어는 컨버터의 제어 모드에 따라 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하고, 상기 컨버터의 제어 모드는 직류 전압 제어 모드 또는 유효 전력 제어 모드 중 하나이다.

상기 다단 플렉시블 직류 송전 시스템 또는 플렉시블 직류 전력망 시스템의 일부 또는 전체 컨버터는 하위 계층 제어를 구성하고, 임의의 컨버터의 하위 계층 제어는,

단계 1)로서, 상기 컨버터의 제어 모드가 직류 전압 제어 모드일 경우, 단계 2)로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 3)으로 진입하는 단계 1);

단계 2)로서, 직류 전압 명령과 컨버터 직류 전압의 편차에 따라 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하고 단계 1)로 진입하는 단계 2);

단계 3)으로서, 컨버터의 유효 전력 설정값에 따라 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선을 생성하고 단계 4)로 진입하는 단계 3); 및

단계 4)로서, 컨버터 직류 전압 및 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선에 따라 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하고 단계 1)로 진입하는 단계 4)를 포함한다.

상술한 직류 전압 협조 제어 방법에 있어서, 상기 하위 계층 제어의 단계 3)에서, 상기 컨버터의 유효 전력 설정값에 따라 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선을 생성하는 것은,

단계 301)로서, 한계 최대 직류 전압 및 가변 최대 유효 전력에 따라, 직류 전압 유효 전력 곡선의 변곡점 1을 결정하는 단계 301);

단계 302)로서, 최대 직류 전압 및 유효 전력 설정값에 따라, 직류 전압 유효 전력 곡선의 변곡점 2를 결정하는 단계 302);

단계 303)으로서, 최소 직류 전압 및 유효 전력 설정값에 따라, 직류 전압 유효 전력 곡선의 변곡점 3을 결정하는 단계 303);

단계 304)로서, 한계 최소 직류 전압 및 정류 최대 유효 전력에 따라, 직류 전압 유효 전력 곡선의 변곡점 4를 결정하는 단계 304); 및

단계 305)로서, 상기 변곡점 1, 변곡점 2, 변곡점 3, 변곡점 4에 의해 결정된 계단식 꺾은선에 의해 직류 전압 유효 전력 곡선을 생성하는 단계 305)를 포함하되, 여기서, 직류 전압이 한계 최대 직류 전압보다 클 경우, 유효 전력은 가변 최대 유효 전력이고, 직류 전압이 한계 최소 직류 전압보다 작을 경우, 유효 전력은 정류 최대 유효 전력이다.

상기 한계 최대 직류 전압, 최대 직류 전압, 최소 직류 전압 및 한계 최소 직류 전압은 기설정된(preset) 값이고, 시스템 연구에 의해 결정되며, 한계 최대 직류 전압 ≥ 최대 직류 전압 ≥ 최소 직류 전압 ≥ 한계 최소 직류 전압이고, 상기 가변 최대 유효 전력은 컨버터 가변 작동 시의 최대 유효 전력이고, 상기 정류 최대 유효 전력은 컨버터 정류 작동 시의 최대 유효 전력이며, 상기 가변 최대 유효 전력 및 정류 최대 유효 전력은 모두 시스템 연구에 의해 결정된다.

상기 하위 계층 제어의 단계 4)에서, 상기 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하는 것은, 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선을 조회하여, 수집된 컨버터 직류 전압에 대응하는 유효 전력을 컨버터의 유효 전력 명령값으로 결정하는 것이다.

상술한 직류 전압 협조 제어 방법에 있어서, 상기 하위 계층 제어의 단계 2)에서, 상기 직류 전압 명령과 컨버터 직류 전압의 편차에 따라 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하는 것은, 상기 편차에 대해 비율 적분 제어기를 사용한 후 컨버터의 유효 전력 명령값을 얻는 것이다.

상술한 직류 전압 협조 제어 방법에 있어서, 상위 계층 제어를 더 포함하되, 상기 상위 계층 제어는 하위 계층 제어의 제어 모드 및 유효 전력 설정값을 조정하고, 상기 상위 계층 제어는,

단계 (1)로서, 각각의 컨버터의 제어 모드 상태를 모니터링하여, 직류 측과 상호 연결된 작동 컨버터 중에서 직류 전압 제어 모드에 있는 컨버터가 없을 경우, 기설정된 우선 순위에 따라, 직류 전압 제어 모드로 전환하라는 명령을 우선 순위가 가장 높은 컨버터에 전송하고, 직류 측과 상호 연결된 작동 컨버터 중에서 직류 전압 제어 모드에 있는 컨버터가 복수 개 있을 경우, 유효 전력 제어 모드로 전환하라는 명령을 우선 순위가 가장 높은 컨버터를 제외한 직류 전압 제어 모드에 있는 다른 컨버터에 전송하고 단계 2)로 진입하는 단계 (1); 및

단계 (2)로서, 전압 제어 모드에 있는 컨버터의 과부하 상태를 모니터링하여, 과부하 상태를 과부하 컨버터 직류 측과 상호 연결된 다른 컨버터의 하위 계층 제어로 송신하고 단계 1)로 진입하는 단계 (2)를 포함하되, 상기 과부하 상태는 정류 과부하 또는 가변 과부하 중 하나인 것을 특징으로 한다.

상위 계층 제어를 포함할 경우, 하위 계층 제어는,

단계 a)로서, 직류 전압 제어 모드로 전환하라는 상위 계층 제어의 명령을 수신하면 단계 b)로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 3)으로 진입하는 단계 a);

단계 b)로서, 상기 컨버터의 제어 모드를 직류 전압 제어 모드로 전환시키고 단계 c)로 진입하는 단계 b);

단계 c)로서, 유효 전력 제어 모드로 전환하라는 상위 계층 제어의 명령을 수신하면 단계 d)로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 e)로 진입하는 단계 c);

단계 d)로서, 상기 컨버터의 제어 모드를 유효 전력 제어 모드로 전환시키고 단계 e)로 진입하는 단계 d);

단계 e)로서, 상위 계층 제어의 과부하 상태를 수신하여, 과부하 상태가 정류 과부하이고 상기 컨버터의 유효 전력 설정값이 가변 전력일 경우, 단계 f)로 진입하거나, 과부하 상태가 가변 과부하이고 상기 컨버터의 유효 전력 설정값이 정류 전력일 경우, 단계 f)로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 a)로 진입하는 단계 e); 및

단계 f)로서, 기설정된 단계 크기에 따라 상기 컨버터의 유효 전력 설정값 크기를 감소시키고, 단계 a)로 진입하는 단계 f)를 더 포함한다.

상술한 직류 전압 협조 제어 방법에 있어서, 상위 계층 제어의 단계 (1) 또는 단계 (2)에서, 상기 직류 측과의 상호 연결은 컨버터의 직류 측으로의 직접 연결이거나 또는 직류 회로를 통한 연결이다.

상술한 직류 전압 협조 제어 방법에 있어서, 상위 계층 제어의 단계 (2)에서, 상기 정류 과부하는 컨버터가 정류 작동될 경우 나타나는 과부하이고, 상기 가변 과부하는 컨버터가 가변 작동될 경우 나타나는 과부하이다.

상술한 직류 전압 협조 제어 방법에 있어서, 하위 계층 제어의 단계 f)에서, 상기 기설정된 단계 크기는 시스템 연구에 따라 결정되며, 값의 범위는 0 MW 내지 컨버터의 최대 유효 전력이고, 상기 컨버터의 유효 전력 설정값 크기를 감소시키는 것은, 컨버터의 유효 전력 설정값 절대치 크기가 감소하는 방향으로 컨버터의 유효 전력 설정값을 감소시키는 것이다.

상기 해결 수단을 사용한 후, 본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다.

(1) 본 발명이 제공하는 직류 전압 협조 제어 방법에서는, 컨버터의 전력 설정값에 따라 컨버터의 작동 특성을 자동조절하여, 고정된 경사도 및 마진이 모든 작동 상황을 충족시킬 수 없는 문제를 방지한다.

(2) 본 발명이 제공하는 직류 전압 협조 제어 방법에서는, 통신 오류가 발생하였을 경우, 하위 계층 제어는 시스템의 일시적 상태 성능 및 안정성을 보장할 수 있으며, 통신에 대한 의존도가 낮아, 통신 오류가 발생하였을 경우에도 작동자에 의하여 전력 설정값을 조정할 수 있어, 상위 계층 제어가 유실되었을 경우에 제어가 불가능해지는 문제를 방지한다.

(3) 본 발명이 제공하는 직류 전압 협조 제어 방법에서는, 시스템 상황에 따라 단지 일부 컨버터에서만 하위 계층 제어가 사용될 수 있어, 대규모 플렉시블 직류 시스템에 적용되고, 확장 가능성을 구비한다.

(4) 본 발명이 제공하는 직류 전압 협조 제어 방법에서는, 컨버터의 예비 조절 용량(reserve adjustment capacity)에 따라 각각의 컨버터의 유효 전력 조절량을 분할하여, 예비 용량(reserve capacity)이 큰 컨버터가 보다 많은 유효 전력을 조정하도록 하며, 이는 직류 전압 안정을 유지하는데 안정적이다.

(5) 본 발명이 제공하는 직류 전압 협조 제어 방법에서는, 컨버터의 작동 특성의 조정이 단지 컨버터의 전력 설정값에 의존하여, 방법이 간단하고 신뢰성 있다.

도 1은 상위 계층 제어의 흐름도이다.
도 2는 하위 계층 제어의 흐름도이다.
도 3은 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선의 모식도이다.

이하, 도면 및 구체적인 실시예를 결부하여 본 발명의 기술적 해결 수단에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 상위 계층 제어의 흐름도이다. 상위 계층 제어를 포함할 경우, 상위 계층 제어에 의해 하위 계층 제어의 제어 모드 및 유효 전력 설정값을 조정하며, 하위 계층 제어를 통해 대응하는 컨버터의 작동 외부 특성을 조정하는 단계는 2개의 단계를 포함한다.

단계 101에서, 각각의 컨버터의 제어 모드 상태를 모니터링한다. 직류 측과 상호 연결된 작동 컨버터 중에서 직류 전압 제어 모드에 있는 컨버터가 없을 경우, 이 경우 상호 연결된 시스템 중에 직류 전압 제어 모드 평형 직류 전력을 사용한 컨버터가 없으므로, 기설정된 우선 순위에 따라, 직류 전압 제어 모드로 전환하라는 명령을 우선 순위가 가장 높은 컨버터에 전송한다. 직류 측과 상호 연결된 작동 컨버터 중에서 직류 전압 제어 모드에 있는 컨버터가 복수 개 있을 경우, 유효 전력 제어 모드로 전환하라는 명령을 우선 순위가 가장 높은 컨버터를 제외한 직류 전압 제어 모드에 있는 다른 컨버터에 전송하여, 상호 연결된 시스템 중에 하나의 컨버터만 직류 전압 제어 모드에 있도록 유지한다.

단계 102에서, 전압 제어 모드에 있는 컨버터의 과부하 상태를 모니터링한다. 과부하 상태를 과부하 컨버터 직류 측과 상호 연결된 다른 컨버터의 하위 계층 제어로 송신하되, 여기서 과부하 상태는 정류 과부하 또는 가변 과부하 중 하나이고, 여기서 정류 과부하는 컨버터의 정류 작동 시 나타나는 과부하이며, 가변 과부하는 컨버터의 가변 작동 시 나타나는 과부하이다. 하위 계층 제어는 과부하 상태를 수신한 후, 유효 전력 설정값을 조정하여 작동 외부 특성의 조정을 구현한다.

도 2는 하위 계층 제어의 흐름도이다. 직류 전압 협조 제어가 상위 계층 제어를 포함할 경우, 하위 계층 제어는 하기와 같은 단계를 포함한다.

단계 201에서, 직류 전압 제어 모드로 전환하라는 상위 계층 제어의 명령을 수신하면, 단계 202로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 203으로 진입한다.

단계 202에서, 상기 컨버터의 제어 모드를 직류 전압 제어 모드로 전환시키고 단계 203으로 진입한다.

단계 203에서, 유효 전력 제어 모드로 전환하라는 상위 계층 제어의 명령을 수신하면, 단계 204로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 205로 진입한다.

단계 204에서, 상기 컨버터의 제어 모드를 유효 전력 제어 모드로 전환시키고 단계 205로 진입한다.

단계 205에서, 상위 계층 제어의 과부하 상태를 수신하여, 과부하 상태가 정류 과부하이고 상기 컨버터의 유효 전력 설정값이 가변 전력일 경우, 단계 206으로 진입하거나, 과부하 상태가 가변 과부하이고 상기 컨버터의 유효 전력 설정값이 정류 전력일 경우, 단계 206으로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 207로 진입한다.

단계 206에서, 기설정된 단계 크기에 따라 상기 컨버터의 유효 전력 설정값 크기를 감소시키고, 단계 207로 진입한다. 상기 기설정된 단계 크기는 시스템 연구에 따라 결정되고, 값의 범위는 0 MW 내지 컨버터의 최대 유효 전력으로, 예를 들어, 선택된 단계 크기가 1 MW이면, 각각의 수행 주기에 유효 전력 설정값이 1 MW만큼 감소하고, 상기 컨버터의 유효 전력 설정값 크기를 감소시키는 것은, 컨버터의 유효 전력 설정값 절대치 크기가 감소하는 방향으로 감소시키는 것으로, 예를 들어, 이전의 수행 주기에 유효 전력 설정값이 100 MW이고, 상기 설정값이 정류 방향이면, 본 수행 주기의 유효 전력 설정값은 99 MW이고, 예를 들어, 이전의 수행 주기에 유효 전력 설정값이 -100 MW이고, 상기 설정값이 가변 방향이면, 단지 크기만 감소시키므로 본 수행 주기의 유효 전력 설정값은 -99 MW이다.

단계 207에서, 상기 컨버터의 제어 모드가 직류 전압 제어 모드일 경우, 단계 208로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 209로 진입한다.

단계 208에서, 직류 전압 명령과 컨버터 직류 전압의 편차에 따라 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하여, 단계 201로 진입한다. 상기 단계에서는 직류 전압 제어기를 사용하여 직류 전압을 타겟값으로 제어하여 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성한다.

단계 209에서, 컨버터의 유효 전력 설정값에 따라 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선을 생성하고, 단계 210으로 진입한다.

단계 210에서, 컨버터 직류 전압 및 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선에 따라, 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하여, 단계 201로 진입한다. 비교적 바람직하게는, 컨버터 직류 전압은 컨버터의 전극 사이 전압을 사용할 수 있다.

상위 계층 제어를 구성하지 않을 경우, 단계 201 ~ 단계 206은 생략할 수 있다.

하위 계층 제어가 컨버터 제어에서 구성되어, 비교적 낮은 제어 계층에 놓이며, 제어 시스템의 신뢰성을 향상시키고, 상위 계층 제어는 요구에 따라 임의의 위치에서 구성될 수 있으며, 하위 계층 제어와 분산형으로 구성되고, 통신을 통해 하위 계층 제어와 상호 작용한다. 대규모 플렉시블 직류 시스템 응용에서, 시스템 상황에 따라 일부 비교적 강한 조절 기능을 갖는 컨버터만 하위 계층 제어에 의해 구성되고, 하위 계층 제어에 의해 구성된 일부 컨버터는 직류 전압 안정을 유지한다.

도 3은 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선의 모식도이며, 상기 도면을 결부하여 상기 단계 209 및 단계 210에 대해 더 설명한다. U_{dmax_abs}는 한계 최대 직류 전압이고, U_dmax는 최대 직류 전압이며, U_{dmin_abs}는 한계 최소 직류 전압이고, U_dmin는 최소 직류 전압이며, P_{inv_max}는 가변 최대 유효 전력이고, P_{rec_max}는 정류 최대 유효 전력이며, 모두 시스템 연구에 따라 결정된다. 비교적 바람직하게는, 한계 최대 직류 전압 U_{dmax_abs}는 직류 과전압 설정값에 의해 결정될 수 있고, 최대 직류 전압 U_dmax는 안정 상태로 작동될 경우의 최고 전압값에 따라 결정될 수 있으며, 한계 최소 직류 전압 U_{dmin_abs}는 직류 저전압 설정값에 따라 결정될 수 있고, 최소 직류 전압 U_dmin는 안정 상태로 작동될 경우의 최저 전압값에 따라 결정될 수 있으며, 가변 최대 유효 전력 P_{inv_max}는 컨버터 가변 작동 시의 최대 유효 전력에 따라 결정될 수 있고, 정류 최대 유효 전력 P_{rec_max}는 컨버터 정류 작동 시의 최대 유효 전력에 따라 결정될 수 있으며, 상기 결정은 적절한 신뢰 계수를 취하는 것이다.

유효 전력 설정값이 P_set일 경우, 변곡점 P1, P2, P3, P4에 의해 직류 전압 유효 전력 곡선1을 결정할 수 있으며, 여기서 P1＝(P_{inv_max}, U_{dmax_abs}), P2＝(P_set, U_dmax), P3＝(P_set, U_dmin), P4＝(P_{rec_max}, U_{dmin_abs})이다. 유효 전력 설정값이 P_set’일 경우, 변곡점 P1, P2’, P3’, P4에 의해 다른 하나의 직류 전압 유효 전력 곡선2를 결정할 수 있으며, 여기서 P1＝(P_{inv_max}, U_{dmax_abs}), P2’＝(P_set’, U_dmax), P3’＝(P_set’, U_dmin), P4＝(P_{rec_max}, U_{dmin_abs})이다.

컨버터 직류 전압 및 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선에 따라, 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성할 수 있으며, 예를 들어 직류 전압 샘플링 값이 U_d일 경우, 직류 전압 유효 전력 곡선1에 따라 유효 전력 명령값 P_ref를 얻을 수 있고, 직류 전압 유효 전력 곡선2에 따라 유효 전력 명령값 P_ref’를 얻을 수 있다. 동일한 컨버터에 대해, 유효 전력 설정값이 P_set로부터 P_set’로 조정될 경우, 컨버터의 작동 특성은 자동으로 조정되고, 안정 상태일 경우 P_ref＝P_set 및 P_ref’＝P_set’이다. 과전압 또는 저전압이 발생할 경우, 직류 전력 평형을 유지하도록 예비 조절 용량에 따라 컨버터의 전력을 변화시키며, 예를 들어, 직류 전압 U_d까지 과전압일 경우, 컨버터의 전력 명령값의 조절량은 컨버터의 예비 조절 용량과 정비례를 이루고, 즉:

여기서, P_set-P_{inv_max}는 유효 전력 설정값이 P_set일 경우의 예비 조절 용량이고, P_set’-P_{inv_max}는 유효 전력 설정값이 P_set’일 경우의 예비 조절 용량이다. 마찬가지로, 2개의 상이한 컨버터에 대해, 유효 전력 설정값이 각각 P_set 및 P_set’일 경우, 과전압 또는 저전압이 발생할 경우, 예비 조절 용량에 따라 각각의 컨버터의 유효 전력 조절량을 분배할 수 있어, 예비 용량이 큰 컨버터를 보다 많은 유효 전력으로 조정하여 직류 전압 안정을 유지하도록 한다.

이상 실시예는 단지 본 발명의 기술적 사상을 설명하는 것일 뿐, 이로써 본 발명의 보호 범위를 한정할 수 없으며, 본 발명이 제공하는 기술적 사상에 따라, 기술적 해결 수단의 기초 위에서 진행한 모든 변동은, 본 발명의 보호 범위 내에 포함된다.

Claims

다단 플렉시블 직류 송전 시스템 또는 플렉시블 직류 전력망 시스템에 응용되는 직류 전압 협조 제어 방법으로서,
하위 계층 제어를 포함하되, 상기 하위 계층 제어는 컨버터의 제어 모드에 따라 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하고, 상기 컨버터의 제어 모드는 직류 전압 제어 모드 또는 유효 전력 제어 모드이며,
상기 다단 플렉시블 직류 송전 시스템 또는 플렉시블 직류 전력망 시스템의 일부 또는 전체 컨버터는 하위 계층 제어를 구성하고, 임의의 컨버터의 하위 계층 제어는,
단계 1)로서, 상기 컨버터의 제어 모드가 직류 전압 제어 모드일 경우, 단계 2)로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 3)으로 진입하는 단계 1);
단계 2)로서, 직류 전압 명령과 컨버터 직류 전압의 편차에 따라 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하고 단계 1)로 진입하는 단계 2);
단계 3)으로서, 컨버터의 유효 전력 설정값에 따라 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선을 생성하고 단계 4)로 진입하는 단계 3); 및
단계 4)로서, 컨버터 직류 전압 및 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선에 따라 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하고 단계 1)로 진입하는 단계 4)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 직류 전압 협조 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 하위 계층 제어의 단계 3)에서, 상기 컨버터의 유효 전력 설정값에 따라 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선을 생성하는 단계는,
단계 301)로서, 한계 최대 직류 전압 및 가변 최대 유효 전력에 따라, 직류 전압 유효 전력 곡선의 변곡점 1을 결정하는 단계 301);
단계 302)로서, 최대 직류 전압 및 유효 전력 설정값에 따라, 직류 전압 유효 전력 곡선의 변곡점 2를 결정하는 단계 302);
단계 303)으로서, 최소 직류 전압 및 유효 전력 설정값에 따라, 직류 전압 유효 전력 곡선의 변곡점 3을 결정하는 단계 303);
단계 304)로서, 한계 최소 직류 전압 및 정류 최대 유효 전력에 따라, 직류 전압 유효 전력 곡선의 변곡점 4를 결정하는 단계 304); 및
단계 305)로서, 상기 변곡점 1, 변곡점 2, 변곡점 3, 변곡점 4에 의해 결정된 계단식 꺾은선을 통해 직류 전압 유효 전력 곡선을 생성하는 단계 305)를 포함하되, 직류 전압이 한계 최대 직류 전압보다 클 경우, 유효 전력은 가변 최대 유효 전력이고, 직류 전압이 한계 최소 직류 전압보다 작을 경우, 유효 전력은 정류 최대 유효 전력이며,
상기 한계 최대 직류 전압, 최대 직류 전압, 최소 직류 전압 및 한계 최소 직류 전압은 기설정된 값이고, 한계 최대 직류 전압 ≥ 최대 직류 전압 ≥ 최소 직류 전압 ≥ 한계 최소 직류 전압이며, 상기 가변 최대 유효 전력은 컨버터 가변 작동 시의 최대 유효 전력이고, 상기 정류 최대 유효 전력은 컨버터 정류 작동 시의 최대 유효 전력이며, 상기 가변 최대 유효 전력 및 정류 최대 유효 전력은 모두 시스템 설정에 의해 결정되고,
상기 하위 계층 제어의 단계 4)에서, 상기 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하는 것은, 컨버터의 직류 전압 유효 전력 곡선을 조회하여, 수집된 컨버터 직류 전압에 대응하는 유효 전력을 컨버터의 유효 전력 명령값으로 결정하는 것임을 특징으로 하는, 직류 전압 협조 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 하위 계층 제어의 단계 2)에서, 상기 직류 전압 명령과 컨버터 직류 전압의 편차에 따라 컨버터의 유효 전력 명령값을 생성하는 것은, 상기 편차에 대해 비율 적분 제어기를 사용한 후 컨버터의 유효 전력 명령값을 얻는 것임을 특징으로 하는, 직류 전압 협조 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 직류 전압 협조 제어 방법은 상위 계층 제어를 더 포함하되, 상기 상위 계층 제어는 하위 계층 제어의 제어 모드 및 유효 전력 설정값을 조정하고, 상기 상위 계층 제어는,
단계 (1)로서, 각각의 컨버터의 제어 모드 상태를 모니터링하여, 직류 측과 상호 연결된 작동 컨버터 중에서 직류 전압 제어 모드에 있는 컨버터가 없을 경우, 기설정된 우선 순위에 따라, 직류 전압 제어 모드로 전환하라는 명령을 우선 순위가 가장 높은 컨버터에 전송하고; 직류 측과 상호 연결된 작동 컨버터 중에서 직류 전압 제어 모드에 있는 컨버터가 복수 개 있을 경우, 유효 전력 제어 모드로 전환하라는 명령을 우선 순위가 가장 높은 컨버터를 제외한 직류 전압 제어 모드에 있는 다른 컨버터에 전송하고 단계 2)로 진입하는 단계 (1); 및
단계 (2)로서, 전압 제어 모드에 있는 컨버터의 과부하 상태를 모니터링하여, 과부하 상태를 과부하 컨버터 직류 측과 상호 연결된 다른 컨버터의 하위 계층 제어로 송신하고 단계 1)로 진입하는 단계 (2)를 포함하되,
상기 과부하 상태는 정류 과부하 또는 가변 과부하 중 하나이고;
상위 계층 제어를 포함할 경우, 하위 계층 제어는,
단계 a)로서, 직류 전압 제어 모드로 전환하라는 상위 계층 제어의 명령을 수신하면 단계 b)로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 c)로 진입하는 단계 a);
단계 b)로서, 상기 컨버터의 제어 모드를 직류 전압 제어 모드로 전환시키고 단계 c)로 진입하는 단계 b);
단계 c)로서, 유효 전력 제어 모드로 전환하라는 상위 계층 제어의 명령을 수신하면 단계 d)로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 e)로 진입하는 단계 c);
단계 d)로서, 상기 컨버터의 제어 모드를 유효 전력 제어 모드로 전환시키고 단계 e)로 진입하는 단계 d);
단계 e)로서, 상위 계층 제어의 과부하 상태를 수신하여, 과부하 상태가 정류 과부하이고 상기 컨버터의 유효 전력 설정값이 가변 전력일 경우, 단계 f)로 진입하거나, 과부하 상태가 가변 과부하이고 상기 컨버터의 유효 전력 설정값이 정류 전력일 경우, 단계 f)로 진입하고, 그렇지 않으면 단계 a)로 진입하는 단계 e); 및
단계 f)로서, 기설정된 단계 크기에 따라 상기 컨버터의 유효 전력 설정값 크기를 감소시키고, 단계 a)로 진입하는 단계 f)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 직류 전압 협조 제어 방법.
제4항에 있어서,
상위 계층 제어의 단계 (1) 또는 단계 (2)에서, 상기 직류 측과의 상호 연결은 컨버터의 직류 측으로의 직접 연결이거나 또는 직류 회로를 통한 연결인 것을 특징으로 하는, 직류 전압 협조 제어 방법.
제4항에 있어서,
상위 계층 제어의 단계 (2)에서, 상기 정류 과부하는 컨버터가 정류 작동될 경우 나타나는 과부하이고, 상기 가변 과부하는 컨버터가 가변 작동될 경우 나타나는 과부하인 것을 특징으로 하는, 직류 전압 협조 제어 방법.
제4항에 있어서,
하위 계층 제어의 단계 f)에서, 상기 기설정된 단계 크기는 시스템 연구에 따라 결정되고, 값의 범위는 0 MW 내지 컨버터의 최대 유효 전력이며, 상기 컨버터의 유효 전력 설정값 크기를 감소시키는 것은, 컨버터의 유효 전력 설정값 절대치 크기가 감소하는 방향으로 컨버터의 유효 전력 설정값을 감소시키는 것임을 특징으로 하는, 직류 전압 협조 제어 방법.