一種多直流輸電系統協調控制方法
【專利摘要】本發明公開一種多直流輸電系統協調控制方法，所述多直流輸電系統包括一個交流電壓主控站、至少一個交流電壓控制從站及剩余的普通換流站，在站間通訊正常的情況下，交流電壓主控站通過站間通訊將停運信息發送至接管的交流電壓控制從站，該交流電壓控制從站監視到交流電壓主控站停運后，即從當前控制方式切換到交流電壓控制方式；在站間通訊異常或者無站間通訊的情況下，當交流電壓值與額定值的差值超過設定閾值后，交流電壓控制從站從當前控制方式切換到交流電壓控制方式。此種協調控制方法可以有效地控制交流電壓，并且在交流電壓主控站因故障停運后，交流電壓控制從站能夠接管控制，減小系統交流電壓振蕩。
【專利說明】
-種多直流輸電系統協調控制方法
技術領域
[0001] 本發明屬于直流輸電領域，設及一種應用在至少一端為模塊化多電平換流器組成 的多直流輸電系統中的控制方法，特別設及一種多直流輸電系統協調控制方法。
【背景技術】
[0002] 柔性直流輸電技術采用電壓源型換流器，可W獨立調節有功和無功的傳輸、提高 交流系統的輸電能力，易于構成多端直流輸電系統。柔性直流輸電技術在可再生能源的發 電并網、孤島城市供電W及交流系統互聯等應用領域，具有明顯的競爭力。
[0003] 當多個直流輸電系統的柔性直流換流站同時給海島或孤島城市供電時，多個直流 輸電系統的柔性直流換流站均可W控制系統的交流電壓。如何實現多直流輸電系統的柔性 直流換流站間的協調控制是多直流輸電系統面臨的難點。
[0004] 目前業界提出了如下幾種交流電壓協調控制方式：
[0005] (1)單點交流電壓協調控制方式；
[0006] 只有一個換流站控制交流電壓，其余換流站選擇有功功率控制。W=個直流輸電 系統同時給海島供電為例進行說明，其單點交流電壓協調控制原理圖如圖1所示，同樣的原 理也適用于其它多直流輸電系統。其中，站1 (直流系統1的換流站)控制交流電壓，起交流電 壓穩定和功率平衡節點作用。其余直流系統的換流站處于有功功率控制模式。
[0007] 單點交流電壓協調控制方式的缺點是當控制交流電壓的直流系統的站停運時，整 個海島或孤島城市將因交流電壓失穩而失電。
[0008] (2)基于交流電壓斜率的多點交流電壓協調控制方式；
[0009] 將具有功率調節能力的多個直流輸電系統的換流站運行于交流電壓按斜率控制 方式。W=個直流輸電系統同時給海島供電為例進行說明，=個直流輸電系統換流站中選 擇直流系統1的換流站與直流系統2的換流站采用基于斜率的交流電壓控制方式，直流系統 3的換流站選擇有功功率控制方式，如圖2所示。直流系統1的換流站與直流系統2的換流站 的交流參考電壓如式(1)所示：
[0010]
Cl)
[001 U 其中，Uint是直流系統1的換流站和直流系統2的換流站的交流電壓額定值;ki是直 流系統1的換流站的電壓-功率斜率，k2是直流系統2的換流站的電壓-功率斜率;UdELref是直 流系統1的換流站的交流電壓參考值，UdE2_ref是直流系統2的換流站的交流電壓參考值，Pacl 是直流系統1的換流站的功率參考值，Paa2是直流系統2的換流站的功率參考值。通過控制斜 率kl與k2的比例關系，從而控制兩個定交流電壓換流站吸收或者發送的有功功率與無功功 率的比值。
[0012]采用基于交流電壓斜率的多點交流電壓協調控制方式，提高了整個多直流輸電系 統的功率調節能力和穩定性，但其交流電壓控制質量差，不能恒定，存在偏差，且對于參與 交流電壓控制的單個直流輸電系統換流站無法實現定有功功率控制。
[0013] (3)基于交流電壓偏差的多點交流電壓協調控制方式；
[0014] WS個直流輸電系統同時給海島供電為例，采用基于交流電壓偏差的多點交流電 壓協調控制方式原理如圖3所示。直流系統1的換流站采用定交流電壓控制，直流系統2的換 流站采用帶交流電壓偏差的功率控制器，直流系統2的換流站采用定有功功率控制。正常運 行時指定直流系統1的換流站作為交流電壓主控站。當直流系統1停運時，交流網絡的功率 失去平衡，若注入交流網絡的功率小于網絡中負荷所需的功率，則交流電壓下降。直流系統 2的換流站檢測到交流電壓低于交流電壓闊值Urefi時，直流系統2的換流站在容量允許范圍 內由當前控制方式切換為定交流電壓控制，穩定交流系統的交流電壓。當交流網絡突然失 去大量負荷，直流系統注入到交流網絡的功率大量過剩，系統交流電壓大幅上升，當直流系 統2的換流站檢測到交流電壓超過交流電壓闊值Urefh時，直流系統2的換流站在容量允許范 圍內由當前控制方式切換為定交流電壓控制，控制交流系統的交流電壓不過壓。基于交流 電壓偏差的多點交流電壓協調控制方式，相對單點交流電壓協調控制方式提高了多直流輸 電系統的穩定性。但通過檢測交流電壓上升或者下降到設定值較慢，其存在接管時系統交 流電壓振蕩較大，容易出現過電壓或者欠壓故障。
[0015] 為了解決W上協調控制策略存在的不足，提高多直流輸電系統的穩定性和可靠 性，充分發揮多直流輸電的優勢，需要一種魯棒性更強、更靈活的協調控制策略。
【發明內容】
[0016] 本發明的目的，在于提供一種多直流輸電系統協調控制方法，其可W有效地控制 交流電壓，并且在交流電壓主控站因故障停運后，交流電壓控制從站能夠接管控制，減小系 統交流電壓振蕩。
[0017] 為了達成上述目的，本發明的解決方案是：
[0018] -種多直流輸電系統協調控制方法，將多直流輸電系統中的一個換流站設為交流 電壓主控站，將至少一個換流站設為交流電壓控制從站，將剩余換流站作為普通換流站，交 流電壓主控站控制整個系統的交流電壓，所有交流電壓控制從站和普通換流站選擇有功功 率控制;如果交流電壓主控站停運，則一個交流電壓控制從站接管交流電壓控制，剩余換流 站維持原控制方式不變;所述接管步驟包括：
[0019] (1)在站間通訊正常的情況下，交流電壓主控站通過站間通訊將停運信息發送至 接管的交流電壓控制從站，該交流電壓控制從站監視到交流電壓主控站停運后，即從當前 控制方式切換到交流電壓控制方式；
[0020] (2)在站間通訊異常或者無站間通訊的情況下，交流電壓控制從站監測系統交流 電壓的變化，當交流電壓值與額定值的差值超過設定闊值后，從當前控制方式切換到交流 電壓控制方式。
[0021] 上述交流電壓主控站和交流電壓控制從站屬于同一直流輸電系統;或者屬于不同 的直流輸電系統。
[0022] 上述交流電壓主控站和交流電壓控制從站同為逆變站;或者交流電壓主控站為逆 變站，交流電壓控制從站為整流站;或者交流電壓主控站為整流站，交流電壓控制從站為逆 變站;或者交流電壓主控站和交流電壓控制從站同為整流站。
[0023] 上述步驟（1)中，交流電壓控制從站通過站間通訊監測到交流電壓主控站的停運 信息后，就會快速無偏差接管交流電壓控制，交流電壓指令值為額定值或當前運行值。
[0024] 上述步驟(1)中，停運信息是指停運狀態、閉鎖狀態、交流開關分位或極隔離信息。
[0025] 上述步驟(2)中，當交流電壓值與額定值的差值超過設定闊值后，交流電壓控制從 站有偏差接管交流電壓控制，將交流電壓控制在接管時設定的參考值，或通過斜率恢復到 額定值。
[0026] 上述步驟(2)中，交流電壓值與額定值的差值超過設定闊值是指測量的交流電壓 值減去額定交流電壓值大于高闊值或者額定交流電壓值減去測量的交流電壓值大于低闊 值;高闊值或低闊值是系統交流電壓額定值的0.0 l~0.3倍。
[0027] 上述交流電壓控制從站設有至少兩個，運些交流電壓控制從站按優先級接管交流 電壓控制。
[0028] 上述交流電壓控制從站接管交流電壓控制后，交流電壓主控站停運一段時間后再 恢復正常運行情況下，選擇有功功率控制，將其作為新的交流電壓控制從站;或者不作為新 的交流電壓控制從站。
[0029] 采用上述方案后，本發明可W實現系統交流電壓有效控制，在站間通訊正常的情 況下，當交流電壓主控站退出運行時，交流電壓控制從站可W快速且無偏差接管，系統交流 電壓振蕩很小。當站間通訊異常時，可W通過有偏差方法進行接管。在有站間通訊與無站間 通訊情況下均能正常工作，W無偏差接管為主選方法，有偏差接管為備選方法，保證交流電 壓主控站故障后，交流系統仍然可W繼續穩定運行，提高系統可靠性。
【附圖說明】
[0030] 圖1是現有單點交流電壓協調控制方式原理圖（W=個直流輸電系統為例）；
[0031] 其中，所有子圖橫坐標為交流功率，縱坐標為交流電壓;直流系統1換流站控制交 流電壓，直流系統2換流站和直流系統3換流站處于有功功率控制；
[0032] 圖2是基于交流電壓斜率的多點交流電壓協調控制方式原理圖（W=個直流輸電 系統為例）；
[0033] 其中，所有子圖橫坐標為交流功率，縱坐標為交流電壓;直流系統1換流站與直流 系統2換流站采用基于斜率的交流電壓控制方式，直流系統3換流站選擇有功功率控制方 式；
[0034] 圖3是基于交流電壓偏差的多點交流電壓協調控制方式原理圖（W=個直流輸電 系統為例）；
[0035] 其中，所有子圖橫坐標為交流功率，縱坐標為交流電壓;直流系統1換流站為交流 電壓主控站，采用交流電壓控制方式;直流系統2換流站為交流電壓控制從站，當系統交流 電壓大于低限定值Urefl且小于高限定值Urefh時，采用定有功功率控制方式，當系統交流電壓 小于低限定值Uref 1或大于高限定值Urefh時，切換至交流電壓控制方式;直流系統3換流站為 普通站，采用有功功率控制方式；
[0036] 圖4是本發明的控制原理圖（WS個直流輸電系統為例）。
【具體實施方式】
[0037] W下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0038] 如圖4所示，本發明提供一種多直流輸電系統協調控制方法，將站間通訊功能與基 于交流電壓偏差的協調控制方法相結合，所述多直流輸電系統中，通常都會設置一個交流 電壓主控站和至少一個交流電壓控制從站，其它都作為普通換流站，所述交流電壓主控站 和交流電壓控制從站屬于同一直流輸電系統，也可W屬于不同的直流輸電系統。所述交流 電壓主控站和交流電壓控制從站同為逆變站;或者交流電壓主控站為逆變站，交流電壓控 制從站為整流站;或者交流電壓主控站為整流站，交流電壓控制從站為逆變站;或者交流電 壓主控站和交流電壓控制從站同為整流站。所述交流電壓主控站和交流電壓控制從站之間 通過站間通訊相連，而普通換流站與交流電壓主控站或交流電壓控制從站之間可W有站間 通訊，也可W沒有站間通訊;在實現控制時，交流電壓主控站控制整個系統的交流電壓，也 即進行交流電壓控制，交流電壓控制從站和所有普通換流站均選擇有功功率控制；如果交 流電壓主控站停運，則交流電壓控制從站接管交流電壓控制，剩余交流電壓控制從站及普 通換流站維持原控制方式不變，當設置有兩個及兩個W上交流電壓控制從站時，將按照優 先級接管交流電壓主控站的交流電壓控制;所述接管步驟包括：
[0039] (1)在交流電壓主控站與交流電壓控制從站之間的站間通訊正常的情況下，交流 電壓主控站通過站間通訊將停運信息發送至交流電壓控制從站，該交流電壓控制從站監視 到交流電壓主控站停運后，即快速無偏差接管交流電壓控制，從當前控制方式切換到交流 電壓控制方式，交流電壓指令值為額定值或當前運行值;所述停運信息是指停運狀態、閉鎖 狀態、交流開關分位、極隔離等所有表征該換流站不能正常運行的信息；
[0040] (2)在交流電壓主控站與交流電壓控制從站之間的站間通訊異常或者無站間通訊 的情況下，交流電壓控制從站監測系統交流電壓的變化，當測量的交流電壓值減去交流電 壓額定值大于高闊值或者額定交流電壓值減去測量的交流電壓值大于低闊值(高闊值或低 闊值可W是系統交流電壓額定值的0.01~0.3倍)后，即有偏差接管交流電壓控制，從當前 控制方式切換到交流電壓控制方式，該交流電壓控制從站既可W將交流電壓控制在接管時 設定的參考值，也可W通過斜率恢復到額定值。
[0041] 另外，采用本發明所提供的協調控制方法后，所述交流電壓主控站停運一段時間 后再恢復正常運行情況下，選擇有功功率控制，可W將其作為新的交流電壓控制從站。
[0042] 下面結合附圖W=個直流輸電系統同時給海島供電為具體實施例，對協調控制的
【具體實施方式】做進一步的詳細說明。參照圖4，=個直流輸電系統中，正常運行時，直流系統 1換流站為交流電壓主控站，選擇定交流電壓控制方式;直流系統2換流站為交流電壓控制 從站，選擇定有功功率控制方式;直流系統3換流站為普通換流站，選擇定有功功率控制方 式。直流系統1換流站和直流系統2換流站之間通過站間通訊相連，直流系統1換流站將系統 停運信息通過站間通訊發送至直流系統2換流站。
[0043] 當直流系統1換流站退出運行時，如果站間通訊正常，則直流系統2換流站通過選 擇器，確定交流電壓接管方式為無偏差接管，直流系統2換流站通過站間通訊監測到直流系 統1換流站停運信息后，將自身的控制方式由定有功功率控制方式切換為定交流電壓控制 方式，交流電壓參考值選擇額定值，實現無偏差交流電壓接管控制，維持系統交流電壓的恒 定;直流系統3換流站還是維持原來的控制方式不變。
[0044] 當直流系統1換流站退出運行時，如果站間通訊異常，則直流系統2換流站通過選 擇器，確定交流電壓接管方式為有偏差接管，直流系統1換流站停運后會引起交流電壓的波 動，直流系統2換流站監測到交流電壓的波動范圍超過闊值后，判斷直流系統I換流站停運， 即將控制方式由定有功功率控制方式切換為定交流電壓控制方式，交流電壓參考值選擇預 設的定值，實現有偏差交流電壓接管控制，維持系統交流電壓的恒定。
[0045] 本發明W=個直流輸電系統為例介紹實施方案，但本發明不限于=個直流輸電系 統，對于二個直流輸電系統及二個W上的多直流輸電系統都適用。任何牽設到將站間通訊 協調控制方法與基于交流電壓偏差控制方法結合起來的協調控制方法都屬于本發明范圍 之內。
[0046] 最后應該說明的是:結合上述實施例僅說明本發明的技術方案而非對其限制。所 屬領域的普通技術人員應當理解到:本領域技術人員可W對本發明的【具體實施方式】進行修 改或者等同替換，但運些修改或變更均在申請待批的專利要求保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種多直流輸電系統協調控制方法，其特征在于:將多直流輸電系統中的一個換流 站設為交流電壓主控站，將至少一個換流站設為交流電壓控制從站，將剩余換流站作為普 通換流站，交流電壓主控站控制整個系統的交流電壓，所有交流電壓控制從站和普通換流 站選擇有功功率控制；如果交流電壓主控站停運，則一個交流電壓控制從站接管交流電壓 控制，剩余換流站維持原控制方式不變;所述接管步驟包括： (1) 在站間通訊正常的情況下，交流電壓主控站將停運信息發送至接管的交流電壓控 制從站，該交流電壓控制從站監視到交流電壓主控站停運后，即從當前控制方式切換到交 流電壓控制方式； (2) 在站間通訊異常或者無站間通訊的情況下，交流電壓控制從站監測系統交流電壓 的變化，當交流電壓值與額定值的差值超過設定閾值后，從當前控制方式切換到交流電壓 控制方式。2. 如權利要求1所述的一種多直流輸電系統協調控制方法，其特征在于:所述交流電壓 主控站和交流電壓控制從站屬于同一直流輸電系統;或者屬于不同的直流輸電系統。3. 如權利要求1所述的一種多直流輸電系統協調控制方法，其特征在于:所述交流電壓 主控站和交流電壓控制從站同為逆變站;或者交流電壓主控站為逆變站，交流電壓控制從 站為整流站;或者交流電壓主控站為整流站，交流電壓控制從站為逆變站;或者交流電壓主 控站和交流電壓控制從站同為整流站。4. 如權利要求1所述的一種多直流輸電系統協調控制方法，其特征在于:所述步驟（1) 中，交流電壓控制從站通過站間通訊監測到交流電壓主控站的停運信息后，就會快速無偏 差接管交流電壓控制，交流電壓指令值為額定值或當前運行值。5. 如權利要求1所述的一種多直流輸電系統協調控制方法，其特征在于:所述步驟（1) 中，停運信息是指停運狀態、閉鎖狀態、交流開關分位或極隔離信息。6. 如權利要求1所述的一種多直流輸電系統協調控制方法，其特征在于:所述步驟(2) 中，當交流電壓值與額定值的差值超過設定閾值后，交流電壓控制從站有偏差接管交流電 壓控制，將交流電壓控制在接管時設定的參考值，或通過斜率恢復到額定值。7. 如權利要求1所述的一種多直流輸電系統協調控制方法，其特征在于:所述步驟(2) 中，交流電壓值與額定值的差值超過設定閾值是指測量的交流電壓值減去額定交流電壓值 大于高閾值或者額定交流電壓值減去測量的交流電壓值大于低閾值;高閾值或低閾值是系 統交流電壓額定值的〇. 01~〇. 3倍。8. 如權利要求1所述的一種多直流輸電系統協調控制方法，其特征在于:所述交流電壓 控制從站設有至少兩個，這些交流電壓控制從站按優先級接管交流電壓控制。9. 如權利要求1所述的一種多直流輸電系統協調控制方法，其特征在于:所述交流電壓 控制從站接管交流電壓控制后，交流電壓主控站停運一段時間后再恢復正常運行情況下， 選擇有功功率控制，將其作為新的交流電壓控制從站;或者不作為新的交流電壓控制從站。
【文檔編號】H02J3/36GK105846455SQ201610316303
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】趙文強, 王永平, 汪楠楠, 李海英, 楊建明, 魯江
【申請人】南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術有限公司