本發(fā)明涉及通過高壓直流輸電系統(tǒng)在交流電網(wǎng)之間傳輸功率的控制系統(tǒng)及方法，更具體地說，涉及高壓直流輸電系統(tǒng)的整流換流器和逆變換流器的控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：由于環(huán)境的原因，越來越多的電力來自可再生能源，例如風(fēng)能。而在一些國家，至少一些已知的大規(guī)?？稍偕茉促Y源距離用電負(fù)荷很遙遠(yuǎn)。因此，大容量和遠(yuǎn)距離傳輸成為這些國家的可再生能源發(fā)展的突出特點(diǎn)，例如，中國和美國等。對(duì)于大容量遠(yuǎn)距離輸電，傳統(tǒng)高壓直流輸電技術(shù)是一種非常具有吸引力的輸電技術(shù)。。該技術(shù)采用了基于晶閘管的電網(wǎng)換相換流器(linecommutatedconverter,LCC)技術(shù)來完成交流-直流/直流-交流的功率變換。由于晶閘管可以在較高電流等級(jí)下連續(xù)工作，這使得該技術(shù)適于大容量傳輸，例如，8GW以上的功率傳輸。與同等容量的交流輸電比較，由于輸電損耗小，直流系統(tǒng)更適于遠(yuǎn)距離輸電。因此，傳統(tǒng)高壓直流技術(shù)適于上述大容量遠(yuǎn)距離的風(fēng)電傳輸。一個(gè)傳統(tǒng)高壓直流系統(tǒng)主要由換流器(用于將交流電網(wǎng)(第一交流電網(wǎng))的交流電變換為直流電的整流換流器和將所傳輸?shù)闹绷麟娮儞Q為交流電的逆變換流器)，傳輸經(jīng)變換得到的直流電的架空線和或電纜，換流變壓器，以及濾波器，電容器，電抗器等組成。。逆變換流器與第二交流電網(wǎng)連接，后者消耗從逆變換流器輸出的交流電功率。對(duì)于非孤島運(yùn)行的大規(guī)模風(fēng)電傳輸，可采用變功率控制的LCC的高壓直流輸電技術(shù)方案，即直流電功率動(dòng)態(tài)跟蹤所發(fā)出的風(fēng)電功率瞬時(shí)值。將變功率控制的LCC的高壓直流輸電技術(shù)方案應(yīng)用在波動(dòng)功率傳輸時(shí)，為了使得連接波動(dòng)電源的交流電網(wǎng)電壓能夠保持在允許的運(yùn)行范圍內(nèi)，需要頻繁地連接/斷開交流濾波器和/或并聯(lián)電容器，頻繁地調(diào)節(jié)變壓器調(diào)壓開關(guān)來減小由有功功率的波動(dòng)引起的無功功率的變化。這將增加系統(tǒng)維護(hù)成本以及降低系統(tǒng)的可靠性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于將功率從第一交流電網(wǎng)向第二交流電網(wǎng)傳輸?shù)母邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括電壓測(cè)量部件和控制器。電壓測(cè)量部件用于測(cè)量所述第一交流電網(wǎng)的第一交流電壓?？刂破靼ǎ河?jì)算模塊，用于計(jì)算第一交流電壓測(cè)量值與第一交流電壓參考值之間的差值；整流換流器控制模塊，用于基于所述差值調(diào)節(jié)所述高壓直流輸電系統(tǒng)的整流換流器的直流電壓值以便調(diào)節(jié)所述整流換流器吸收/發(fā)出的無功功率進(jìn)而減小所述第一交流電壓測(cè)量值與第一交流電壓參考值之間的差值；和逆變換流器控制模塊，用于基于調(diào)節(jié)后的整流換流器的直流電壓值調(diào)節(jié)所述高壓直流輸電系統(tǒng)的直流電流值以便保持在所述調(diào)節(jié)之后經(jīng)所述架空線高壓直流輸電系統(tǒng)所傳輸?shù)挠泄β什蛔?。根?jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于將功率從第一交流電網(wǎng)向第二交流電網(wǎng)傳輸?shù)母邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)的控制方法，包括：測(cè)量所述第一交流電網(wǎng)的第一交流電壓；計(jì)算第一交流電壓測(cè)量值與第一交流電壓參考值之間的差值；基于所述差值調(diào)節(jié)所述高壓直流輸電系統(tǒng)的整流換流器的直流電壓值以便調(diào)節(jié)所述整流換流器吸收/發(fā)出的無功功率進(jìn)而減小所述第一交流電壓測(cè)量值與第一交流電壓參考值之間的差值；以及基于調(diào)節(jié)后的整流換流器的直流電壓值調(diào)節(jié)所述高壓直流輸電系統(tǒng)的直流電流值以便保持在所述調(diào)節(jié)之后經(jīng)所述高壓直流輸電系統(tǒng)的架空線所傳輸?shù)挠泄β什蛔??；谏鲜黾夹g(shù)方案，可以減小第一交流電壓測(cè)量值與第一交流電壓參考值之間的差值。從而減小由于諸如新能源的發(fā)電設(shè)施所發(fā)出的功率，在一段時(shí)間內(nèi)有波動(dòng)所帶來的交流電壓的不穩(wěn)定。這減小了波動(dòng)性電源，諸如新能源，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來的干擾，提高了含有波動(dòng)性電源的電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。優(yōu)選地，如果由所述計(jì)算模塊所計(jì)算的第一交流電壓測(cè)量值與第一交流電壓參考值之間的差值為正，則通過增加所述整流換流器的點(diǎn)火角來增加第一交流電網(wǎng)向所述整流換流器的無功功率傳輸；并且如果由所述計(jì)算模塊所計(jì)算的第一交流電壓測(cè)量值與第一交流電壓參考值之間的差值為負(fù)，則通過減小所述整流換流器的點(diǎn)火角來減小第一交流電網(wǎng)向所述整流換流器的無功功率傳輸。其中，可以通過增加/減小所述整流換流器的點(diǎn)火角來調(diào)低/調(diào)高所述整流換流器的直流電壓值，可以通過增加/減小所述逆變換流器的熄火角來調(diào)高/調(diào)低所述逆變換流器的直流電流值，以使得通過高壓直流系統(tǒng)從第一交流電網(wǎng)向第二交流電網(wǎng)傳輸?shù)挠泄β时３植蛔?，但第一交流電網(wǎng)與高壓直流系統(tǒng)間的無功功率交換可調(diào)。附圖說明圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于將功率從第一交流電網(wǎng)向第二交流電網(wǎng)傳輸?shù)母邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)的控制系統(tǒng)；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制器的計(jì)算模塊、逆變換流器控制模塊和整流換流器控制模塊；和圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的控制器的計(jì)算模塊、逆變換流器控制模塊和整流換流器控制模塊。具體實(shí)施方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于將功率從第一交流電網(wǎng)向第二交流電網(wǎng)傳輸?shù)母邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)的控制系統(tǒng)。如圖1所示，控制系統(tǒng)1包括電壓測(cè)量部件10和控制器11。電壓測(cè)量部件10用于測(cè)量第一交流電網(wǎng)的第一交流電壓UAC_1a，UAC_1b，UAC_1c。電壓測(cè)量部件10可以采用電位差計(jì)，其采用電磁學(xué)原理測(cè)量電壓。電壓測(cè)量部件10可分別測(cè)量第一交流電網(wǎng)的三相電壓，U*AC_1a，U*AC_1b，U*AC_1c?？刂破?1可以采用一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器，或者將微型計(jì)算機(jī)的主要部分集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。從功能上，控制器11可以包括：計(jì)算模塊110，逆變換流器控制模塊111和整流換流器控制模塊112。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，逆變換流器控制模塊111可以作為定電流端來調(diào)節(jié)所述高壓直流輸電系統(tǒng)的直流電流值，而整流換流器控制模塊112可以作為定電壓端來調(diào)節(jié)所述高壓直流輸電系統(tǒng)的整流換流器的直流電壓值。為了實(shí)現(xiàn)上述調(diào)節(jié)，例如逆變換流器控制模塊111可以控制逆變換流器的晶閘管的熄火角，而整流換流器控制模塊112可以控制整流換流器的晶閘管的點(diǎn)火角。為了提高第一交流電壓測(cè)量值U*AC_1a，U*AC_1b，U*AC_1c的實(shí)時(shí)性降低電壓測(cè)量部件10的測(cè)量信號(hào)和控制器11之間的信號(hào)傳輸延時(shí)，電壓測(cè)量部件10和控制器11可布置在整流換流站中。如圖1所示，控制器11的逆變換流器控制模塊111和整流換流器控制模塊112分別與逆變換流器和整流換流器關(guān)聯(lián)，并且逆變換流器控制模塊111對(duì)第一交流電網(wǎng)的三相電壓測(cè)量值U*AC_1a，U*AC_1b，U*AC_1c做出響應(yīng)。此外，逆變換流器控制模塊111和整流換流器控制模塊112之間存在信號(hào)連接，從而整流換流器控制模塊112可以對(duì)逆變換流器控制模塊111的輸出信號(hào)做出響應(yīng)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制器的計(jì)算模塊、逆變換流器控制模塊和整流換流器控制模塊。如圖2所示，作為控制目標(biāo)的第一交流電壓測(cè)量值是每相的瞬時(shí)值U*AC_1a，U*AC_1b，U*AC_1c。需要用公式(1a)計(jì)算出每相的均方根值。再用公式(1b)計(jì)算三相均方根值。與第一交流電壓參考值VAC_1a，VAC_1b，VAC_1c之間的差值從計(jì)算模塊110的比較器輸出。例如，該差值可以采用三相均方根的形式表達(dá)：UArms=x12+x22+x32+...+xn2N---(1a)]]>Urms=UAB2+UBC2+UCA23UAB=UArms-UBrmsUBC=UBrms-UCrmsUCA=UCrms-UArms---(1b)]]>其中，Urms是三相均方根值，UArms是A相交流電壓的均方根值，UBrms是B相交流電壓的均方根值，UCrms是C相交流電壓的均方根值。N是測(cè)量時(shí)一個(gè)周期內(nèi)采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。xn是每個(gè)采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的測(cè)量電壓值。優(yōu)選地，將該比較器的輸出施加到計(jì)算模塊110的比例積分調(diào)節(jié)器PI，并且從計(jì)算模塊110的比例積分調(diào)節(jié)器輸出的信號(hào)施加到逆變換流器控制模塊111。從計(jì)算模塊110的比例積分調(diào)節(jié)器輸出的信號(hào)可通過遠(yuǎn)距離通信傳輸至逆變換流器控制模塊。根據(jù)高壓直流輸電系統(tǒng)的基本規(guī)律：IDC=UDCR-UDCIZ---(2)]]>其中，IDC表示高壓直流輸電系統(tǒng)流過架空線的直流電流，UDCR表示整流換流器的直流電壓，UDCI表示逆變換流器的直流電壓，Z表示高壓直流輸電系統(tǒng)的架空線的阻抗。根據(jù)上面的描述，等式(2)中的高壓直流輸電系統(tǒng)的架空線的阻抗Z是恒定值，逆變換流器控制模塊111可控制作為定電流端的逆變變流器的直流電流IDC，同時(shí)整流換流器控制模塊110可控制作為定電壓端的整流變流器的直流電壓UDCR。此外，逆變換流器的直流電壓UDCI跟隨整流變流器的直流電壓UDCR變化而變化。根據(jù)高壓直流輸電系統(tǒng)的理論可知：可以通過調(diào)節(jié)交流電網(wǎng)與外部設(shè)備(例如換流器)之間的無功功率交換來影響進(jìn)而控制交流電網(wǎng)的交流電壓值。具體來說，可以通過增加交流電網(wǎng)向換流器的無功功率傳輸來降低交流電網(wǎng)的交流電壓值，反之可以通過減小交流電網(wǎng)向換流器的無功功率傳輸來提高交流電網(wǎng)的交流電壓值?；谏侠碚?，如果由計(jì)算模塊110所計(jì)算的第一交流電壓測(cè)量值U*AC_1a，U*AC_1b，U*AC_1c與第一交流電壓參考值VAC_1a，VAC_1b，VAC_1c之間的差值為正，則增加第一交流電網(wǎng)向所述整流換流器的無功功率傳輸，并且如果由計(jì)算模塊110所計(jì)算的第一交流電壓測(cè)量值U*AC_1a，U*AC_1b，U*AC_1c與第一交流電壓參考值VAC_1a，VAC_1b，VAC_1c之間的差值為負(fù)，則減小第一交流電網(wǎng)向所述整流換流器的無功功率傳輸。通過上述閉環(huán)控制，可以減小第一交流電壓測(cè)量值U*AC_1a，U*AC_1b，U*AC_1c與第一交流電壓參考值VAC_1a，VAC_1b，VAC_1c之間的差值，優(yōu)選地可以將第一交流電網(wǎng)的交流電壓基本調(diào)整到第一交流電壓參考值VAC_1a，VAC_1b，VAC_1c。從而減小由于諸如新能源的發(fā)電設(shè)施所發(fā)出的功率，在一段時(shí)間內(nèi)有波動(dòng)所帶來的交流電壓的不穩(wěn)定。這減小了波動(dòng)性電源，諸如新能源，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來的干擾，提高了含有波動(dòng)性電源的電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。通過改變觸發(fā)角/熄火角(保持直流電壓基本不變(非常小可接受范圍)的情況下，可以改變交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)之間的無功功率的交換。進(jìn)而起到穩(wěn)定交流系統(tǒng)電壓的效果。因此，不需要依靠頻繁調(diào)節(jié)高壓直流系統(tǒng)的交流濾波器和并聯(lián)電容器來調(diào)節(jié)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)之間的無功功率交換，進(jìn)而穩(wěn)定交流系統(tǒng)電壓。在本發(fā)明的實(shí)施例中，如果由計(jì)算模塊110所計(jì)算的第一交流電壓測(cè)量值U*AC_1a，U*AC_1b，U*AC_1c與第一交流電壓參考值VAC_1a，VAC_1b，VAC_1c之間的差值為正，則整流換流器控制模塊110可通過向整流換流器發(fā)出增加的整流換流器的點(diǎn)火角α的命令來調(diào)低高壓直流輸電系統(tǒng)的整流換流器的直流電壓值UDCR，進(jìn)而增加第一交流電網(wǎng)向所述整流換流器的無功功率傳輸；并且，逆變換流器控制模塊111可以通過向逆變變流器發(fā)出減小的逆變換流器的熄火角γ來減小逆變換流器的直流電流值IDC。反之，如果由所述計(jì)算模塊所計(jì)算的第一交流電壓測(cè)量值U*AC_1a，U*AC_1b，U*AC_1c與第一交流電壓參考值VAC_1a，VAC_1b，VAC_1c之間的差值為負(fù)，則整流換流器控制模塊110可通過向整流換流器發(fā)出減小的整流換流器的點(diǎn)火角α的命令來調(diào)低高壓直流輸電系統(tǒng)的整流換流器的直流電壓值UDCR，進(jìn)而減小第一交流電網(wǎng)向所述整流換流器的無功功率傳輸；并且，逆變換流器控制模塊111可以通過向逆變變流器發(fā)出增加的逆變換流器的熄火角γ來調(diào)高逆變換流器的直流電流值IDC。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的控制器的計(jì)算模塊、逆變換流器控制模塊和整流換流器控制模塊。根據(jù)圖3所示的實(shí)施例與圖2所示的實(shí)施例不同之處在于，前者還加入了整流側(cè)換流變壓器分換頭的調(diào)節(jié)。為了擴(kuò)大高壓直流輸電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍和保持系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，還可以輔以換流變壓器電壓的調(diào)節(jié)。一般使用帶負(fù)荷切換分接頭的裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。有關(guān)換流變壓器分換頭的調(diào)節(jié)的技術(shù)方案詳見《直流輸電》，浙江大學(xué)發(fā)電教研組直流輸電科研組，1982年2月第一版。如圖3所示，逆變換流器控制模塊111還基于換流變壓器分接頭采用整流換流器側(cè)空載交流電壓保持一定調(diào)節(jié)所述高壓直流輸電系統(tǒng)的直流電流值IDC。在本實(shí)施例中，逆變換流器控制模塊111還包括加法器，其對(duì)對(duì)應(yīng)于整流換流器側(cè)空載交流電壓的逆變換流器的熄火角γ*和根據(jù)圖2的實(shí)施例所得到的逆變換流器的熄火角微調(diào)節(jié)值Δγ的作加法，從而確定逆變換流器的熄火角參考值γref。除圖2的實(shí)施例可以提高第一交流電網(wǎng)的穩(wěn)定性外，圖3實(shí)施例還可以減少整流側(cè)換流變壓器分換頭的動(dòng)作。由此，提高系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)維護(hù)運(yùn)行成本。最好，逆變換流器控制模塊111還可以包括限幅單元，其將保證被控高壓直流系統(tǒng)在預(yù)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)直流電壓值。這可以使得該高壓直流系統(tǒng)在控制整流換流站交流電壓的同時(shí)，高壓直流線路損耗也在可接受范圍內(nèi)。如圖3所示，‘max’功能塊的作用是將最終熄火角的參考值與17°比較，取較大的那個(gè)值，減小由于熄火角過小帶來的高壓直流系統(tǒng)換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)。雖然已參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不背離由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其做出各種變化。當(dāng)前第1頁1 2 3