組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]組合背靠背直流輸電系統(tǒng)沒(méi)有直流輸電線路，其一般包括柔性直流單元和常規(guī)直流單元，它的整流和逆變通常布置在一個(gè)換流站內(nèi)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)交流網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中的柔性直流單元具有無(wú)功功率解耦控制、無(wú)需配置交流濾波器、無(wú)需外加換相電壓、不會(huì)發(fā)生換相失敗、可靈活控制交流母線電壓、交流系統(tǒng)故障時(shí)可提供緊急有功支援和動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐等優(yōu)點(diǎn)。在孤島供電、城市配電網(wǎng)增容改造、交流系統(tǒng)互聯(lián)、大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)方面具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
[0003]基于電流源換流器的常規(guī)直流單元和電壓源換流器的柔性直流單元組合的背靠背直流輸電系統(tǒng)即為組合背靠背直流輸電系統(tǒng)，具有廣泛的工程應(yīng)用前景，現(xiàn)有技術(shù)缺少直接對(duì)其無(wú)功輸出功率進(jìn)行控制的方案，導(dǎo)致對(duì)組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制方法和系統(tǒng)。
[0005]一種組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制方法，包括如下步驟:
[0006]獲取組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)；
[0007]根據(jù)所述分層結(jié)構(gòu)確定背靠背輸電系統(tǒng)的無(wú)功功率控制模式；
[0008]根據(jù)所述無(wú)功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中柔性直流單元無(wú)功輸出功率的功率范圍；
[0009]根據(jù)所述無(wú)功功率控制模式和功率范圍計(jì)算組合背靠背直流輸電系統(tǒng)直流站控的無(wú)功差額，根據(jù)所述無(wú)功差額確定柔性直流單元的無(wú)功輸出功率。
[0010]一種組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制系統(tǒng)，包括:
[0011]獲取模塊，用于獲取組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)；
[0012]第一確定模塊，用于根據(jù)所述分層結(jié)構(gòu)確定背靠背輸電系統(tǒng)的無(wú)功功率控制模式；
[0013]第二確定模塊，用于根據(jù)所述無(wú)功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中柔性直流單元無(wú)功輸出功率的功率范圍；
[0014]計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述無(wú)功功率控制模式和功率范圍計(jì)算組合背靠背直流輸電系統(tǒng)直流站控的無(wú)功差額，根據(jù)所述無(wú)功差額確定柔性直流單元的無(wú)功輸出功率。
[0015]上述組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制方法和系統(tǒng)，通過(guò)獲取組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)，進(jìn)而確定背靠背輸電系統(tǒng)的無(wú)功功率控制模式，再根據(jù)所述無(wú)功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中柔性直流單元無(wú)功輸出功率的功率范圍，進(jìn)一步計(jì)算組合背靠背直流輸電系統(tǒng)直流站控的無(wú)功差額，以確定柔性直流單元的無(wú)功輸出功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率的控制，可以提高上述無(wú)功輸出功率的控制效率。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為一個(gè)實(shí)施例的組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制方法流程圖；
[0017]圖2為一個(gè)實(shí)施例的基于電流源換流器與電壓源換流器組合的新型多單元背靠背直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為一個(gè)實(shí)施例的組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的控制方式示意圖；
[0019]圖4為一個(gè)實(shí)施例的交流濾波器投切時(shí)柔性直流單元的無(wú)功調(diào)節(jié)過(guò)程示意圖；
[0020]圖5為一個(gè)實(shí)施例的交流濾波器的投切點(diǎn)示意圖；
[0021]圖6為一個(gè)實(shí)施例的組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制方法和系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)描述。
[0023]參考圖1，圖1所示為一個(gè)實(shí)施例的組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制方法流程圖，包括如下步驟:
[0024]S10，獲取組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)；
[0025]上述步驟SlO中，組合背靠背直流輸電系統(tǒng)為不少于2個(gè)直流單元的組合，一般情況下，其分層結(jié)構(gòu)可以分為常規(guī)直流單元和柔性直流單元，上述常規(guī)直流單元和柔性直流單元可以分別配置獨(dú)立的閥控系統(tǒng)和單元控制系統(tǒng)，支持各個(gè)單元獨(dú)立運(yùn)行，組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的全站可以設(shè)置共用的直流站控系統(tǒng)，直流站控與單元控制系統(tǒng)之間可以采用快速總線通訊，以交換協(xié)調(diào)控制信息。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中的一種類(lèi)型，基于電流源換流器與電壓源換流器組合的新型多單元背靠背直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖可以如圖2所示，圖2中，背靠背直流單元I和背靠背直流單元2為基于電流源換流器的常規(guī)直流單元，每個(gè)單元的整流側(cè)和逆變側(cè)分別由脈動(dòng)換流器構(gòu)成，兩站經(jīng)平波電抗器和直流母線相連接，沒(méi)有直流線路和接地極，逆變側(cè)脈動(dòng)中點(diǎn)接地。兩側(cè)分別配置小組交流濾波器，分為3個(gè)大組。背靠背直流單元N為基于電壓源換流器的柔性直流單元，每一側(cè)均由聯(lián)接變壓器、啟動(dòng)回路、橋臂電抗器、模塊化多電平(MMC)電壓源換流器組成，在整流側(cè)和逆變側(cè)均采用聯(lián)接變二次側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)大電阻接地。當(dāng)然此多單元混合背靠背直流輸電系統(tǒng)還可以根據(jù)工程建設(shè)規(guī)模由更多的常規(guī)直流或柔性直流單元靈活構(gòu)成，相應(yīng)的交流濾波器也可根據(jù)需要進(jìn)行增減配置。
[0027]上述組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的控制方式示意圖可以如圖3所示，圖3中，控制系統(tǒng)均按兩套冗余配置，即控制系統(tǒng)A及控制系統(tǒng)B。常規(guī)直流單元與柔性直流單元(圖2中的背靠背直流單元1、背靠背直流單元2、背靠背直流單元N)配置共用的直流站控系統(tǒng)，直流系統(tǒng)無(wú)功功率的協(xié)調(diào)控制功能在直流站控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。常規(guī)直流單元(圖2中的背靠背直流單元1、背靠背直流單元2)和柔性直流單元(圖2中的背靠背直流單元N)分別配置獨(dú)立的單元控制系統(tǒng)，支持各個(gè)單元獨(dú)立運(yùn)行，直流站控系統(tǒng)與單元控制系統(tǒng)之間采用交叉冗余的快速總線通訊，交換協(xié)調(diào)控制信息。柔性直流單元(圖2中的背靠背直流單元N)中的整流側(cè)、逆變側(cè)均可獨(dú)立作為STATCOM運(yùn)行，因此分別獨(dú)立配置柔性直流單元整流側(cè)控制系統(tǒng)及柔性直流單元逆變側(cè)控制系統(tǒng)，避免一側(cè)檢修影響另外一側(cè)運(yùn)行。
[0028]S20，根據(jù)所述分層結(jié)構(gòu)確定背靠背輸電系統(tǒng)的無(wú)功功率控制模式；
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，上述無(wú)功功率控制模式包括Q模式和U模式；其中，所述Q模式為將常規(guī)直流單元與柔性直流單元的無(wú)功功率Q控制在設(shè)定功率范圍的工作模式；所述U模式為將組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的交流電壓U控制在設(shè)定電壓范圍的工作模式。
[0030]上述設(shè)定功率范圍需要根據(jù)組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的所包含的常規(guī)直流單元、柔性直流單元的個(gè)數(shù)、型號(hào)、以及其所處工況進(jìn)行確定；上述設(shè)定電壓范圍需要根據(jù)組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的所包含的常規(guī)直流單元、柔性直流單元的個(gè)數(shù)、型號(hào)、以及其所處工況進(jìn)行確定。
[0031]S30，根據(jù)所述無(wú)功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中柔性直流單元無(wú)功輸出功率的功率范圍；
[0032]上述步驟S30中，在所述無(wú)功功率控制模式下的組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中投切交流濾波器時(shí)，利用柔性直流單元快速、精確的進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié)，以保證換流站的交流母線電壓或換流站與系統(tǒng)交換的無(wú)功維持在合理范圍內(nèi)，用于計(jì)算組合背靠背直流輸電系統(tǒng)小功率運(yùn)行時(shí)直流站控的無(wú)功差額，確定柔性直流單元的無(wú)功輸出功率；這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率的的線性協(xié)調(diào)控制方法，實(shí)現(xiàn)了低負(fù)荷水平下的無(wú)功優(yōu)化控制，同時(shí)減小了交流濾波器投切對(duì)交流系統(tǒng)電壓的影響，提高了暫態(tài)故障時(shí)交流系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。
[0033]S40，根據(jù)所述無(wú)功功率控制模式和功率范圍計(jì)算組合背靠背直流輸電系統(tǒng)直流站控的無(wú)功差額，根據(jù)所述無(wú)功差額確定柔性直流單元的無(wú)功輸出功率。
[0034]上述常規(guī)直流單元在解鎖以直流小功率運(yùn)行時(shí)，投入最小濾波器組(1A+1B)，過(guò)剩的無(wú)功會(huì)注入組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的交流系統(tǒng)影響交流電壓，利用柔性直流單元快速調(diào)節(jié)無(wú)功出力，可控制與交流系統(tǒng)交換的無(wú)功在允許范圍內(nèi)。具體是直流站控計(jì)算無(wú)功差額，并通過(guò)高速總線發(fā)送至柔性直流單元的控制系統(tǒng)。柔性直流單元接收到無(wú)功差額指令后，控制輸出的無(wú)功功率大小，補(bǔ)償交流濾波器過(guò)剩的無(wú)功功率。
[0035]在一個(gè)實(shí)施例中，上述組合背靠背直流輸電系統(tǒng)可以包括不少于2個(gè)直流單元的組合；所述直流單元的組合可以包括常規(guī)直流單元和柔性直流單元。
[0036]作為一個(gè)實(shí)施例，上述常規(guī)直流單元解鎖時(shí)投入組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的最小濾波器組，設(shè)定每個(gè)濾波器組的額定容量為Qfilte,常規(guī)直流單元消耗的無(wú)功功率為Q_v，常規(guī)直流單元與交流系統(tǒng)交換的無(wú)功功率為Qsys，則:
[0037]Qsys 一 Q conv- Σ Qfiiter;
[0038]所述無(wú)功功率為Qsys即為組合背靠背直流輸電系統(tǒng)直流站控的無(wú)功差額。
[0039]本實(shí)施例中，組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的常規(guī)直流單元解鎖時(shí)即投入最小濾波器組(1A+1B)，假定每個(gè)小組額定容量為Qfilto，常規(guī)直流單元消耗的無(wú)功為Q_v，與系統(tǒng)交換的無(wú)功為Qsys，則上述直流站控公式為:
[0040]Qsys= Q conv- Σ Qfilter。
[0041]上述組合背靠背直流輸電系統(tǒng)直流小功率運(yùn)行時(shí)，過(guò)剩的無(wú)功會(huì)注入交流系統(tǒng)影響交流電壓，利用柔性直流單元快速調(diào)節(jié)組合背靠背直流輸電系統(tǒng)的無(wú)功輸出功率，控制與交流系統(tǒng)交換的無(wú)功在允許范圍內(nèi)。具體按照上述直流站控按公式計(jì)算無(wú)功差額，并通過(guò)高速總線發(fā)送至柔性直流單元的控制系統(tǒng)。柔性直流單元接收到無(wú)功差額指令后，控制輸出的無(wú)功功率大小，補(bǔ)償交流濾波器過(guò)剩的無(wú)功功率。
[0042]本實(shí)施例提供的組合背靠背直流輸電系統(tǒng)無(wú)功輸出功率控制方法，通過(guò)獲取組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)，進(jìn)而確定背靠背輸電系統(tǒng)的無(wú)功功率控制模式，再根據(jù)所述無(wú)功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中柔性直流單元無(wú)功輸出功率的功率范圍，進(jìn)一步計(jì)算組合背靠背直流輸電系統(tǒng)直流站控的無(wú)功差額，也就是組合背靠背直流輸電系統(tǒng)中投切交流濾波器時(shí)，利用柔性直流單元快速、精確的進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié)，保證換流站的交流母線電壓或換流站與系統(tǒng)交換的無(wú)功維持在合理范圍內(nèi)，再通過(guò)計(jì)算組合背靠背直流輸電系統(tǒng)小功率運(yùn)行時(shí)直流站控的無(wú)功差額，以確定柔性直流單元的無(wú)功輸出功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)組合背靠背