多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣領(lǐng)域，特別涉及一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制 方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 多端直流輸電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電、多落點(diǎn)受電、孤島供電以及實(shí)現(xiàn)分布式 能源和風(fēng)電并網(wǎng)。多端直流電網(wǎng)包含若干直流端，對(duì)直流輸電系統(tǒng)來說，直流電壓必須保 持在一個(gè)限定的范圍內(nèi)以保證電源和負(fù)載的正常運(yùn)行，否則會(huì)造成整個(gè)直流輸電系統(tǒng)的崩 潰。此外當(dāng)某一個(gè)換流器因故障退出運(yùn)行時(shí)，其余換流器能抵御一定的擾動(dòng)，之后過渡到一 個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，所以如何控制各換流器以保證直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行并且完成供電功 能是直流電網(wǎng)建設(shè)的重要研究課題。
[0003] 當(dāng)多端直流輸電系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，多端直流系統(tǒng)的直流電壓不再穩(wěn)定，此時(shí)，需要對(duì) 換流器的直流功率進(jìn)行調(diào)整，控制直流電壓穩(wěn)定。傳統(tǒng)的直流電壓控制根據(jù)直流電壓斜率 調(diào)整換流器的直流功率，以滿足直流輸電系統(tǒng)對(duì)直流功率的需求，實(shí)現(xiàn)直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定 運(yùn)行，使直流電壓保持在一個(gè)限定范圍內(nèi)運(yùn)行。
[0004] 換流器可以根據(jù)其所測(cè)得的直流電壓的數(shù)值時(shí)刻調(diào)整其直流功率的設(shè)定值，通過 讓不同的換流器選擇不同的直流電壓斜率來實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行情況下各個(gè)功率的快速平衡和 匹配，例如，當(dāng)直流輸電系統(tǒng)不穩(wěn)定，直流電壓下降時(shí)，根據(jù)直流電壓斜率增加換流器的直 流功率輸入，直到直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的功率平衡，不同的直流電壓斜率， 直流功率增加的直流功率不同。但是傳統(tǒng)的直流電壓控制會(huì)導(dǎo)致直流母線存在靜態(tài)電壓偏 差，即直流輸電系統(tǒng)再次達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的直流電壓和出現(xiàn)故障前直流輸電系統(tǒng)的直流電壓會(huì) 產(chǎn)生偏差，不能實(shí)現(xiàn)電壓的恒定控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對(duì)利用現(xiàn)有方法不能實(shí)現(xiàn)電壓恒定控制的問題，提供一種能實(shí) 現(xiàn)功率平衡且電壓恒定控制的多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制方法及系統(tǒng)。
[0006] -種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制方法，所述多端柔性直流輸電系 統(tǒng)包括至少兩個(gè)換流器，至少一個(gè)換流器作為送端，至少一個(gè)換流器作為受端，送端換流器 與受端換流器通過直流輸電線路連接，包括以下步驟：
[0007] 當(dāng)所述多端柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，獲取所述送端換流器的直流電壓值 以及直流功率；
[0008] 根據(jù)所述送端換流器的直流電壓值與預(yù)設(shè)的穩(wěn)定電壓參考值之間的誤差，通過PI 控制算法調(diào)節(jié)直流電壓斜率；
[0009] 根據(jù)所述直流電壓斜率、預(yù)設(shè)的直流電壓控制輸入值、所述送端換流器的直流電 壓值、預(yù)設(shè)的直流功率控制輸入值以及所述送端換流器的直流功率，計(jì)算誤差量；
[0010] 根據(jù)所述誤差量，通過PI控制算法計(jì)算控制量；
[0011] 根據(jù)所述控制量，計(jì)算所述送端換流器的調(diào)節(jié)直流功率；
[0012] 當(dāng)所述調(diào)節(jié)直流功率在所述送端換流器預(yù)設(shè)的直流功率范圍時(shí)，獲取通過所述調(diào) 節(jié)直流功率調(diào)節(jié)后的所述送端換流器的調(diào)節(jié)直流電壓值；
[0013] 判斷所述送端換流器的所述調(diào)節(jié)直流電壓值與所述預(yù)設(shè)的穩(wěn)定電壓參考值是否 相等；
[0014] 若相等，則停止對(duì)所述直流電壓斜率的調(diào)節(jié)；
[0015] 若不相等，則返回所述根據(jù)所述送端換流器的直流電壓值與預(yù)設(shè)的穩(wěn)定電壓參考 值之間的誤差，通過PI控制算法調(diào)節(jié)直流電壓斜率的步驟。
[0016] 本發(fā)明還提供一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制系統(tǒng)，所述多端柔 性直流輸電系統(tǒng)包括至少兩個(gè)換流器，至少一個(gè)換流器作為送端，至少一個(gè)換流器作為受 端，送端換流器與受端換流器通過直流輸電線路連接，包括：
[0017] 第一獲取模塊，用于當(dāng)所述多端柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，獲取所述送端 換流器的直流電壓值以及直流功率；
[0018] 第一調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述送端換流器的直流電壓值與預(yù)設(shè)的穩(wěn)定電壓
[0019] 參考值之間的誤差，通過PI控制算法調(diào)節(jié)直流電壓斜率；
[0020] 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述直流電壓斜率、預(yù)設(shè)的直流電壓控制輸入值、所述送端換 流器的直流電壓值、預(yù)設(shè)的直流功率控制輸入值以及所述送端換流器的直流功率，計(jì)算誤 差量；
[0021] 第二調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述誤差量，通過PI控制算法計(jì)算控制量；
[0022] 第三調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述控制量，計(jì)算所述送端換流器的調(diào)節(jié)直流功率；
[0023] 第二獲取模塊，用于當(dāng)所述調(diào)節(jié)直流功率在所述送端換流器預(yù)設(shè)的直流功率范圍 時(shí)，獲取通過所述調(diào)節(jié)直流功率調(diào)節(jié)后的所述送端換流器的調(diào)節(jié)直流電壓值；
[0024] 判斷模塊，用于判斷所述送端換流器的所述調(diào)節(jié)直流電壓值與所述預(yù)設(shè)的
[0025] 穩(wěn)定電壓參考值是否相等；
[0026] 若相等，則所述第一調(diào)節(jié)模塊停止對(duì)所述直流電壓斜率的調(diào)節(jié)，若不相等，則返回 所述第一調(diào)節(jié)模塊繼續(xù)對(duì)所述直流電壓斜率的調(diào)節(jié)。
[0027] 上述多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制方法及系統(tǒng)，根據(jù)換流器的直流 電壓值與預(yù)設(shè)的穩(wěn)定電壓參考值之間的誤差，通過PI控制算法調(diào)節(jié)直流電壓斜率，根據(jù)直 流電壓斜率、預(yù)設(shè)的直流電壓控制輸入值、直流電壓值之間、預(yù)設(shè)的直流功率控制輸入值以 及直流功率，計(jì)算誤差量，根據(jù)誤差量，通過PI控制算法計(jì)算控制量，根據(jù)控制量，調(diào)節(jié)送 端換流器的直流功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)送端換流器的直流電壓的調(diào)節(jié)，以減小送端換流器的直 流電壓值與預(yù)設(shè)的穩(wěn)定電壓參考值之間的誤差。在多端柔性直流輸電系統(tǒng)的功率不平衡 時(shí)，通過對(duì)直流電壓斜率在多端柔性直流輸電系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)能夠隨著多端柔性直流輸電 系統(tǒng)的直流電壓的偏差自適應(yīng)地調(diào)節(jié)，不但能調(diào)節(jié)換流器的直流功率使多端柔性直流輸電 系統(tǒng)內(nèi)功率平衡，穩(wěn)定運(yùn)行，而且能跟蹤多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓，維持多端柔性 直流輸電系統(tǒng)再次穩(wěn)定時(shí)的直流電壓不變，實(shí)現(xiàn)電壓的恒定控制。
【附圖說明】
[0028] 圖1為多端柔性直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2為一種實(shí)施方式的多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制方法的流程 圖；
[0030] 圖3為另一種實(shí)施方式的多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制方法的子 流程圖；
[0031] 圖4為另一種實(shí)施方式的多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制方法的子 流程圖；
[0032] 圖5為直流電壓斜率控制框圖；
[0033] 圖6為直流電壓斜率曲線的示意圖；
[0034] 圖7為直流電壓斜率曲線上的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)變化圖；
[0035] 圖8為直流功率仿真曲線圖；
[0036] 圖9為直流電壓仿真曲線圖；
[0037] 圖10為直流電壓斜率仿真曲線圖；
[0038] 圖11為傳統(tǒng)直流電壓斜率控制方法的直流電壓仿真圖；
[0039] 圖12為一種實(shí)施方式的多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制系統(tǒng)的模塊 圖；
[0040] 圖13為一種實(shí)施方式的多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制系統(tǒng)的子模 塊圖；
[0041] 圖14為一種實(shí)施方式的多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制系統(tǒng)的子模 塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 請(qǐng)參閱圖1，多端柔性直流輸電系統(tǒng)包括至少兩個(gè)換流器，至少一個(gè)換流器作為送 端，至少一個(gè)換流器作為受端，送端換流器與受端換流器通過直流輸電線路連接，各送端換 流器通過公共點(diǎn)將直流電輸送至直流輸電線路，通過直流輸電線路將直流電輸送至各受端 換流器。在本實(shí)施例中，多端柔性直流輸電系統(tǒng)包括4個(gè)換流器，其中，2個(gè)換流器作為送 端換流器，其他2個(gè)換流器作為受端換流器。換流器可實(shí)現(xiàn)交流電變換為直流電或者將直 流電變換為交流電的轉(zhuǎn)換，送端換流器從交流電網(wǎng)接收交流電，并將交流電轉(zhuǎn)換為直流電， 2個(gè)送端換流器將直流電通過公共點(diǎn)傳送至直流輸電線路，通過直流輸電線路將直流電輸 送給受端換流器，相當(dāng)于整流器的作用，受端換流器接收到直流電后將其轉(zhuǎn)換為交流電，輸 送給交流電網(wǎng)，相當(dāng)于逆變器的作用，通過送端換流器與受端換流器之間的輸電，實(shí)現(xiàn)兩個(gè) 交流電網(wǎng)的輸電。送端換流器和受端換流器可換用，即受端換流器需要將電輸送給送端換 流器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)交流電網(wǎng)的輸電過程與上述過程類似。
[0043] 請(qǐng)參閱圖2,提供一種實(shí)施方式的多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓斜率控制方 法，包括以下步驟：
[0044] SlOO :當(dāng)多端柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，獲取送端換流器的直流電壓值以 及直流功率。
[0045] 多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的送端換流器或受端換流器出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致多端柔性 直流輸電系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者發(fā)生擾動(dòng)，使多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的輸出功率和吸收功率 不平衡，從而使多端柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，即多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓 值不再運(yùn)行在一個(gè)穩(wěn)定值上，直流電壓值會(huì)不斷發(fā)生改變，直流電壓值的不斷改變對(duì)多端 柔性直流輸電系統(tǒng)會(huì)造成一定的損害，甚至使多端柔性直流輸電系統(tǒng)崩潰，從而需要通過 對(duì)送端換流器的直流電壓斜率進(jìn)行控制，使多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的輸出功率和吸收功 率平衡，并控制多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓值穩(wěn)定運(yùn)行在穩(wěn)定點(diǎn)。
[0046] 多端柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)闹绷麟娪筛魉投藫Q流器通過公共點(diǎn)提供，公共點(diǎn)的 直流電壓值即是多端柔性直流輸電系統(tǒng)的直流電壓值，公共點(diǎn)的直流電壓值也表示各送端 換流器的直流電壓值，即各送端換流器的直流電壓值是相同的，均為公共點(diǎn)的直流電壓值， 獲取送端換流器的直流電壓值也就是獲取了公