CN111416376B - 一种特高压柔性直流定有功功率mmc换流站电压平衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于修正电压偏差量的单阀在线投入过程中特高压柔性直流定有功功率MMC换流站电压平衡方法，本发明通过引入一个与新投入阀组升压速率相同的函数，对稳态电压平衡策略中的电压偏差量进行修正，得到新的有功功率参考值最终实现定有功功率MMC换流站单阀投入暂态过程的电压平衡。

Description

一种特高压柔性直流定有功功率MMC换流站电压平衡方法

技术领域

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种基于修正电压偏差量的单阀在线投入过程中特高压柔性直流定有功功率MMC换流站电压平衡方法。

背景技术

特高压混合多端直流输电***，结合了传统直流输送容量大、输送电压高，与柔性直流不会发生换相失败、谐波水平低、能独立控制有功和无功功率的优点，是未来直流输电技术的重要发展方向。

在具有高低阀组结构的定有功功率MMC换流站中，由于受到测量环节误差、控制***响应特性等因素的影响，***稳态时高低阀组的有功功率可能在参考值附近波动而不完全等于参考值，即功率不平衡量ΔP≠0。该功率不平衡量会最终导致高低阀组的直流电压产生一升一降的现象，电压的不平衡也将进而导致高低阀组不能继续控制有功功率。

现有的稳态下的电压平衡策略为提取高低阀组间的电压偏差量，经过处理得到有功功率的不平衡量ΔP。将该功率不平衡量与原阀组有功功率参考值相加得到在的阀组有功功率参考值，最终通过有功电流控制实现阀组间的电压平衡。

为了满足特高压多端混合直流输电***运行方式多样化的条件，对阀组在线投退的研究有其重要意义。经仿真验证，目前采取的稳态下的电压平衡策略在单阀投入的暂态过程中并不适用。因此，寻求一种适用于单阀在线投入暂态过程的电压平衡策略成为了一个颇具工程实际意义的问题。

发明内容

针对上述背景技术中提到的目前的稳态电压平衡策略无法有效控制单阀投入暂态过程下的电压平衡的问题，本发明实施例提供了一种基于修正电压偏差量的单阀在线投入过程中特高压柔性直流定有功功率MMC换流站电压平衡方法

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种特高压柔性直流定有功功率MMC换流站电压平衡方法，所述MMC换流站包括两阀组，每个阀组均采用有功功率控制器，包括：

计算各阀组需修正的直流电压偏差量：通过设计一个与时间相关的阀组电压升降速率函数，并将实测的各阀组电压分别与该函数作差，得到需修正的直流电压偏差量；其中，待投入阀组的需修正的直流电压偏差量为电压升降速率函数减去阀组直流电压实测值，已投入阀组的需修正的直流电压偏差量为阀组直流电压实测值减去电压升降速率函数；

对于各阀组将需修正的直流电压偏差量分别乘以直流电流的测量值，则求得各阀组新的有功功率不平衡量，将新的有功功率不平衡量与原有功功率参考值相加，得到各阀组新的有功功率参考值；

有功功率控制器根据所得到各阀组新的有功功率参考值来实现单阀投入过程中定有功功率MMC换流站各阀组间的电压平衡。

进一步地，所述与时间相关的阀组电压升降速率函数为：

式中，U_dcN为阀组额定直流电压、T为设定的待投入阀组电压上升速率、t为实际时间。

本发明的有益效果在于：

本发明通过获取计算得到各阀组新的有功功率参考值，通过有功功率控制器的调节作用，从而可在单阀投入过程中通过实时调节阀组输出功率实现定有功功率MMC换流站高低阀组间的电压平衡。

附图说明

图1为特高压三端混合直流输电***结构示意图。

图2为MMC换流站控制框图。

图3为电压平衡控制策略流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

实施例1：

如图1-3所示，本实施例以低端阀组(以下简称低阀)处于稳态运行(即已投入)，高端阀组(以下简称高阀)在线投入(即待投入)为例进行说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本实施例所要解决的技术问题是在特高压多端混合直流输电***单阀在线投入过程中实现定有功功率MMC换流站高低阀组电压平衡。本实施例通过对稳态电压平衡策略的电压偏差量进行修正，实现该暂态过程的电压平衡，采用如下控制方法实现：

以高阀在线投入为例，本实施例通过如下三步来实现：

步骤1：对于低端阀组，为保证在高阀电压升高的过程中，低阀电压始终保持在额定值附近，可对电压偏差量进行如下修正

ΔU_{dc_cor_}l＝U_{dc_l}-(f(t)+U_{dc_h}) (1)

式中：U_{dc_l}为低端阀组直流电压，U_{dc_h}为高端阀组直流电压，f(t)为关于时间的函数，公式如下

式中：T为高端阀组将直流电压从0升至额定值U_dcN所需要的时间，也即f_(t)为与高阀升压速率相同的函数。

若高端阀组按照预先设定的速率升高直流电压，则经过修正后的低端阀组电压不平衡量ΔU_{dc_cor_l}恰好为0。若高端阀组的直流电压与原有速率不符，则低端阀组仅对该部分偏差量进行修正。

步骤2：对高端阀组，为了使得在升压过程中，需对电压偏差量ΔU_dc进行如下修正

ΔU_{dc_cor_h}＝(f(t)+U_{dc_h})-U_{dc_l} (3)

若高端阀组按照预先设定的速率升高直流电压，则经过修正后的高端阀组电压不平衡量ΔU_{dc_cor_h}恰好也为0。若高端阀组的直流电压与原有速率不符，则高端阀组仅对该部分偏差量进行修正。

步骤3：将修正后的高低阀组直流电压偏差量ΔU_{dc_cor_l}、ΔU_{dc_cor_h}分别代入式(4)则可求得高低阀组新的有功功率不平衡量，如图2所示。最后将新的有功功率不平衡量代入式(5)，则可得到新的有功功率参考值，通过有功功率控制器的调节作用，如图3所示，可在单阀投入过程中通过实时调节阀组输出功率实现定有功功率MMC换流站高低阀组间的电压平衡。

ΔP＝ΔU_dcI_dc (4)

P_ref＝ΔP+P_ref0 (5)

具体地，

ΔP_{cor_l}＝ΔU_{dc_cor_l}I_dc；ΔP_{cor_h}＝ΔU_{dc_cor_h}I_dc

P_{ref_l}＝ΔP_{cor_l+}P_{ref0_l}；P_{ref_h}＝ΔP_{cor_h+}P_{ref0_h}。

式中，ΔP_{cor_l}为低阀新的有功功率不平衡量，I_dc为直流电流值；ΔP_{cor_h}为高阀新的有功功率不平衡量；P_{ref_l}为低阀新的有功功率参考值，P_{ref0_l}为低阀原有的有功功率参考值；P_{ref_h}为高阀新的有功功率参考值，P_{ref0_h}为高阀原有的有功功率参考值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种特高压柔性直流定有功功率MMC换流站电压平衡方法，所述MMC换流站包括两阀组，每个阀组均采用有功功率控制器，其特征在于，所述方法包括：

计算各阀组需修正的直流电压偏差量：设计一个与时间相关的阀组电压升降速率函数，待投入阀组的需修正的直流电压偏差量为阀组电压升降速率函数，加上待投入阀组直流电压实测值，再减去已投入阀组直流电压实测值，已投入阀组的需修正的直流电压偏差量为已投入阀组直流电压实测值减去阀组电压升降速率函数，再减去待投入阀组直流电压实测值；

对于各阀组将需修正的直流电压偏差量分别乘以直流电流的测量值，则求得各阀组新的有功功率不平衡量，将新的有功功率不平衡量与原有功功率参考值相加，得到各阀组新的有功功率参考值；

有功功率控制器根据所得到各阀组新的有功功率参考值来实现单阀投入过程中定有功功率MMC换流站各阀组间的电压平衡；

所述与时间相关的阀组电压升降速率函数为：

式中，U_dcN为阀组额定直流电压、T为待投入阀组将直流电压从0升至额定值U_dcN所需要的时间、t为实际时间。

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