CN114825367A - 一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法 - Google Patents
一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114825367A CN114825367A CN202110071232.6A CN202110071232A CN114825367A CN 114825367 A CN114825367 A CN 114825367A CN 202110071232 A CN202110071232 A CN 202110071232A CN 114825367 A CN114825367 A CN 114825367A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- loop control
- voltage
- value
- open
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
- H02J3/241—The oscillation concerning frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/025—Current limitation using field effect transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本申请提供一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法。所述柔性直流输电***连接交流***，所述柔性直流输电***包括换流器，所述方法包括：所述柔性直流输电***孤岛运行时，在启动和非故障状态以开环控制方式实现启动和稳态运行；当检测到所述交流***故障时，由所述开环控制方式转为双闭环控制方式来限制故障电流抑制干扰。
Description
技术领域
本申请涉及电力***柔性直流输电技术领域，具体涉及一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法。
背景技术
为解决能源日益紧缺和环境日益恶劣的问题，风电、光伏等新能源的开发和利用得到了快速的发展。目前新能源发电基地大多远离负荷中心，当地交流电网比较薄弱，大规模新能源的接入可能造成地区电网电能质量降低、***稳定性变差和暂态特性改变等影响。柔性直流输电***采用可关断电力电子器件，具有控制灵活、动态响应迅速、谐波含量低等特点，可以快速的、独立的调节有功功率和无功功率，具有灵活的控制协调能力，被广泛认为是新能源可靠接入及有效利用的技术手段之一，具有广阔的应用前景。
当柔性直流换流站接入的交流电网区域内无交流电源或者接入新能源***时，柔性直流换流站需要以孤岛控制模式为无源***或者新能源提供稳定的交流电压。考虑到柔性直流换流站以孤岛模式启动时容易引起高频振荡，启动时孤岛控制模式采用开环控制直接输出恒定交流电压来避免振荡。由于开环控制没有反馈环节无法抑制干扰，当交流***发生故障需要限流时，控制方式宜转为闭环控制模式，通过在控制器中设置限流环节控制故障电流不越限，可避免柔直换流站由于故障过流引起的跳闸。
现有文献针对柔性直流输电***孤岛运行控制策略的研究大部分限于特定开环控制和闭环控制，少有文献研究过结合两种控制模式各自的优点灵活变化使用的控制策略。如《柔性直流输电***的黑启动控制能力研究》(曾丹，姚建国，现代电力，2012)提出了开环定电压和定频率控制策略，但未涉及双闭环控制及切换。《MMC型柔性直流输电***无源网络供电的直接电压控制》(管敏渊，徐政，电力自动化，2012)提出了无源***双闭环控制策略，实现了故障情况下电流抑制。但未涉及开环控制及切换。
而开环和闭环相结合的控制也存在着切换后引起***不稳定的问题，在启动以及稳定运行过程中***采用的是开环控制，闭环控制积分器可能存在饱和的情况，切换过程中积分器有一个退饱和的过程，这个过程中闭环控制失效导致***不稳定。
发明内容
本申请实施例提供一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法，所述柔性直流输电***包括交流***、换流器，所述方法包括：所述柔性直流输电***孤岛运行时，在启动和非故障状态以开环控制方式实现所述换流器启动和稳态运行；当检测到所述交流***故障时，所述换流器由所述开环控制方式转为双闭环控制方式来限制故障电流抑制干扰。
根据一些实施例，所述开环控制模式包括：预设换流器网侧交流电压和预设频率参考值作为开环控制器的输入，经过所述开环控制器的调节后输出恒定的换流器交流电压参考波，实现所述换流器的交流侧电流波形和相位的控制。
根据一些实施例，所述双闭环控制方式包括外环控制和内环控制，所述外环控制输入换流器网侧交流电压和频率，经过比例积分控制器，输出内环有功电流参考值和内环无功电流参考值；所述内环控制接收来自所述外环控制的内环有功电流参考值、内环无功电流参考值，并快速跟踪所述内环有功电流参考值、内环无功电流参考值，实现换流器的交流侧电流波形和相位的直接控制。
根据一些实施例，所述双闭环控制方式还包括限流环节，所述限流环节控制所述交流***的故障电流不越限。
根据一些实施例，所述由所述开环控制方式转为双闭环控制方式时，给外环控制的积分器的输入赋初值。避免由于积分器退饱和过程导致的控制失效以及***失稳的情况。
根据一些实施例，所述检测到所述交流***故障，监测方式包括：根据电压判据，当***电压Us<***电压预设低值Us_setL或Us>***电压预设高值Us_setH，或当直流电压UDC<直流电压预设低值UDC_setL或UDC>直流电压预设高值UDC_setH，或当交流阀侧零序电压U0>交流阀侧零序电压阈值U0_set时，***由开环控制方式转为双闭环控制；根据电流判据，当网侧电流Is>网侧电流阈值Is_set或桥臂电流Ib>桥臂电流阈值Ib_set时，***由开环控制方式转为双闭环控制；根据功率判据，当有功功率P<有功功率阈值P_set.时，***由开环控制方式转为双闭环控制；根据频率判据，当***频率f<***频率预设低值f_setL或f>***频率预设高值f_setH时，***由开环控制方式转为双闭环控制。
根据一些实施例，所述***电压预设低值Us_setL≤1pu，***电压预设高值Us_setH≥1pu；直流电压预设低值UDC_setL≤1pu，直流电压预设高值UDC_setH≥1pu；交流阀侧零序电压阈值U0_set≥0pu，网侧电流阈值Is_set≥1pu，桥臂电流阈值Ib_set≥1pu，有功功率阈值P_set≤1pu，***频率预设低值f_setL<50Hz，***频率预设高值f_setH>50Hz，其中，pu为标幺值单位，此处的标幺值为实际值与额定值的相对值。
根据一些实施例，所述柔性直流输电***孤岛运行时，带负载运行或不带负载运行。
本申请实施例提供的技术方案，孤岛开环方式运行避免连接变压器或短的空载线路引起的高频振荡，故障时***由开环方式转为双闭环控制方式，有效抑制故障过流。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的一种柔性直流输电***示意图。
图2是本申请实施例的一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法流程示意图。
图3是本申请实施例的一种孤岛运行控制方法开环控制方式流程示意图。
图4是本申请实施例的一种孤岛运行控制方法双闭环控制方式示意图。
图5是本申请实施例的另一种孤岛运行控制方法双闭环控制方式示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
图1是本申请实施例的一种柔性直流输电***示意图。
如图1所示，柔性直流输电***包括交流***、换流器、联接变压器3、新能源1和直流场设备4。
联接变压器3的一次侧通过进线开关2接入新能源1，联接变压器3的二次侧接入换流器及直流场设备4，换流器及直流场设备4通过直流线路5接入对站的换流器及直流场设备6，对站的换流器及直流场设备6通过对站的联接变压器7经对站的一次侧开关8实现与交流电电网或电源9连接。
图2是本申请实施例的一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法流程示意图。
在S10中，柔性直流输电***孤岛运行时，在启动和非故障状态换流器以开环控制方式实现启动和稳态运行。
柔性直流输电***孤岛运行时，带负载运行或不带负载运行。
柔性直流输电***以孤岛模式解锁后，采用开环控制方式启动，如图3所示，预设换流器网侧交流电压d轴分量Ud *、预设换流器网侧交流电压d轴分量Uq *、和预设频率参考值fref *作为开环控制器的输入，经过开环控制器的PI调节后输出恒定的换流器交流电压参考波，vd＝Ud *，vq＝0，实现换流器的交流侧电流波形和相位的控制。
柔性直流输电***孤岛启动时采用开环控制模式，电压参考波从0kV开始，以αkV/s速率上升至额定电压UNkV，建立稳定的交流电压后，柔性直流输电***保持开环控制运行，为新能源***或无源交流***提供稳定的电压幅值和频率。
这样的启动方式，避免孤岛启动时的大扰动、大冲击，抑制输出电压和电流的高频分量及畸变，保持***的稳定运行。
在S20中，当检测到柔性直流输电***的交流***故障时，换流器由开环控制方式转为双闭环控制方式来限制故障电流抑制干扰。
检测到交流***故障，检测方式包括电压判据、电流判据、功率判据和频率判据。
根据电压判据，当***电压Us<***电压预设低值Us_setL或Us>***电压预设高值Us_setH，或当直流电压UDC<直流电压预设低值UDC_setL或UDC>直流电压预设高值UDC_setH，或当交流阀侧零序电压U0>交流阀侧零序电压阈值U0_set时，***由开环控制方式转为双闭环控制。
其中，***电压预设低值Us_setL≤1pu，***电压预设高值Us_setH≥1pu；直流电压预设低值UDC_setL≤1pu，直流电压预设高值UDC_setH≥1pu；交流阀侧零序电压阈值U0_se t≥0pu。其中，其中，pu为标幺值单位，此处的标幺值为实际值与额定值的相对值。
根据电流判据，当网侧电流Is>网侧电流阈值Is_set或桥臂电流Ib>桥臂电流阈值Ib_set时，***由开环控制方式转为双闭环控制。
其中，网侧电流阈值Is_set≥1pu，桥臂电流阈值Ib_set≥1pu。
根据功率判据，当有功功率P<有功功率阈值P_set.时，***由开环控制方式转为双闭环控制。
其中，有功功率阈值P_set≤1pu。
根据频率判据，当***频率f<***频率预设低值f_setL或f>***频率预设高值f_setH时，***由开环控制方式转为双闭环控制。
***频率预设低值f_setL<50Hz，***频率预设高值f_setH>50Hz。
双闭环控制方式包括外环控制和内环控制，如图4所示。
外环控制中，输入换流器网侧交流电压Ud和预设换流器网侧交流电压d轴分量Ud *，差值输入比例积分控制器PI，经过比例积分控制器，输出内环有功电流参考值。输入换流器网侧交流电压Uq和预设换流器网侧交流电压q轴分量Uq *，差值输入比例积分控制器PI，经过比例积分控制器，输出内环无功电流参考值。
内环控制中，接收来自外环控制的内环有功电流参考值、内环无功电流参考值，并快速跟踪内环有功电流参考值、内环无功电流参考值以及预设频率参考值fref *，实现换流器的交流侧电流波形和相位的直接控制。
双闭环控制方式中，外环控制输出电压幅值和频率，内环控制电流。
其中，控制模式选择中，打到A，就是开环控制模式，打到B，就是双闭环控制模式。
可选地，为满足故障状态下电流不越限的需求，双闭环控制方式还包括限流环节Idmax，控制交流***的故障电流不越限，如图5所示。限流环节设置在外环控制与内环控制的通道间，避免故障时柔性直流输电***由于过流导致的跳闸。
可选地，由开环控制方式转为双闭环控制方式时，给外环控制的积分器的输入赋初值，初值为故障前正常运行时积分器积分值的-2倍到2倍，但并不以此为限，使积分器立刻退出饱和状态。以避免由于闭环控制的积分器退饱和过程导致的控制失效以及***失稳的情况。
本申请实施例提供的技术方案，孤岛开环方式运行避免连接变压器或短的空载线路引起的高频振荡，故障时***由开环方式转为双闭环控制方式，有效抑制故障过流。控制切换过程中，通过给外环控制的积分器的输入赋初值，避免了闭环控制的积分器退饱和过程导致的控制失效以及***失稳的情况。
以上实施例仅为说明本申请的技术思想，不能以此限定本申请的保护范围，凡是按照本申请提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本申请保护范围之内。
Claims (8)
1.一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法，所述柔性直流输电***连接交流***，所述柔性直流输电***包括换流器，所述方法包括：
所述柔性直流输电***孤岛运行时，在启动和非故障状态以开环控制方式实现所述换流器启动和稳态运行；
当检测到所述交流***故障时，所述换流器由所述开环控制方式转为双闭环控制方式来限制故障电流抑制干扰。
2.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述开环控制模式包括：
预设换流器网侧交流电压和预设频率参考值作为开环控制器的输入，经过所述开环控制器的调节后输出恒定的换流器交流电压参考波，实现所述换流器的交流侧电流波形和相位的控制。
3.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述双闭环控制方式包括：
外环控制，输入换流器网侧交流电压和频率，经过比例积分控制器，输出内环有功电流参考值和内环无功电流参考值；
内环控制，接收来自所述外环控制输出的内环有功电流参考值、内环无功电流参考值，并快速跟踪所述内环有功电流参考值、内环无功电流参考值，实现换流器的交流侧电流波形和相位的直接控制。
4.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述双闭环控制方式还包括：
限流环节，控制所述交流***的故障电流不越限。
5.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述由所述开环控制方式转为双闭环控制方式时，给外环控制的积分器的输入赋初值。
6.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述检测到所述交流***故障，监测方式包括：
根据电压判据，当***电压Us<***电压预设低值Us_setL或Us>***电压预设高值Us_setH，或当直流电压UDC<直流电压预设低值UDC_setL或UDC>直流电压预设高值UDC_setH，或当交流阀侧零序电压U0>交流阀侧零序电压阈值U0_set时，***由开环控制方式转为双闭环控制；
根据电流判据，当网侧电流Is>网侧电流阈值Is_set或桥臂电流Ib>桥臂电流阈值Ib_set时，***由开环控制方式转为双闭环控制；
根据功率判据，当有功功率P<有功功率阈值P_set.时，***由开环控制方式转为双闭环控制；
根据频率判据，当***频率f<***频率预设低值f_setL或f>***频率预设高值f_setH时，***由开环控制方式转为双闭环控制。
7.如权利要求6所述的控制方法，其中，所述***电压预设低值Us_setL≤1pu，***电压预设高值Us_setH≥1pu；直流电压预设低值UDC_setL≤1pu，直流电压预设高值UDC_setH≥1pu；交流阀侧零序电压阈值U0_set≥0pu，网侧电流阈值Is_set≥1pu，桥臂电流阈值Ib_set≥1pu，有功功率阈值P_set≤1pu，***频率预设低值f_setL<50Hz，***频率预设高值f_setH>50Hz，其中，pu为标幺值单位，所述标幺值为实际值与额定值的相对值。
8.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述柔性直流输电***孤岛运行时，带负载运行或不带负载运行。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110071232.6A CN114825367A (zh) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | 一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法 |
| EP22742160.9A EP4283816A1 (en) | 2021-01-19 | 2022-01-18 | Control method and system for island operation of vsc-hvdc system |
| PCT/CN2022/072571 WO2022156681A1 (zh) | 2021-01-19 | 2022-01-18 | 用于柔性直流输电***孤岛运行的控制方法及控制*** |
| MX2023007693A MX2023007693A (es) | 2021-01-19 | 2022-01-18 | Metodo y sistema de control para el funcionamiento en isla de un sistema de transmision vsc-hvdc. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110071232.6A CN114825367A (zh) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | 一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114825367A true CN114825367A (zh) | 2022-07-29 |
Family
ID=82524573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110071232.6A Pending CN114825367A (zh) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | 一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114825367A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115047333A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-09-13 | 国网经济技术研究院有限公司 | 一种海上平台换流阀码头无源解锁试验方法及*** |
-
2021
- 2021-01-19 CN CN202110071232.6A patent/CN114825367A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115047333A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-09-13 | 国网经济技术研究院有限公司 | 一种海上平台换流阀码头无源解锁试验方法及*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2195085C (en) | Transmission line power controller with a continuously controllable voltage source responsive to a real power demand and a reactive power demand | |
| Li et al. | An input power factor control strategy for high-power current-source induction motor drive with active front-end | |
| US20200195013A1 (en) | Method for initiating flexible dc transmission system under isolated island condition | |
| EP3756257B1 (en) | Dc current control in vsc based hvdc converters | |
| CN110601572A (zh) | 一种补偿指令电流获取方法、装置及设备 | |
| Narula et al. | Tuning and evaluation of grid-forming converters for grid-support | |
| CN114825367A (zh) | 一种柔性直流输电***孤岛运行的控制方法 | |
| Alsaif et al. | Comparison of islanding and synchronization for a microgrid with different converter control | |
| WO2022156681A1 (zh) | 用于柔性直流输电***孤岛运行的控制方法及控制*** | |
| Qing et al. | A Nonlinear Multimode Controller for Seamless off-Grid of Energy Storage Inverter Under Unintentional Islanding | |
| Bian et al. | VSC-HVDC Frequency Control Strategy for DC-Segmented Multi-Infeed LCC-HVDC Systems | |
| CN113300369B (zh) | 一种基于电力电子变压器配电网的环线运行方法 | |
| CN215733622U (zh) | 一种电容储能*** | |
| CN113013917B (zh) | 用于电力电子变流器的混合型相位同步控制器及控制方法 | |
| CN111600323B (zh) | 一种混合级联直流输电***协调控制方法及*** | |
| CN113765128A (zh) | 一种高压直挂式储能变流器 | |
| Xie et al. | Modeling and simulation of a load transfer controller for uninterrupted operation of low-voltage distribution grids | |
| CN114123210A (zh) | 一种柔性合环的暂态过电流控制方法 | |
| CN114389299A (zh) | 基于混合级联直流输电***的协调控制方法及*** | |
| CN111934354A (zh) | 一种模块化多电平换流器离网转并网控制方法和*** | |
| Li et al. | A Coordination control strategy participating in frequency control for VSC-HVDC and LCC-HVDC | |
| Zheng et al. | A novel soft-start method for SVG based on D-axis orientation | |
| JP7495654B1 (ja) | 電力変換器制御装置、電力変換器の制御方法及び電力変換器の制御プログラム | |
| CN113852071B (zh) | 基于双电压源型变换器柔性合环装置直流侧合环控制方法 | |
| CN111277000B (zh) | 一种柔性励磁***动态顶值电压控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |