本發(fā)明涉及柔性環(huán)網(wǎng)控制器的控制策略，具體涉及一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

柔性環(huán)網(wǎng)控制器為背靠背柔性直流，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對稱，主要由內(nèi)環(huán)電流控制器、外環(huán)功率控制器、鎖相同步環(huán)節(jié)和觸發(fā)脈沖生成環(huán)節(jié)等幾個部分組成。其中，常用的外環(huán)控制器形式有：定直流電壓控制、定有功功率控制、定無功功率控制、定交流電壓控制等。外環(huán)控制器跟蹤系統(tǒng)級控制器給定的參考信號。為了保持系統(tǒng)的有功功率平衡，系統(tǒng)必須有一側(cè)換流站采用定直流電壓控制，而另一側(cè)換流站采用定有功功率控制。

在需要柔性環(huán)網(wǎng)控制器短時間內(nèi)提升或者回降所連兩端交流系統(tǒng)所傳輸?shù)挠泄β蕰r，定功率側(cè)換流站所接收的上級有功功率指令值pset發(fā)生變化，原始控制策略僅僅依靠定有功功率側(cè)的換流站完成調(diào)節(jié)：一方面有功功率響應(yīng)變化存在一定時延，另一方面有功功率變化會使直流電壓產(chǎn)生較大波動，因此當(dāng)柔性環(huán)網(wǎng)控制器需要提供有功功率支撐時，此種控制響應(yīng)時延存在一定的弊端。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法及其控制系統(tǒng)，本發(fā)明的方法是一種基于站間通訊的柔性環(huán)網(wǎng)控制器有功功率快速協(xié)調(diào)控制的方法。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟：

(1)定有功功率側(cè)換流站生成有功電流參考值；

(2)定有功功率側(cè)換流站的有功功率參考值由通訊光纖傳輸?shù)綄?cè)換流站，即定直流電壓側(cè)換流站；

(3)定直流電壓側(cè)換流站生成直流電壓的參考信號udcref；

(4)定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制模塊接收信號；

(5)定直流電壓側(cè)換流站生成正序d軸電流參考值

進一步地，所述步驟(1)中，定有功功率控制側(cè)換流站的有功功率控制模塊接收上級有功功率指令值pset，有功功率指令值pset和用于抑制低頻振蕩和實現(xiàn)緊急功率支援等目的調(diào)制有功信號pm通過有功功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，根據(jù)交流系統(tǒng)運行狀態(tài)，生成有功功率參考值pref_opp，根據(jù)需要設(shè)計不同的有功指令調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及上下限值；外環(huán)有功功率控制器根據(jù)有功功率參考值pref_opp生成有功功率電流參考值；

在三相電網(wǎng)電壓平衡條件下，取電網(wǎng)電壓矢量us的方向為d軸方向，設(shè)計外環(huán)有功功率控制器，生成有功電流參考值；

其中：us、isd、p交流電壓，有功電流和有功功率。

進一步地，所述步驟(3)中，定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制模塊接收上級直流電壓調(diào)度指令udcset，經(jīng)過直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)生成直流電壓的參考信號udcref；根據(jù)需要設(shè)計不同的直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及上下限值。

進一步地，所述步驟(4)中，定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制器接收定有功功率側(cè)換流站的有功電流參考值，，作為附加控制信號。

進一步地，所述步驟(5)中，直流電壓的參考信號udcref經(jīng)過外環(huán)直流電壓控制器后產(chǎn)生的信號與附加控制信號相加，再經(jīng)過限幅環(huán)節(jié)及變換環(huán)節(jié)，生成定直流電壓側(cè)換流站的正序d軸電流參考值

進一步地，采用定直流電壓控制模式的換流器用于平衡直流系統(tǒng)有功和保持直流側(cè)電壓穩(wěn)定；在忽略r和換流器損耗時，定直流電壓控制模式的換流器交直流兩側(cè)的有功保持平衡，即：

穩(wěn)態(tài)時：

當(dāng)vsc交直流兩側(cè)的有功不平衡時，將引起直流電壓的波動，此時有功電流則將向直流側(cè)電容充電或放電，直至直流電壓穩(wěn)定在設(shè)定值；對于定直流電壓控制的換流器而言，相當(dāng)于一個有功平衡節(jié)點；在所設(shè)計的定直流電壓控制器中，直流電壓和直流電壓指令偏差經(jīng)pi 調(diào)節(jié)后作為有功電流的參考值

其中：us、isd、pdc、udc、idc分別交流電壓，有功電流，直流功率，直流電壓和直流電流。

本發(fā)明提供一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法的控制系統(tǒng)，其改進之處在于，所述控制系統(tǒng)包括依次進行通訊的定有功功率側(cè)換流站和定直流電壓側(cè)換流站；

所述定有功功率控制側(cè)換流站包括依次進行通訊的有功功率控制模塊和外環(huán)有功功率控制器模塊；有功功率控制模塊用于接收上級有功功率指令值pset，有功功率參考值生成模塊用于生成有功功率參考值pref；外環(huán)有功功率控制器模塊根據(jù)有功功率參考值pref生成有功電流參考值；

所述定直流電壓側(cè)換流站包括直流電壓控制模塊；所述直流電壓控制模塊用于接收上級直流電壓調(diào)度指令udcset；并生成直流電壓的參考信號udcref。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：

本發(fā)明提供了一種基于站間通訊采用在定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制器中引入定有功功率側(cè)換流站的中間控制信號作為附加信號，實現(xiàn)對傳輸有功功率快速調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)控制方法，具有以下顯著效果：

1.該方法利用站間通訊將定有功功率側(cè)換流站根據(jù)有功功率指令值生成定直流電壓控制側(cè)換流站的直流電壓控制器的附加信號，仿真結(jié)果表明該方法能將柔性環(huán)網(wǎng)控制器有功功率的調(diào)節(jié)時間縮減約30ms，明顯提高控制響應(yīng)速度。

2.該方法與一般控制策略把調(diào)控有功功率的任務(wù)由單一換流站承擔(dān)所不同，其將有功功率調(diào)控任務(wù)由兩個換流站共同承擔(dān)，提高了控制的靈活性，增強了系統(tǒng)穩(wěn)定運行的能力，提高了經(jīng)濟性和安全性。

3.該方法在直流電壓控制器中引入了對側(cè)有功功率指令值所生成的信號，使直流電壓的控制也更加穩(wěn)定，能有效平抑有功功率變化過程中直流電壓的波動，將直流電壓波動由±6％～±7％控制到±1％以內(nèi)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明提供的基于站間通訊定有功功率側(cè)附加信號引入到定直流電壓側(cè)控制器邏輯圖；

圖3是本發(fā)明提供的有功功率控制的仿真結(jié)果圖，其中：(a)上級有功功率指令值仿真結(jié)果；(b)直流電流仿真結(jié)果；(c)直流電壓仿真結(jié)果；

圖4是本發(fā)明提供的生成有功功率參考值的邏輯圖；

圖5是本發(fā)明提供的生成直流電壓的參考信號的邏輯圖；

圖6是本發(fā)明提供的外環(huán)直流電壓控制器的邏輯圖；

圖7是本發(fā)明提供的外環(huán)有功功率控制器的邏輯圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本發(fā)明的實施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實施方案可以被單獨地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。

柔性環(huán)網(wǎng)控制器是兩個電壓源換流器以背靠背形式，聯(lián)結(jié)到交流電網(wǎng)輸電線路中，通過對交流系統(tǒng)有功、無功的獨立控制，實現(xiàn)電磁環(huán)網(wǎng)解列、故障隔離、無功支撐等功能。

為了提高柔性環(huán)網(wǎng)控制器對有功功率的調(diào)控速度，本發(fā)明提供了一種基于站間通訊的快速有功功率控制方法，其流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：

步驟(1)：定有功功率控制側(cè)換流站的有功功率控制模塊接收上級有功功率指令值pset，有功功率指令值pset和用于抑制低頻振蕩和實現(xiàn)緊急功率支援等目的調(diào)制有功信號pm通過有功功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，根據(jù)交流系統(tǒng)運行狀態(tài)，生成有功功率參考值pref，根據(jù)需要設(shè)計不同的有功指令調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及上下限值?；谡鹃g通訊定有功功率側(cè)附加信號引入到定直流電壓側(cè)控制器邏輯圖如圖2所示。外環(huán)有功功率控制器根據(jù)有功功率參考值pref生成有功電流參考值。外環(huán)有功功率控制器的邏輯圖如圖7所示。在三相電網(wǎng)電壓平衡條件下，取電網(wǎng)電壓矢量us的方向為d軸方向，設(shè)計外環(huán)有功功率控制器，生成有功電流參考值；生成有功功率參考值的邏輯圖如圖4所示：

其中：us、isd、p交流電壓，有功電流和有功功率。有功功率控制的仿真結(jié)果圖如圖3所示，其中：(a)上級有功功率指令值仿真結(jié)果；(b)直流電流仿真結(jié)果；(c)直流電壓仿真結(jié)果；

步驟(2)：定有功功率側(cè)換流站將步驟(1)中的有功功率參考值由通訊光纖傳輸?shù)綄?cè)換流站，即定直流電壓側(cè)換流站。

步驟(3)：定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制模塊接受直流電壓調(diào)度指令udcset，經(jīng)過直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)生成直流電壓的參考信號udcref。生成直流電壓的參考信號的邏輯圖如圖5所示。

步驟(4)：定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制器接收步驟(2)中的，作為附加控制信號。外環(huán)直流電壓控制器的邏輯圖如圖6所示。

步驟(5)：步驟(3)中的udcref經(jīng)過有功功率控制器pi環(huán)節(jié)后產(chǎn)生的控制信號與步驟(4)中的附加控制信號相加，再經(jīng)過限幅環(huán)節(jié)及變換環(huán)節(jié)，生成定直流電壓側(cè)的正序d軸電流參考值

采用定直流電壓控制模式的換流器用于平衡直流系統(tǒng)有功和保持直流側(cè)電壓穩(wěn)定；在忽略r和換流器損耗時，換流器交直流兩側(cè)的有功保持平衡，即：

穩(wěn)態(tài)時：

當(dāng)vsc交直流兩側(cè)的有功不平衡時，將引起直流電壓的波動，此時有功電流則將向直流側(cè)電容充電或放電，直至直流電壓穩(wěn)定在設(shè)定值；對于定直流電壓控制的換流器而言，相當(dāng)于一個有功平衡節(jié)點；在所設(shè)計的定直流電壓控制器中，直流電壓和直流電壓指令偏差經(jīng)pi調(diào)節(jié)后，與附加控制信號相加后，作為有功電流的參考值

本發(fā)明還提供一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括依次進行通訊的定有功功率側(cè)換流站和定直流電壓側(cè)換流站；

定有功功率控制側(cè)換流站包括依次進行通訊的有功功率控制模塊和外環(huán)有功功率控制器模塊；有功功率控制模塊用于接收上級有功功率指令值pset，生成模塊用于生成有功功率參考值pref；外環(huán)有功功率控制器模塊根據(jù)有功功率參考值pref生成有功電流參考值。

定直流電壓側(cè)換流站包括依次通訊的直流電壓控制模塊(直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)(即所述的 生成直流電壓的參考模塊)是直流電壓控制模塊的一個組成部分)；所述直流電壓控制模塊用于接收上級直流電壓調(diào)度指令udcset；并生成直流電壓的參考信號udcref；

本發(fā)明基于站間通訊采用在定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制器中引入定有功功率側(cè)換流站產(chǎn)生的有功電流參考值作為附加信號的協(xié)調(diào)控制方法，進而實現(xiàn)傳輸有功功率的快速調(diào)節(jié)，仿真結(jié)果表明所需的調(diào)節(jié)時間可縮減至少約30ms。另一方面，在傳輸功率發(fā)生變化的過程中，原控制策略下直流電壓產(chǎn)生的波動在±6％～±7％左右，新控制策略下直流電壓的波動不會超過±1％。本發(fā)明提高了柔性環(huán)網(wǎng)控制器系統(tǒng)穩(wěn)定運行的能力，降低了對設(shè)備的要求，提高了技術(shù)經(jīng)濟性和安全性。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。