本發(fā)明涉及一種四端高壓直流輸電系統(tǒng)，具體涉及一種多端高壓直流輸電系統(tǒng)的功率控制。

背景技術(shù)：

多端直流輸電系統(tǒng)（MTDC）是指含有多個(gè)整流站或多個(gè)逆變站的直流輸電系統(tǒng)，最顯著的特點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電、多落點(diǎn)受電，提供一種更為靈活、快捷的輸電方式。MTDC輸電系統(tǒng)主要應(yīng)用于：由多個(gè)能源基地輸送電能到遠(yuǎn)方的多個(gè)負(fù)荷中心，隨著大功率電力電子全控開關(guān)器件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、新型控制策略的研究、直流輸電成本的逐步降低、以及電能質(zhì)量要求的提高，基于常規(guī)的電流源換流器和電壓源型換流器的混合MTDC輸電技術(shù)、基于FACTS的MDTC輸電技術(shù)、以及基于VSC的新型MTDC技術(shù)將得到快速發(fā)展，必將提高M(jìn)TDC輸電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和實(shí)用性，擴(kuò)大MTDC輸電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，為大區(qū)電網(wǎng)提供更多的新型互聯(lián)模式，為大城市直流供電的多落點(diǎn)受電提供新思路，為其它形式的新能源接入電網(wǎng)提供新方法，為優(yōu)質(zhì)電能庫的建立提供新途徑。

然而，現(xiàn)有多端直流輸電系統(tǒng)控制方式較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明一種四端高壓直流輸電系統(tǒng)，通過較少的輸入變量和優(yōu)化計(jì)算公式即可計(jì)算出最優(yōu)調(diào)整功率，降低了系統(tǒng)功率控制的復(fù)雜度。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種四端高壓直流輸電系統(tǒng)，它包括：交流輸入電源101、交流輸入電源102、換流站103、換流站104、電容105、電容106、換流站107和換流站108，監(jiān)控系統(tǒng)和初始相位角分析系統(tǒng)，具體是：換流站103和換流站104用于整流，換流站107和換流站108用于逆變，交流輸入電源101輸入交流電至換流站103，換流站103經(jīng)直流母線輸出直流電至換流站107，經(jīng)換流站107逆變后輸出交流電，交流輸入電源102輸入交流電至換流站104，換流站104經(jīng)直流母線輸出直流電至換流站108，經(jīng)換流站108逆變后輸出交流電，換流站103與換流站104的直流側(cè)之間通過直流母線連接，換流站107和換流站108的直流側(cè)之間通過直流母線連接，電容105和電容106串聯(lián)后連接在直流母線之間。交流輸入電源101和交流輸入電源102為風(fēng)力發(fā)電或太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

監(jiān)控系統(tǒng)采集交流換流站107和換流站108交流輸出側(cè)輸電線路末端之間的電壓Vs，并將電壓Vs輸出至初始相位角分析系統(tǒng)，初始相位角分析系統(tǒng)計(jì)算出換流站107和換流站108最優(yōu)初始相位角，反饋至監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)該最優(yōu)初始相位角控制換流站107和換流站108，使得換流站107和換流站108輸出最優(yōu)的有功功率和無功功率。

換流站207交流側(cè)輸出交流電壓為，換流站208交流側(cè)輸出交流電壓為，換流站207和換流站208輸出的交流電壓之和為，，系統(tǒng)輸出的有功功率為，系統(tǒng)輸出的無功功率為，其中，為線路阻抗。

當(dāng)四端高壓直流輸電系統(tǒng)需要改變系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率時(shí)，初始相位角分析系統(tǒng)將換流站207和換流站208的初始相位角分別進(jìn)行調(diào)整，使得，，其中，為換流站207輸出的交流電壓初始相位角，為換流站208輸出的交流電壓初始相位角，為換流站207調(diào)整的相位角變化量，為換流站208調(diào)整的相位角變化量，將，代入公式，，求取，，將，代入，，求取，，判斷計(jì)算出的，，是否處于系統(tǒng)安全運(yùn)行閾值范圍內(nèi)，當(dāng)上述變量均處于安全閾值范圍內(nèi)，初始相位角分析系統(tǒng)將換流站107的最優(yōu)初始相位角和換流站108最優(yōu)初始相位角反饋至監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)該最優(yōu)初始相位角控制換流站107和換流站108，使得換流站107和換流站108輸出最優(yōu)的有功功率和無功功率，當(dāng)，，沒有處于系統(tǒng)安全運(yùn)行閾值范圍內(nèi)時(shí)，初始相位角分析儀重新對換流站207和換流站208的相位角分別進(jìn)行調(diào)整，使得，，重新進(jìn)行計(jì)算，直至計(jì)算出符合閾值條件的和，初始相位角分析系統(tǒng)將換流站107的最優(yōu)初始相位角和換流站108最優(yōu)初始相位角反饋至監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)該最優(yōu)初始相位角控制換流站107和換流站108，使得換流站107和換流站108輸出最優(yōu)的有功功率和無功功率。

當(dāng)有功功率的幅值為時(shí)，有功功率為處于系統(tǒng)安全運(yùn)行閾值范圍狀態(tài)，其中，為系統(tǒng)最小允許有功功率輸出值，為系統(tǒng)最大允許有功功率輸出值，當(dāng)無功功率的幅值為時(shí)，無功功率為處于系統(tǒng)安全運(yùn)行閾值范圍狀態(tài)，當(dāng) 時(shí)，為系統(tǒng)處于線路溫度限制的閾值范圍內(nèi)，其中，為系統(tǒng)線路安全運(yùn)行所允許的最大溫度值。

實(shí)施本發(fā)明的高壓直流輸電系統(tǒng)，具有以下有益效果，通過對高壓直流換流站內(nèi)部分換流站輸出交流電的初始相位角調(diào)整實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率調(diào)整，通過較少的輸入變量和優(yōu)化計(jì)算公式即可計(jì)算出最優(yōu)調(diào)整功率，降低了系統(tǒng)功率控制的復(fù)雜度，控制方式簡單，且能有效的保證調(diào)整的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)均在安全閾值范圍內(nèi)，可以防止系統(tǒng)輸出的功率過大或過小引起的故障，防止換流站輸出電流過大導(dǎo)致?lián)Q流站內(nèi)開關(guān)故障的發(fā)生。

附圖說明

圖1 為四端高壓直流輸電系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

圖2 為四端高壓直流輸電系統(tǒng)輸出側(cè)等效電路圖。

具體實(shí)施方式

圖1為四端高壓直流輸電系統(tǒng)框圖：圖1中高壓直流輸電系統(tǒng)主要包括：交流輸入電源101、交流輸入電源102、換流站103、換流站104、電容105、電容106、換流站107、換流站108。交流輸入電源101和交流輸入電源為分布式發(fā)電、火電或核電，換流站103和換流站104為整流變換器，換流站107和換流站108為逆變變換器。交流輸入電源101輸入交流電至換流站103，換流站103經(jīng)直流母線輸出直流電至換流站107，經(jīng)換流站107逆變后輸出交流電，交流輸入電源102輸入交流電至換流站104，換流站104經(jīng)直流母線輸出直流電至換流站108，經(jīng)換流站108逆變后輸出交流電，換流站103與換流站104的直流側(cè)之間通過直流母線連接，換流站107和換流站108的直流側(cè)之間通過直流母線連接，電容105和電容106串聯(lián)后連接在直流母線之間。監(jiān)控系統(tǒng)采集交流輸出電源109的端電壓Vs，并將電壓信號(hào)輸出至初始相位角分析系統(tǒng)，初始相位角分析系統(tǒng)計(jì)算出換流站107和換流站108最優(yōu)初始相位角，反饋至監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)該最優(yōu)初始相位角控制換流站107和換流站108，使得換流站107和換流站108輸出最優(yōu)的有功功率和無功功率。

圖2為四端高壓直流輸電系統(tǒng)輸出側(cè)等效電路圖：換流站207交流側(cè)輸出交流電壓為，換流站208交流側(cè)輸出交流電壓為，換流站207和換流站208輸出的交流電壓之和為，，系統(tǒng)輸出的有功功率為，系統(tǒng)輸出的無功功率為，其中，為線路阻抗。

初始相位角分析系統(tǒng)按照如下方式對四端高壓直流輸電系統(tǒng)的有功功率和無功功率進(jìn)行控制，當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)需要改變系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率時(shí)，初始相位角分析儀將換流站207和換流站208的初始相位角分別進(jìn)行調(diào)整，使得，，其中，為換流站207輸出的交流電壓初始相位角，為換流站208輸出的交流電壓初始相位角，為換流站207調(diào)整的相位角變化量，為換流站208調(diào)整的相位角變化量，將，代入公式，，求取，，將，代入，，求取，，判斷計(jì)算出的，，是否處于系統(tǒng)安全運(yùn)行閾值范圍內(nèi)，當(dāng)上述變量處于閾值范圍內(nèi)，初始相位角分析系統(tǒng)將換流站107的最優(yōu)初始相位角和換流站108最優(yōu)初始相位角反饋至監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)該最優(yōu)初始相位角控制換流站107和換流站108，使得換流站107和換流站108輸出最優(yōu)的有功功率和無功功率，當(dāng)，，沒有處于系統(tǒng)安全運(yùn)行閾值范圍內(nèi)時(shí)，初始相位角分析儀重新對換流站207和換流站208的相位角分別進(jìn)行調(diào)整，使得，，重新進(jìn)行計(jì)算，直至計(jì)算出符合閾值條件的和，初始相位角分析系統(tǒng)將換流站107的最優(yōu)初始相位角和換流站108最優(yōu)初始相位角反饋至監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)該最優(yōu)初始相位角控制換流站107和換流站108，使得換流站107和換流站108輸出最優(yōu)的有功功率和無功功率。