一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體的涉及含分布式電源的柔性直流輸電領(lǐng)域，適用于多端柔性直流輸電系統(tǒng)的控制。
【背景技術(shù)】
[0002]交流輸電因集膚效應(yīng)、電暈效應(yīng)及本身結(jié)構(gòu)，當(dāng)輸電距離超過一定距離時(shí)，輸電成本明顯增加；交流輸電功率決定于線路兩段的相位差，這個(gè)相位差隨著輸電距離的增大而增大，交流輸電控制復(fù)雜，而且需要進(jìn)行補(bǔ)償，無法實(shí)現(xiàn)非同步聯(lián)網(wǎng)；相比之下直流輸電有很大的優(yōu)勢:直流線路電流和功率調(diào)節(jié)迅速、方便，短路電流小；線路在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)沒有電容電流，沿線電壓分布平穩(wěn)；每個(gè)極可作為一個(gè)獨(dú)立回路運(yùn)行；基于這些優(yōu)勢，直流輸電技術(shù)得到了大力發(fā)展。
[0003]風(fēng)能、太陽能發(fā)電等新能源接入電網(wǎng)的最大障礙是其間歇性和不確定性，而柔性直流輸電就像在線路中增加了一個(gè)“等效電容”，可以有效的解決因不確定性而引發(fā)的電能質(zhì)量問題，是公認(rèn)新能源接入電網(wǎng)的最好方式。柔性直流輸電是電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的制高點(diǎn)，也是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。與常規(guī)直流輸電相比，其系統(tǒng)反應(yīng)速度快、可控性好、運(yùn)行方式靈活；比常規(guī)交、直流輸電能極大地減小系統(tǒng)短路，還能向無源網(wǎng)絡(luò)供電，是解決大面積區(qū)域停電、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離孤立送電的有效途徑。
[0004]柔性直流輸電多采用多端輸電方式，如何合理的控制各輸電端的運(yùn)行方式、合理的潮流分配使發(fā)揮柔性直流輸電的關(guān)鍵之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法，它能方便的實(shí)現(xiàn)多端柔性直流輸電系統(tǒng)的潮流分配，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性及穩(wěn)定性。
[0006]本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方案如下:
[0007]一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:
[0008]所述多端柔性直流輸電系統(tǒng)包括4種類型的輸電端:純發(fā)電單元、帶負(fù)荷的發(fā)電單元、分布式發(fā)電單元和孤立負(fù)荷，所述純發(fā)電單元、帶負(fù)荷的發(fā)電單元、分布式發(fā)電單元和孤立負(fù)荷分別通過換流站連接至直流母線；
[0009]當(dāng)多端柔性直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí):
[0010]純發(fā)電單元連接的換流站工作在控直流母線電壓模式，維持直流母線電壓為給定值；
[0011]分布式發(fā)電單元和孤立負(fù)荷所連接的換流站工作在恒頻恒壓(V/F)模式；
[0012]帶負(fù)荷的發(fā)電單元工作在恒功率模式，根據(jù)本地負(fù)荷及系統(tǒng)潮流分布情況確定是從直流母線取電還是向直流母線送電；
[0013]當(dāng)純發(fā)電單元或與之連接的換流站出現(xiàn)故障導(dǎo)致無法維持直流母線電壓時(shí):
[0014]將帶負(fù)荷的發(fā)電單元轉(zhuǎn)為控直流母線電壓模式，使柔性直流輸電系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0015]一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0016](I)首先啟動(dòng)純發(fā)電單元建立起交流母線電壓；然后啟動(dòng)對應(yīng)的換流站，使換流站工作在控直流母線電壓模式，直流母線電壓期望可在線調(diào)整；
[0017](2)直流母線電壓穩(wěn)定后，啟動(dòng)孤立負(fù)荷所在的換流站，使換流站工作在恒頻恒壓V/F模式建立起交流母線電壓給孤立負(fù)荷供電，交流電壓頻率根據(jù)負(fù)荷額定頻率確定；此時(shí)負(fù)荷所需電能由純發(fā)電單元提供；
[0018](3)啟動(dòng)分布式電源所在的換流站，使換流站工作在恒頻恒壓V/F模式建立起交流母線電壓，交流電壓頻率根據(jù)分布式發(fā)電單元的額定頻率確定；交流母線電壓穩(wěn)定后，啟動(dòng)分布式發(fā)電系統(tǒng)給直流母線送電；
[0019](4)判斷孤立負(fù)荷所需功率與分布式電源及純發(fā)電單元發(fā)電功率的關(guān)系，當(dāng)孤立負(fù)荷所需功率大于分布式電源及純發(fā)電單元發(fā)電功率之和時(shí)，進(jìn)入步驟(5)，當(dāng)孤立負(fù)荷所需功率小于或等于分布式電源發(fā)電功率時(shí)，進(jìn)入步驟(6)，當(dāng)孤立負(fù)荷所需功率大于分布式電源發(fā)電功率，但小于或等于分布式電源及純發(fā)電單元發(fā)電功率之和時(shí)，進(jìn)入步驟(7);
[0020](5)若帶負(fù)荷發(fā)電單元的備用容量充足，則啟動(dòng)帶負(fù)荷發(fā)電單元所在的換流站，使帶負(fù)荷發(fā)電單元所在的換流站工作在恒功率模式，向直流母線送電，功率期望根據(jù)功率缺額確定；若帶負(fù)荷發(fā)電單元的備用容量不足，需要切除部分孤立負(fù)荷后再啟動(dòng)帶負(fù)荷發(fā)電單元所在的換流站；
[0021](6)啟動(dòng)帶負(fù)荷發(fā)電單元所在的換流站，使之工作在恒功率模式，從直流母線取電給本地負(fù)荷供電，使多端柔性直流輸電系統(tǒng)的功率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡；
[0022](7)若帶負(fù)荷的發(fā)電單元的輸出功率大于其額定功率的95%時(shí)啟動(dòng)對應(yīng)的換流站，使帶負(fù)荷的發(fā)電單元所在的換流器工作在恒功率模式，從直流母線取電；
[0023](8)當(dāng)純發(fā)電單元或?qū)?yīng)的換流站出現(xiàn)故障不能維持直流母線電壓時(shí)，將帶負(fù)荷發(fā)電單元所在的換流站轉(zhuǎn)換成控直流母線電壓模式；轉(zhuǎn)換前要確保帶負(fù)荷的發(fā)電單元轉(zhuǎn)換后不會過載；若轉(zhuǎn)換后帶負(fù)荷的發(fā)電單元會處于過載運(yùn)行，則需要增加分布式電源的輸出功率或切除部分孤立負(fù)荷。
[0024]本發(fā)明的有益效果
[0025]本發(fā)明提出了一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法，通過合理的設(shè)置各換流站的工作模式，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)潮流的合理分配，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
[0026]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了分布式電源的友好接入，提高了分布式電源的利用率。
[0027]本發(fā)明通過合理的潮流分配可以有效的降低發(fā)電單元的輸出功率，提高了經(jīng)濟(jì)性。
[0028]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對孤立負(fù)荷的遠(yuǎn)距離送電。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明多端柔性直流輸電系統(tǒng)連接示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法的控制流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面根據(jù)說明書附圖并結(jié)合具體實(shí)施案例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)表述。
[0032]圖1為本發(fā)明多端柔性直流輸電系統(tǒng)連接示意圖。系統(tǒng)包括4種類型的輸電端:純發(fā)電單元、帶負(fù)荷的發(fā)電單元、分布式發(fā)電單元和孤立負(fù)荷；多端柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)純發(fā)電單元連接的換流站工作在控直流母線電壓模式，主要功能是維持直流母線電壓為給定值；分布式發(fā)電單元和孤立負(fù)荷所連接的換流站工作在恒頻恒壓(V/F)模式；帶負(fù)荷的發(fā)電單元工作在恒功率模式，根據(jù)本地負(fù)荷及系統(tǒng)潮流分布情況確定是從直流母線取電還是向直流母線送電；當(dāng)純發(fā)電單元或與之連接的換流站出現(xiàn)故障導(dǎo)致無法維持直流母線電壓時(shí)，將帶負(fù)荷的發(fā)電單元轉(zhuǎn)為控直流母線電壓模式，使柔性直流輸電系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0033]圖2為本發(fā)明一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的控制方法的控制流程示意圖。所述控制方法包括如下步驟:
[0034](I)以V/F模式啟動(dòng)純發(fā)電單元建立交流母線電壓；交流電壓穩(wěn)定后，啟動(dòng)換流站1，使換