Mmc-hvdc系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入方法 和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] MMC-HVDC系統(tǒng)為模塊化多電平換流器型高壓直流輸電系統(tǒng)，采用可關(guān)斷的電力電 子器件進(jìn)行換流，能夠自動(dòng)換相。MMC-HVDC系統(tǒng)可以工作在無源逆變方式，不需要外加的換 相電壓。因此，采用MMC-HVDC系統(tǒng)時(shí)，受端系統(tǒng)可以是無源網(wǎng)絡(luò)，克服了傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng) 的受端系統(tǒng)必須是有源網(wǎng)絡(luò)的根本缺陷，在電網(wǎng)黑啟動(dòng)階段初期可加快系統(tǒng)的恢復(fù)速度。
[0003] 傳統(tǒng)的在電網(wǎng)黑啟動(dòng)過程中進(jìn)行負(fù)荷投入的方法，通常是在MMC-HVDC系統(tǒng)無源 側(cè)交流電壓值升至額定值后，將負(fù)荷一次性投入。然而，若一次性投入的負(fù)荷過大，容易對 交流系統(tǒng)的頻率造成較大的沖擊，故頻率穩(wěn)定性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種頻率穩(wěn)定性高的MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù) 荷投入方法和系統(tǒng)。
[0005] -種MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入方法，包括如下步驟：
[0006] 獲取MMC-HVDC系統(tǒng)的額定傳輸有功功率；
[0007] 獲取對所述MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)進(jìn)行負(fù)荷投入需要的組數(shù)和時(shí)間間隔；
[0008] 根據(jù)所述組數(shù)和所述額定傳輸有功功率，獲取每一組負(fù)荷投入需要的投入功率；
[0009] 判斷所述MMC-HVDC系統(tǒng)的所述無源側(cè)是否滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件；
[0010] 若是，按照所述時(shí)間間隔、所述組數(shù)和所述投入功率向所述MMC-HVDC系統(tǒng)的所述 無源側(cè)投入負(fù)荷，直到所述額定傳輸有功功率全部投入完畢。
[0011] 一種MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入系統(tǒng)，包括：
[0012] 功率獲取模塊，用于獲取MMC-HVDC系統(tǒng)的額定傳輸有功功率；
[0013] 數(shù)值接收模塊，用于獲取對所述MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)進(jìn)行負(fù)荷投入需要的組 數(shù)和時(shí)間間隔；
[0014] 數(shù)值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述組數(shù)和所述額定傳輸有功功率，獲取每一組負(fù)荷投 入需要的投入功率；
[0015] 條件判斷模塊，用于判斷所述MMC-HVDC系統(tǒng)的所述無源側(cè)是否滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷 投入條件；
[0016] 負(fù)荷投入模塊，用于在所述MMC-HVDC系統(tǒng)的所述無源側(cè)滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條 件時(shí)，按照所述時(shí)間間隔、所述組數(shù)和所述投入功率向所述MMC-HVDC系統(tǒng)的所述無源側(cè)投 入負(fù)荷，直到所述額定傳輸有功功率全部投入完畢。
[0017] 上述MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入方法和系統(tǒng)，通過獲取額定傳輸有功功率、負(fù) 荷投入需要的組數(shù)和時(shí)間間隔，根據(jù)組數(shù)和額定傳輸有功功率獲取每一組負(fù)荷投入需要的 投入功率，判斷MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)是否滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷條件，并在MMC-HVDC系統(tǒng)的 無源側(cè)滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件時(shí)，根據(jù)組數(shù)、時(shí)間間隔和投入功率對MMC-HVDC系統(tǒng)的無 源側(cè)進(jìn)行分組分時(shí)序的投入負(fù)荷，避免一次性投入過多而對交流系統(tǒng)頻率和電壓造成的沖 擊，頻率穩(wěn)定性高。
【附圖說明】
[0018] 圖1為一實(shí)施例中本發(fā)明MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入方法的流程圖；
[0019] 圖2為一實(shí)施例中判斷MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)是否滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件的 流程圖；
[0020] 圖3為一應(yīng)用例中MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)直流電流變化示意圖；
[0021] 圖4為一應(yīng)用例中云南側(cè)的有功功率變化示意圖；
[0022] 圖5為一應(yīng)用例中廣西側(cè)的有功功率變化示意圖；
[0023] 圖6為一應(yīng)用例中云南側(cè)的頻率變化示意圖；
[0024] 圖7為一應(yīng)用例中廣西側(cè)的頻率變化示意圖；
[0025] 圖8為一實(shí)施例中本發(fā)明MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入系統(tǒng)的模塊圖；
[0026] 圖9為一實(shí)施例中數(shù)值接收模塊的單元圖；
[0027] 圖10為一實(shí)施例中條件判斷模塊的單元圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 參考圖1，本發(fā)明一實(shí)施例中的MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入方法，包括如下步 驟。
[0029] SllO :獲取MMC-HVDC系統(tǒng)的額定傳輸有功功率。
[0030] MMC-HVDC系統(tǒng)的額定傳輸有功功率即為需要投入到MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)的負(fù) 荷，可以根據(jù)受端交流系統(tǒng)的需要設(shè)置。
[0031] S130 :獲取對MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)進(jìn)行負(fù)荷投入需要的組數(shù)和時(shí)間間隔。
[0032] 組數(shù)指對MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)進(jìn)行負(fù)荷投入的次數(shù)。組數(shù)和時(shí)間間隔用于將 負(fù)荷進(jìn)行分組分時(shí)序投入，可以根據(jù)在保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的情況下，無源側(cè)一次性可以接 受功率的情況自由設(shè)定。
[0033] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟S130包括步驟11和步驟13。
[0034] 步驟11 :接收負(fù)荷投入的校正系數(shù)和時(shí)間間隔，其中，校正系數(shù)為小于1的正數(shù)。
[0035] 步驟13 :根據(jù)校正系數(shù)計(jì)算得到組數(shù)，具體為：
[0036] M = 1/K ；
[0037] 其中，M為組數(shù)，K為校正系數(shù)。
[0038] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟13之后，步驟S130還包括步驟15和步驟17。
[0039] 步驟15 :判斷組數(shù)是否為整數(shù)。若否，則執(zhí)行步驟17。
[0040] 步驟17 :對組數(shù)進(jìn)行向上取整，得到更新后的組數(shù)。因此，可以保證組數(shù)為整數(shù)。
[0041] 向上取整指，在組數(shù)為非整數(shù)時(shí)，取大于該組數(shù)的最近一個(gè)整數(shù)。例如，若根據(jù)校 正系數(shù)獲取的組數(shù)為5. 1，則向上取整得到更新后的組數(shù)為6。
[0042] S150 :根據(jù)組數(shù)和額定傳輸有功功率，獲取每一組負(fù)荷投入需要的投入功率。
[0043] 在其中一實(shí)施例中，步驟S150具體可以為：
[0044] P = Pn/M ；
[0045] 其中，M為組數(shù)，P為投入功率，Pn為額定傳輸有功功率。因此，額定傳輸有功功率 可以分配為多組投入功率。
[0046] S170 :判斷MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)是否滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件。若是，則執(zhí)行 步驟S190。
[0047] 在其中一實(shí)施例中，參考圖2,步驟S170包括步驟S171至步驟S173。
[0048] S171 :獲取MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)的交流電壓值。
[0049] S172:判斷交流電壓值是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，并判斷交流電壓值的波動(dòng)幅度是否小于 或等于預(yù)設(shè)比例。本實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)比例為3%。若是，則執(zhí)行步驟S173。
[0050] S173 :判定MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件。
[0051] 即，交流電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值和交流電壓值的波動(dòng)幅度小于或等于3%這兩個(gè)條件， 只有全部滿足才可以判定MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件，否則，只要有 其中一個(gè)條件不滿足，則表示MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)沒有滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件。
[0052] MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)的交流電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值，即為MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè) 充電結(jié)束，可以進(jìn)入負(fù)荷投入狀態(tài)。當(dāng)判斷交流電壓值的波動(dòng)幅度是否小于或等于3%，目 的在于判斷MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)的交流電壓是否穩(wěn)定。因此，通過步驟S171至步驟S173 判斷MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)是否滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件，可以保證在較穩(wěn)定的情況下 進(jìn)行負(fù)荷投入，可以加強(qiáng)負(fù)荷投入過程中交流系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。
[0053] S190 :按照時(shí)間間隔、組數(shù)和投入功率向MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)投入負(fù)荷，直到 額定傳輸有功功率全部投入完畢。
[0054] 本實(shí)施例中，步驟S190具體為：每相隔一個(gè)時(shí)間間隔，投入一組投入功率至 MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)，直到所有組數(shù)全部投入完畢。例如，組數(shù)大小為N，時(shí)間間隔為T， 單位為s，投入功率的大小為P，單位為W。第一次投入的負(fù)荷大小為P，間隔Ts后，投入第 二組負(fù)荷大小為P，間隔Ts后投入下一組，直到第N組投入完畢。
[0055] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟S170判定MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷條 件之后，步驟S190之前，還包括以下步驟：
[0056] 以當(dāng)前時(shí)刻為起始點(diǎn)進(jìn)行計(jì)時(shí)，并判斷計(jì)時(shí)的時(shí)長是否達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)長。若是，則執(zhí) 行步驟S190。
[0057] 其中，當(dāng)前時(shí)刻即為判定MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件的時(shí) 亥IJ。若計(jì)時(shí)的時(shí)長沒有達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)長，則不執(zhí)行步驟S190,即需要在判定MMC-HVDC系統(tǒng)的 無源側(cè)滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件之后等待預(yù)設(shè)時(shí)長的時(shí)間，才可以進(jìn)行負(fù)荷投入的操作， 進(jìn)一步保證在MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)的電壓穩(wěn)定的情況下執(zhí)行負(fù)荷投入操作，進(jìn)一步加 強(qiáng)負(fù)荷投入過程中交流系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。
[0058] 上述MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入方法，通過獲取額定傳輸有功功率、負(fù)荷投入 需要的組數(shù)和時(shí)間間隔，根據(jù)組數(shù)和額定傳輸有功功率獲取每一組負(fù)荷投入需要的投入功 率，判斷MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)是否滿足預(yù)設(shè)的負(fù)荷條件，并在MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)滿 足預(yù)設(shè)的負(fù)荷投入條件時(shí)，根據(jù)組數(shù)、時(shí)間間隔和投入功率對MMC-HVDC系統(tǒng)的無源側(cè)進(jìn)行 分組分時(shí)序的投入負(fù)荷，避免一次性投入過多而對交流系統(tǒng)頻率和電壓造成的沖擊，頻率 穩(wěn)定性尚。
[0059] 在其中一應(yīng)用例中，請結(jié)合參考圖3至圖5,使用上述MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷 投入方法對一電網(wǎng)黑啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行負(fù)荷投入測試。其中，云南側(cè)為電網(wǎng)的送端系統(tǒng)，廣西側(cè)為 電網(wǎng)的受端系統(tǒng)，即由云南側(cè)輸送，廣西側(cè)接收。電網(wǎng)主網(wǎng)負(fù)荷側(cè)的額定傳輸有功功率為 1000MW。校正系數(shù)K為0. 1，負(fù)荷投入的時(shí)間間隔為Is。
[0060] 根據(jù)：
[0062] 獲取負(fù)荷投入的組數(shù)，其中M為組數(shù)。
[0063] 根據(jù)：
[0065] 獲取負(fù)荷投入的有功功率，其中Pl為投入功率，單位為Mff，Pn為額定傳輸有功功 率，單位為麗。
[0066] 因此，負(fù)荷投入可分為10組，每組的投入功率為100MW，從第7s開始，每隔Is投入 1組負(fù)載，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的分組分時(shí)序投入。
[0067] 圖6和圖7為應(yīng)用上述MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入方法后，廣西側(cè)和云南側(cè)對 應(yīng)的頻率?？梢姡鲜鯩MC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入方法可確保電網(wǎng)送端系統(tǒng)和受端系統(tǒng) 的頻率穩(wěn)定性好。
[0068] 參考圖8,本發(fā)明一實(shí)施例中的MMC-HVDC系統(tǒng)黑啟動(dòng)負(fù)荷投入系統(tǒng)，包括功率獲 取模塊110、數(shù)值接收模塊130、數(shù)值計(jì)算模塊150、條件判斷模塊170和負(fù)荷投入模塊190。
[0069] 功率獲取模塊110用于獲取MMC-HVDC系統(tǒng)的額定傳輸有功功率。
[0070] MMC-HVDC