一种适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制方法，属于电力系统柔性直流输电技术领域。本发明专利技术目的是提供一种适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制策略来维持系统直流电压稳定与保证各换流站的功率精确、合理分配的适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制方法。本发明专利技术通过控制模式的统一数学模型设计广义下垂控制器，引入信号选择函数并修正，系统中各换流站的外环有功类控制部分均采用广义下垂控制模式，通过协调配合来实现系统直流电压稳定与功率合理分配的方法称为广义下垂控制。本发明专利技术不仅增强了狭义下垂控制模式的灵活性，克服了其无法实现换流站的直流电压与功率精准控制等问题，而且降低了电压裕度控制方法切换控制模式时产生的电压波动或震荡等问题，改善了系统的暂态特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统柔性直流输电
技术介绍
随着电力电子器件的不断更新以及人们对解决风电等可再生能源并网问题的研究更加深入，柔性直流输电技术得到了飞速发展；目前，多端柔性直流输电技术被视为风电功率外送的最佳技术方案之一。多端柔性直流输电系统是指含有三个及以上数量的换流站的系统，其是双端柔性直流输电系统的拓展与延伸；与两端柔性直流输电系统相比，多端柔性直流输电系统能够实现多电源供电、多落点受电，具有经济性、灵活性、可靠性等特点。在多端柔性直流输电系统中，保持系统直流电压稳定和维持各换流站功率在需求值是系统控制的核心。为了实现这一目标，主从控制策略应运而生，其原理是选择系统中的一个换流站作为主站，采取定直流电压控制维持系统直流电压稳定，其余换流站作为从站，采取定功率控制，保持各换流站功率在需求值。然而，该控制策略可靠性较低，一旦主站故障，系统则失稳。为了解决这一问题，人们提出了电压裕度控制策略，其思想是在主从控制策略的基础上选择某一个（或几个）从站作为电压控制预备换流站，当主站故障退出运行时由预备换流站控制系统的直流电压，增加了系统的可靠性；但该策略存在预备换流站接管电压控制时产生波动与振荡等问题。随着相关研究的不断深入，人们提出了下垂控制策略，该策略在控制系统直流电压的同时兼顾换流站功率的控制，最重要的是其将控制系统直流电压的任务分配给多个换流站，并避免了电压裕度控制策略存在的振荡问题，保证了系统的稳定性与可靠性；但该控制策略无法实现换流站的直流电压与功率的精准控制，以至于在特定情况下某些换流站的功率偏移需求值很多。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制策略来维持系统直流电压稳定与保证各换流站的功率精确、合理分配的适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制方法。本专利技术步骤是：①控制模式的统一数学模型为：，其中Udc和P分别表示直流电压和功率，α、β、γ为控制方式选择系数；当时，统一模型中的控制模式为定直流电压控制，当时，统一模型中的控制模式为定功率控制，当时，统一模型中的控制模式为下垂控制；②取Udc和P为稳定状态下直流侧的参考电压和功率，、，则得；③当系统稳定于某一运行点时，必定满足：，式中，Udc,meas与Pmeas为某一稳定运行状态下某一换流站直流侧的电压和功率的测量值；当β≠0时，由得：，以Udc,meas作为控制器的输入变量，以该式得出的功率值Pmeas作为功率参考值Pref，则进一步得偏差信号；当α≠0时，由得：，以Pmeas作为控制器的输入变量，以该式得出的电压值Udc，meas作为电压参考值Udc,ref进一步可得偏差信号，④将两者结合，得到广义下垂控制器，该控制器的偏差信号为：其中，a、b、c为控制模式选择系数的另一种表达形式；当，控制模式为下垂控制；当且，控制模式为定直流电压控制；当且，控制模式为定功率控制；⑤在β（或b）与α（或a）为0时，将其认为是接近于0的一个很小的数，用β*和a*表示，控制器的偏差信号表示为：⑥引入信号选择函数和，修正函数系统中各换流站的外环有功类控制部分均采用广义下垂控制模式，通过协调配合来实现系统直流电压稳定与功率合理分配的方法称为广义下垂控制。本专利技术可维持多端柔性直流输电系统直流电压稳定与保证各换流站功率合理分配的广义下垂控制策略，其特征在于，对于一个多端柔性直流输电系统，每一个换流站都采用广义下垂控制方式，该控制方式将定直流电压控制模式与定功率控制模式融合于狭义下垂控制模式中，只需通过确定控制模式选择系数的值即可根据系统需求选定或改变各换流站的控制模式以及实现三者之间的无缝切换。不仅增强了狭义下垂控制模式的灵活性，克服了其无法实现换流站的直流电压与功率精准控制等问题，而且降低了电压裕度控制方法切换控制模式时产生的电压波动或震荡等问题，改善了系统的暂态特性。附图说明图1是三种控制模式下的功率-电压特性曲线；图2是广义下垂控制模式下的功率-电压特性曲线；图3是广义下垂控制器；图4是五端柔性直流输电系统RT-lab仿真模型；图5a是下垂控制模式自身转换的仿真波形------有功功率波形；图5b是下垂控制模式自身转换的仿真波形------系统直流电压波形；图6a是下垂控制模式与定功率控制模式切换的仿真波形-----有功功率波形；图6b是下垂控制模式与定功率控制模式切换的仿真波形-----系统直流电压波形；图7a是下垂控制模式与定直流电压控制模式切换的仿真波形-------有功功率波形；图7b是下垂控制模式与定直流电压控制模式切换的仿真波形-------系统直流电压波形；图8a是定直流电压控制模式与定功率控制模式切换的仿真波形-------有功功率波形；图8b是定直流电压控制模式与定功率控制模式切换的仿真波形-------系统直流电压波形；图9a是某一故障情况下控制模式切换的仿真波形------有功功率波形；图9b是某一故障情况下控制模式切换的仿真波形------系统直流电压波形。具体实施方式本专利技术步骤是：①控制模式的统一数学模型为：，其中Udc和P分别表示直流电压和功率，α、β、γ为控制方式选择系数；当时，统一模型中的控制模式为定直流电压控制，当时，统一模型中的控制模式为定功率控制，当时，统一模型中的控制模式为下垂控制；②取Udc和P为稳定状态下直流侧的参考电压和功率，、，则得；③当系统稳定于某一运行点时，必定满足：，式中，Udc,meas与Pmeas为某一稳定运行状态下某一换流站直流侧的电压和功率的测量值；当β≠0时，由得：，以Udc,meas作为控制器的输入变量，以该式得出的功率值Pmeas作为功率参考值Pref，则进一步得偏差信号；当α≠0时，由得：，以Pmeas作为控制器的输入变量，以该式得出的电压值Udc，meas作为电压参考值Udc,ref进一步可得偏差信号，④将两者结合，得到广义下垂控制器，该控制器的偏差信号为：其中，a、b、c为控制模式选择系数的另一种表达形式；当，控制模式为下垂控制；当且，控制模式为定直流电压控制；当且，控制模式为定功率控制；⑤在β（或b）与α（或a）为0时，将其认为是接近于0的一个很小的数，用β*和a*表示，控制器的偏差信号表示为：⑥引入信号选择函数和，修正函数系统中各换流站的外环有功类控制部分均采用广义下垂控制模式，通过协调配合来实现系统直流电压稳定与功率合理分配的方法称为广义下垂控制。下面结合附图与实例对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明：多端柔性直流输电系统的有功类控制模式主要有三种，即定直流电压控制、定功率控制、下垂控制。由于这三种常用控制模式的功率-电压特性曲线都可以用直角坐标系下的一条直线来表示（见图1）；其中，定直流电压控制模式下的功率-电压特性曲线是一条平行于横轴的直线，定功率控制模式下的功率-电压特性曲线是一条平行于纵轴的直线，下垂控制模式下的功率-电压特性曲线是一条倾斜的直线。从这一角度出发，可将这些直线在直角坐标系下用一个统一的直线束来表示（见图2），相应的便得到了三种控制模式的统一数学模型。控制模式的统一数学模型为：。其中Udc和P分别表示直流电压和功率，α、β、γ为控制方式选择系数，上式可以看成是直角坐标系下的一条任意直线，当α、β、γ取本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制方法，其特征在于：其步骤是：①控制模式的统一数学模型为：，其中Udc和P分别表示直流电压和功率，α、β、γ为控制方式选择系数；当时，统一模型中的控制模式为定直流电压控制，当时，统一模型中的控制模式为定功率控制，当时，统一模型中的控制模式为下垂控制；②取Udc和P为稳定状态下直流侧的参考电压和功率，、，则得；③当系统稳定于某一运行点时，必定满足：，式中，Udc,meas与Pmeas为某一稳定运行状态下某一换流站直流侧的电压和功率的测量值；当β≠0时，由得：，以Udc,meas作为控制器的输入变量，以该式得出的功率值Pmeas作为功率参考值Pref，则进一步得偏差信号；当α≠0时，由得：，以Pmeas作为控制器的输入变量，以该式得出的电压值Udc，meas作为电压参考值Udc,ref进一步可得偏差信号，④将两者结合，得到广义下垂控制器，该控制器的偏差信号为：其中，a、b、c为控制模式选择系数的另一种表达形式；当，控制模式为下垂控制；当且，控制模式为定直流电压控制；当且，控制模式为定功率控制；⑤在β（或b）与α（或a）为0时，将其认为是接近于0的一个很小的数，用β*和a*表示，控制器的偏差信号表示为：⑥引入信号选择函数和，修正函数系统中各换流站的外环有功类控制部分均采用广义下垂控制模式，通过协调配合来实现系统直流电压稳定与功率合理分配的方法称为广义下垂控制。...
【技术特征摘要】
1.一种适用于多端柔性直流输电系统的广义下垂控制方法，其特征在于：其步骤是：①控制模式的统一数学模型为：，其中Udc和P分别表示直流电压和功率，α、β、γ为控制方式选择系数；当时，统一模型中的控制模式为定直流电压控制，当时，统一模型中的控制模式为定功率控制，当时，统一模型中的控制模式为下垂控制；②取Udc和P为稳定状态下直流侧的参考电压和功率，、，则得；③当系统稳定于某一运行点时，必定满足：，式中，Udc,meas与Pmeas为某一稳定运行状态下某一换流站直流侧的电压和功率的测量值；当β≠0时，由得：，以Udc,meas作为控制器的输入变量，以该式得出的功率值Pmeas作为功率参考值Pref，则进一步...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹤，金儒孔，于华楠，刘禹彤，朱天权，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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