一种适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法技术

本发明专利技术公开了一种下垂控制方法，包括：分别获取海上换流站和陆上换流站的电气量，所述电气量包括交流侧在公共耦合点处的交流电压、交流侧的交流电流、直流侧的直流电压和直流电流，所述陆上换流站通过锁相环获取Park变换所需相角，所述海上换流站通过预设电压频率获取Park变换所需相角；分别对所述海上换流站和陆上换流站交流侧电气量进行Park变换，获取所述电气量在电网电压同步旋转dq坐标系下的电气值；分别获取所述海上换流站和陆上换流站在dq坐标系下的内环控制器；分别将所述海上换流站和陆上换流站的外环控制器的电流参考值输入至所述内环控制器。采用本发明专利技术，可以使换流站直流电压参考值维持在其允许范围内，使得输电系统保持稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法
本专利技术涉及海上风电输送领域，特别是涉及一种适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法。
技术介绍
多端柔性直流输电系统至少包含三个及以上的电压源型换流站(voltagesourcedconverter,VSC)，多落点受电，并且能够灵活、方便、可靠的控制潮流变化，是实现大规模、分布式海上其最大的优势在于能够实现多电源供电、风电并网最具潜力的方式。多端直流输电系统主要包含主从控制以及下垂控制两大类方式。主从控制策略中，一换流站将作为主站用于控制直流电压的稳定和确保系统有功功率的平衡，当主站因故障被迫退出运行时，从站则通过通信系统接收信号，从而转变控制方式接替原主站控制直流电压。但该控制方法存在以下几点缺陷:在同一时间只有一个VSC维持电压恒定保持功率平衡，所以导致响应速度较慢；在主控制器切换时会导致电压突然地偏移，引起系统振荡，潮流变化较大时，会引起电压偏差较大；当换流站数目较多时，换流站设置的电压裕度等级就多，不仅增加设计的复杂度，也使电压偏差变大。目前实际已投运的多端直流工程中，中国广东南澳多端柔性直流输电工程，采用主从式直流电压控制；中国浙江舟山五端柔性直流输电工程则结合主从控制和裕度控制备份两种模式。化直流电压下垂控制主要基于直流电压和功率或电流的变关系，当系统功率变化时，各换流站均参与功率的平衡，其直流电压沿着下垂曲线相应变化。直流电压下垂控制法具有操作便捷、直流电压可连续调节，避免了像电压裕度控制一样当模式切换时导致的电气冲击的问题。当直流系统正常运行时，直流电压有其允许的波动范围限制(例如在额定直流电压±10％范围内波动)。如果下垂斜率较大，直流电压变化较大，容易超出直流电压波动范围；而如果直流电压波动过小则达不到频率下垂控制的效果。因此，采用直流电压下垂控制，选择合适的下垂系数至关重要。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法，可以使换流站直流电压参考值维持在其允许范围内，使得输电系统保持稳定。基于此，本专利技术实施例提供了一种适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法，所述方法包括：分别获取海上换流站和陆上换流站的电气量，所述电气量包括交流侧在公共耦合点处的交流电压、交流侧的交流电流、直流侧的直流电压和直流电流，所述陆上换流站通过锁相环获取Park变换所需相角，所述海上换流站通过预设电压频率获取Park变换所需相角；分别对所述海上换流站和陆上换流站交流侧电气量进行Park变换，获取所述电气量在电网电压同步旋转dq坐标系下的电气值；分别获取所述海上换流站和陆上换流站在dq坐标系下的内环控制器；分别将所述所述海上换流站和陆上换流站的外环控制器的电流参考值输入至所述内环控制器。所述陆上换流站在dq坐标系下的内环控制器包括：其中，K(·)表示所述内环控制器的PI控制器参数，为内环dq电流参考值，为交流侧等效电抗，分别为公共耦合节点的三相电压和电流，对所述进行Park变化，得到在电网电压同步旋转dq坐标系下电气值为所述陆上换流站通过锁相环获取Park变换所需相角，内环控制器的输出变量在Park逆变换的作用下得到abc坐标系下的值即换流站参考电压值。其中，将所述陆上换流站的外环控制器的电流参考值输入至所述内环控制器包括：所述电压控制站的电流参考值分量包括：其中，为多端系统的额定运行参数设计值，为上层控制的指令值，k(·)为直流电压/无功功率PI控制器参数，kdc,i，为改进的下垂算法控制参数，p为所述陆上换流站个数。其中，所述kdc的取值范围为：其中，所述海上换流站在dq坐标系下的内环控制器包括：其中，K(·)代表内环控制器的PI控制器参数，为内环dq电流参考值，为交流侧等效电抗，分别为公共耦合节点的三相电压和电流，所述进行Park变化，得到在电网电压同步旋转dq坐标系下电气值为所述海上换流站通过预设电压频率获取Park变换所需相角，内环控制器的输出变量在Park逆变化的作用下得到abc坐标系下的值即换流器参考电压值。其中，将所述海上换流站的外环控制器的电流输入至所述内环控制器包括：所述海上换流站的电流参考值分量包括：其中，为PCC点电压参考值，k(·)为直流电压/无功功率PI控制器参数，为PCC点电压幅值。其中，所述方法之前还包括：从若干个陆上换流站中选取若干个陆上换流站作为电压控制站，所述电压控制站用于确保陆上换流站直流侧电压不大于电压最大值；除所述电压控制站之外的所述陆上换流站设为有功功率/无功功率控制模式；所述海上换流站控制模式设为定交流电压模式。本专利技术实施例还提供了一种下垂控制装置，所述装置包括：获取模块，用于分别获取海上换流站和陆上换流站的电气量，所述电气量包括交流侧在公共耦合点处的交流电压、交流侧的交流电流、直流侧的直流电压和直流电流，所述陆上换流站通过锁相环获取Park变换所需相角，所述海上换流站通过预设电压频率获取Park变换所需相角；变换模块，用于分别对所述海上换流站和陆上换流站交流侧电气量进行Park变换，获取所述电气量在电网电压同步旋转dq坐标系下的电气值，并且分别获取所述海上换流站和陆上换流站在dq坐标系下的内环控制器；输入模块，用于分别将所述所述海上换流站和陆上换流站的外环控制器的电流参考值输入至所述内环控制器。本专利技术实施例还提供了一种下垂控制设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法。本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法。采用本专利技术，可以确保处于电压控制模式的换流站其电压参考值始终在其允许区域范围内改变，确保多端系统的安全稳定运行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的包含N个海上换流站及M个陆上换流站的多端直流电网的示意图；图3是本专利技术实施例提供的第i个陆上换流站的示意图；图4是本专利技术实施例提供的第j个海上换流站的示意图；图5是本专利技术实施例提供的下垂控制装置的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法，其特征在于，包括：/n分别获取海上换流站和陆上换流站的电气量，所述电气量包括交流侧在公共耦合点处的交流电压、交流侧的交流电流、直流侧的直流电压和直流电流，所述陆上换流站通过锁相环获取Park变换所需相角，所述海上换流站通过预设电压频率获取Park变换所需相角；/n分别对所述海上换流站和陆上换流站交流侧电气量进行Park变换，获取所述电气量在电网电压同步旋转dq坐标系下的电气值；/n分别获取所述海上换流站和陆上换流站在dq坐标系下的内环控制器；/n分别将所述所述海上换流站和陆上换流站的外环控制器的电流参考值输入至所述内环控制器。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法，其特征在于，包括：
分别获取海上换流站和陆上换流站的电气量，所述电气量包括交流侧在公共耦合点处的交流电压、交流侧的交流电流、直流侧的直流电压和直流电流，所述陆上换流站通过锁相环获取Park变换所需相角，所述海上换流站通过预设电压频率获取Park变换所需相角；
分别对所述海上换流站和陆上换流站交流侧电气量进行Park变换，获取所述电气量在电网电压同步旋转dq坐标系下的电气值；
分别获取所述海上换流站和陆上换流站在dq坐标系下的内环控制器；
分别将所述所述海上换流站和陆上换流站的外环控制器的电流参考值输入至所述内环控制器。


2.如权利要求1所述适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法，其特征在于，所述陆上换流站在dq坐标系下的内环控制器包括：






其中，K(·)表示所述内环控制器的PI控制器参数，为内环dq电流参考值，为交流侧等效电抗，分别为公共耦合节点的三相电压和电流，对所述进行Park变化，得到在电网电压同步旋转dq坐标系下电气值为所述陆上换流站通过锁相环获取Park变换所需相角，内环控制器的输出变量在Park逆变换的作用下得到abc坐标系下的值即换流站参考电压值。


3.如权利要求2所述适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法，其特征在于，将所述陆上换流站的外环控制器的电流参考值输入至所述内环控制器包括：
所述电压控制站的电流参考值分量包括：









其中，为多端系统的额定运行参数设计值，为上层控制的指令值，k(·)为直流电压/无功功率PI控制器参数，kdc,i，为改进的下垂算法控制参数，p为所述陆上换流站个数。


4.如权利要求3所述适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法，其特征在于，所述kdc的取值范围为：





5.如权利要求1所述适用于海上风电经多端直流送出的下垂控制方法，其特征在于，所述海上换流站在dq坐标系下的内环控制器包括：



其中，K(·)代表内环控制器的PI控制器参数，为内环dq电流参考值，为交流侧等效电抗，分别为公共耦合节点的三相电压和电流，所述进行Park变化，得到在电网电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡静，黄伟煌，李婧靓，刘涛，郭铸，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44