柔性直流输电系统快速降输出功率方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术实施例涉及一种柔性直流输电系统快速降输出功率方法、系统及设备，应用于海上风电的柔性直流输电系统上，该柔性直流输电系统包括海上换流站、陆上换流站、直流线缆以及耗能装置，该方法包括以下步骤：S1.获取直流电压以及耗能装置的上限电压阈值和下限电压阈值；S2.若直流电压大于上限电压阈值，耗能装置触发工作，陆上换流站的有功功率快速降低。通过海上风电的柔性直流输电系统的直流电压控制耗能装置导通，耗能装置吸收柔性直流输电系统中的直流有功功率，让陆上换流站的有功功率能够在响应时间内快速降低，解决了在现有应陆上换流站受到干扰或扰动需要迅速降低功率情况下无法在秒级的响应时间实现降低功率的问题。

【技术实现步骤摘要】
柔性直流输电系统快速降输出功率方法、系统及设备
本专利技术涉及柔性直流输电
，尤其涉及一种柔性直流输电系统快速降输出功率方法、系统及设备。
技术介绍
目前，海上风电送出的并网方式主要分为高压交流输电和高压直流输电两大类，其中高压直流输电均采用柔性直流方式。基于交流和直流输电技术的并网方式原理、系统组成部分及建设方案各有不同，这两种送出并网方式分别有不同的适用范围。高压交流输电技术是海上风电送出并网的常规方式。当海上风电场规模较小且离岸较近时，一般采用交流电缆加静止无功补偿器的方式接入陆上电网，并且高压交流送出并网系统结构简单且技术成熟，但是高压交流送出并网方式与陆上交流电网相连存在稳定性问题。主要原因是风电场的交流电网需要与陆上交流电网进行同步连接，因此不管是风电电网还是陆地电网发生故障都会传播到另一侧电网中去，另外由于受到电缆电容电流问题的影响，高压交流送出并网方式无法进行远距离的输送。随着电力电子技术的发展，基于电压源的柔性直流输电方式实现了远离海岸的风电送出。相对于高压交流，柔性直流输电方式在用于远海岸风电接入的优势体现在对潮流和电压具有可控性，从电能质量及输电稳定性角度，该方式能使风电场的输出电压、电流基本满足电能质量要求，实现交流隔离，不需要交流侧提供无功功率，而且能够为输电系统提供无功起到静止同步补偿器的作用，可以稳定交流母线电压等方面。当海上风电采用柔性直流送出时，若陆上换流站所连接的交流系统受到干扰或扰动需要迅速降低功率，则陆上并网处需要有功功率馈入，现有让交流系统的迅速降低功率通常采用的方式是通过输电系统向风电场下达降功率指令，此方式存在的问题是海上换流站存在直流功率往陆上换流站输送，无法让陆上换流站所连接的交流系统在秒级的响应时间降低功率。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种柔性直流输电系统快速降输出功率方法、系统及设备，用于解决在现有应用于海上风电的柔性直流输电系统上，若陆上换流站所连接的交流系统受到干扰或扰动需要迅速降低功率，海上换流站存在直流功率往陆上换流站输送，使得陆上换流站所连接的交流系统无法在秒级的响应时间降低功率的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种柔性直流输电系统快速降输出功率方法，应用于海上风电的柔性直流输电系统上，所述海上风电的柔性直流输电系统包括海上换流站、与所述海上换流站通过直流线缆连接的陆上换流站以及位于所述陆上换流站一侧的所述直流线缆上并联有耗能装置，该柔性直流输电系统快速降输出功率方法包括以下步骤：S1.获取海上风电的柔性直流输电系统的直流电压以及所述耗能装置设定的上限电压阈值和下限电压阈值；S2.若所述直流电压大于所述上限电压阈值，所述耗能装置触发工作，所述海上换流站通过所述直流线缆给所述陆上换流站输送的直流功率流入所述耗能装置，所述陆上换流站的有功功率快速降低；S3.若所述直流电压小于所述下限电压阈值，所述耗能装置闭锁不工作，所述海上风电的柔性直流输电系统正常工作。优选地，在所述陆上换流站的有功功率快速降低过程中，所述陆上换流站接收到海上风电输送在陆上并网点处的有功功率EPC_Pref的变化具体为：在t0至t1时间内，EPC_Pref由Pref迅速降低到P2ref，t为毫秒级时间尺度；在t1至t2时间内，EPC_Pref为P2ref；在t2至t3时间内，EPC_Pref由P2ref上升至Pref；其中，t为毫秒级时间尺度；陆上并网点有功功率为所述陆上换流站接收到海上风电输送有功功率；Pref为该海上风电的柔性直流输电系统在正常工作下，所述陆上换流站接收到海上风电输送有功功率；P2ref为该海上风电的柔性直流输电系统设置所述陆上换流站有功功率参考值，P2ref<Pref。优选地，EPC_Pref的值随时间的变化为：在t0至t1时间内，在t2至t3时间内，优选地，触发所述耗能装置具体包括：获取所述陆上并网点的交流电压、所述陆上换流站中换流器内环的电流参考值Idref、所述海上换流站输送的有功功率P1和所述陆上换流站送出的有功功率P2；对所述交流电压采用dq坐标变换得到所述陆上并网点在d轴的交流电压分量Vd，通过Id2ref＝EPC_Pref//Vd的计算公式得到所述陆上换流站中换流器内环d轴的电流分量；若Id2ref＝Idref，P1大于P2，所述直流电压急速上升至所述上限电压阈值，所述耗能装置触发工作，所述陆上换流站的有功功率快速降低，且所述耗能耗能装置将多余的功率吸收；其中，多余的功率为P1减P2的功率。本专利技术还提供一种柔性直流输电系统快速降输出功率方法，应用于海上风电的柔性直流输电系统上，所述海上风电的柔性直流输电系统包括海上换流站、与所述海上换流站通过直流线缆连接的陆上换流站以及位于所述陆上换流站一侧的所述直流线缆上并联有耗能装置，该柔性直流输电系统快速降输出功率方法包括以下步骤：S1'.获取陆上换流站中陆上并网点有功功率P2、设定的有功功率参考死区值△P以及陆上换流站降功率过程中接收到海上风电输送的有功功率EPC_Pref；S2'.若P2>EPC_Pref+△P，所述耗能装置触发工作，所述海上换流站通过所述直流线缆给所述陆上换流站输送的直流功率流入所述耗能装置，所述陆上换流站的有功功率快速降低；S3'.若P2<EPC_Pref－△P，所述耗能装置闭锁不工作，所述海上风电的柔性直流输电系统正常工作。优选地，在所述陆上换流站的有功功率快速降低过程中，所述陆上换流站接收到海上风电输送在陆上并网点处的有功功率EPC_Pref的变化具体为上述柔性直流输电系统快速降输出功率方法中描述的陆上换流站接收到海上风电输送在陆上并网点处的有功功率EPC_Pref的变化。本专利技术还提供一种柔性直流输电系统快速降输出功率系统，应用于海上风电的柔性直流输电系统上，所述海上风电的柔性直流输电系统包括海上换流站、与所述海上换流站通过直流线缆连接的陆上换流站以及位于所述陆上换流站一侧的所述直流线缆上并联有耗能装置，该柔性直流输电系统快速降输出功率系统包括数据获取单元、第一执行单元和第二执行单元；所述数据获取单元，用于获取海上风电的柔性直流输电系统的直流电压以及所述耗能装置设定的上限电压阈值和下限电压阈值，或者获取陆上换流站中陆上并网点有功功率P2、设定的有功功率参考死区值△P以及陆上换流站降功率过程中接收到海上风电输送的有功功率EPC_Pref；所述第一执行单元，用于根据若所述直流电压大于所述上限电压阈值或P2>EPC_Pref+△P，所述耗能装置触发工作，所述海上换流站通过所述直流线缆给所述陆上换流站输送的直流功率流入所述耗能装置，所述陆上换流站的有功功率快速降低；所述第二执行单元，用于根据所述直流电压小于所述下限电压阈值或P2<EPC_Pref－△P，所述耗能装置闭锁不工作，所述海上风电的柔性直流输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流输电系统快速降输出功率方法，应用于海上风电的柔性直流输电系统上，其特征在于，所述海上风电的柔性直流输电系统包括海上换流站、与所述海上换流站通过直流线缆连接的陆上换流站以及位于所述陆上换流站一侧的所述直流线缆上并联有耗能装置，该柔性直流输电系统快速降输出功率方法包括以下步骤：/nS1.获取海上风电的柔性直流输电系统的直流电压以及所述耗能装置设定的上限电压阈值和下限电压阈值；/nS2.若所述直流电压大于所述上限电压阈值，所述耗能装置触发工作，所述海上换流站通过所述直流线缆给所述陆上换流站输送的直流功率流入所述耗能装置，所述陆上换流站的有功功率快速降低；/nS3.若所述直流电压小于所述下限电压阈值，所述耗能装置闭锁不工作，所述海上风电的柔性直流输电系统正常工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统快速降输出功率方法，应用于海上风电的柔性直流输电系统上，其特征在于，所述海上风电的柔性直流输电系统包括海上换流站、与所述海上换流站通过直流线缆连接的陆上换流站以及位于所述陆上换流站一侧的所述直流线缆上并联有耗能装置，该柔性直流输电系统快速降输出功率方法包括以下步骤：
S1.获取海上风电的柔性直流输电系统的直流电压以及所述耗能装置设定的上限电压阈值和下限电压阈值；
S2.若所述直流电压大于所述上限电压阈值，所述耗能装置触发工作，所述海上换流站通过所述直流线缆给所述陆上换流站输送的直流功率流入所述耗能装置，所述陆上换流站的有功功率快速降低；
S3.若所述直流电压小于所述下限电压阈值，所述耗能装置闭锁不工作，所述海上风电的柔性直流输电系统正常工作。


2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统快速降输出功率方法，其特征在于，在所述陆上换流站的有功功率快速降低过程中，所述陆上换流站接收到海上风电输送在陆上并网点处的有功功率EPC_Pref的变化具体为：
在t0至t1时间内，EPC_Pref由Pref迅速降低到P2ref，t为毫秒级时间尺度；
在t1至t2时间内，EPC_Pref为P2ref；
在t2至t3时间内，EPC_Pref由P2ref上升至Pref；
其中，t为毫秒级时间尺度；陆上并网点有功功率为所述陆上换流站接收到海上风电输送有功功率；Pref为该海上风电的柔性直流输电系统在正常工作下，所述陆上换流站接收到海上风电输送有功功率；P2ref为该海上风电的柔性直流输电系统设置所述陆上换流站有功功率参考值，P2ref<Pref。


3.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统快速降输出功率方法，其特征在于，EPC_Pref的值随时间的变化为:
在t0至t1时间内，



在t2至t3时间内，





4.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统快速降输出功率方法，其特征在于，触发所述耗能装置具体包括：
获取所述陆上并网点的交流电压、所述陆上换流站中换流器内环的电流参考值Idref、所述海上换流站输送的有功功率P1和所述陆上换流站送出的有功功率P2；
对所述交流电压采用dq坐标变换得到所述陆上并网点在d轴的交流电压分量Vd，通过Id2ref＝EPC_Pref//Vd的计算公式得到所述陆上换流站中换流器内环d轴的电流分量；
若Id2ref＝Idref，P1大于P2，所述直流电压急速上升至所述上限电压阈值，所述耗能装置触发工作，所述陆上换流站的有功功率快速降低，且所述耗能耗能装置将多余的功率吸收；
其中，多余的功率为P1减P2的功率的功率。


5.一种柔性直流输电系统快速降输出功率方法，应用于海上风电的柔性直流输电系统上，其特征在于，所述海上风电的柔性直流输电系统包括海上换流站、与所述海上换流站通过直流线缆连接的陆上换流站以及位于所述陆上换流站一侧的所述直流线缆上并联有耗能装置，该柔性直流输电系统快速降输出功率方法包括以下步骤：
S1'.获取陆上换流站中陆上并网点有功功率P2、设定的有功功率参考死区值△P以及陆上换流站降功率过程中接收到海上风电输送的有功功率EPC_Pref；
S2'.若P2>EPC_Pref+△P，所述耗能装置触发工作，所述海上换流站通过所述直流线缆给所述陆上换流站输送的直流功率流入所述耗能装置，所述陆上换流站的有功功率快速降低；
S3'.若P2<EPC_Pre...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡静，黄伟煌，彭发喜，赵晓斌，李岩，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44