一种海上换流站的并网点功率控制方法及装置

摘要

本申请公开了一种海上换流站的并网点功率控制方法及装置，其中方法包括：实时获取海上换流站的直流电压Udcoff；当判断到直流电压Udcoff小于第一电压阈值Udc1时，保持海上换流站的交流电压的幅值参考值Vrmsoff不变；当判断到直流电压Udcoff大于第一电压阈值Udc1且小于第二电压阈值Udc2时，通过第一预置电压调整公式调整幅值参考值Vrmsoff；当判断到直流电压Udcoff大于第二电压阈值Udc2且小于第三电压阈值Udc3时，通过第二预置电压调整公式调整幅值参考值Vrmsoff；控制风机基于幅值参考值Vrmsoff调整风机输出功率，以减小海上风电并网点的馈入功率。解决了目前的控制方法要想达到较好的控制效果，对耗能装置的能耗设计具有较高的要求的技术问题。

说明书

技术领域

本申请涉及直流输电技术技术领域，尤其涉及一种海上换流站的并网点功率控制方法及装置。

背景技术

目前国内外已有多个柔性直流输电技术用于大规模海上风电场并入陆上主网的工程规划。其中，大规模风电的接入而对主网带来的诸多挑战仍然是当今要面临的问题，尤其是在各类故障工况下电网安全稳定的要求。

基于MMC-HVDC直流输电系统可以将主网系统和海上风电场系统隔离，使得主网系统的短路故障无法传递到海上风电场，进而不会影响风电机组的正常运行。因此，在主网系统短路故障期间，若系统没有额外控制，风机可以正常输出有功功率。但是在主网系统短路故障期间，柔性直流网侧换流器(简称为柔直换流器)并网点电压下跌，为了维持正常的功率输送，网侧换流站必须增大输出的交流电流。由于柔直换流器中的断电电子器件存在电流极限，网侧换流站能够输出的最大电流受到限制。当主网系统短路故障点离网侧换流站较近，换流站并网点电压下跌幅度较大，即使换流站输出交流电流到极限值，也无法维持原来正常的功率输出。此时，若风电机组仍然按照最大功率点跟踪结果持续向直流系统注入有功功率，直流线路上的直流电压会因为两侧换流站有功功率的不平衡而持续上升。若故障持续时间较长、两侧换流站有功功率差距较大，直流电压有可能超过柔直换流器能够承受的极限值，严重威胁系统安全。

针对由于交主网系统故障而引发的系列问题，如图1所示，目前的控制方法为：在受端换流站直流侧增加耗能装置，该耗能装置用于消耗掉由交流故障引起的盈余功率。但该方法要想达到较好的控制效果，对耗能装置的能耗设计具有较高的要求。

发明内容

本申请实施例提供了一种海上换流站的并网点功率控制方法及装置，解决了目前的控制方法要想达到较好的控制效果，对耗能装置的能耗设计具有较高的要求的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种海上换流站的并网点功率控制方法，所述方法包括：

实时获取海上换流站的直流电压U

当判断到所述直流电压U

当判断到所述直流电压U

当判断到所述直流电压U

控制风机基于所述幅值参考值V

可选的，所述第一预置电压调整公式为：

其中，V

可选的，所述第二预置电压调整公式为：

其中，V

可选的，所述第一电压阈值U

可选的，所述第二电压阈值U

可选的，第三电压阈值的取值为：U

本申请第二方面提供一种海上换流站的并网点功率控制装置，所述装置包括：

获取单元，用于实时获取海上换流站的直流电压U

第一调整单元，用于当判断到所述直流电压U

第二调整单元，用于当判断到所述直流电压U

第三调整单元，用于当判断到所述直流电压U

第四调整单元，用于控制风机基于所述幅值参考值V

可选的，所述第一预置电压调整公式为：

其中，V

可选的，所述第二预置电压调整公式为：

其中，V

可选的，所述第一电压阈值U

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中的一种海上换流站的并网点功率控制方法，实时获取海上换流站的直流电压U

附图说明

图1为现有技术中能耗装置的安装示意图；

图2为能耗装置的控制策略示意图；

图3为本申请实施例中一种海上换流站的并网点功率控制方法的实施例的流程示意图；

图4为本申请实施例中基于动态直流电压调整策略示意图；

图5为本申请实施例中一种海上换流站的并网点功率控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种海上换流站的并网点功率控制方法及装置，解决了目前的控制方法要想达到较好的控制效果，对耗能装置的能耗设计具有较高的要求的技术问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，如图1所示，海上风电经柔性直流输电系统并网的基本示意图。图1中海上并网点PCC

如图1所示，耗能装置位于陆上换流站直流侧。海上换流站的作用是为风电场并网点PCC

耗能装置的控制策略如图2所示，由图2可知耗能装置的基本控制原理为：当直流电压超过上限设定值U

设置耗能装置控制相关的两个阈值U

测量耗能装置两端直流侧电压值U

计算测量值与耗能装置退出时的阈值之间差值ΔU

ΔU

上述通过增加耗能装置来吸收故障情况下的盈余功率的方法，弊端是对耗能装置的能耗设计要求较高。

请参阅图3，图3为本申请实施例中一种海上换流站的并网点功率控制方法的实施例的流程示意图。

如图3所示，本实施例中的一种海上换流站的并网点功率控制方法包括：

301、实时获取海上换流站的直流电压U

302、当判断到直流电压U

303、当判断到直流电压U

步骤304、当判断到直流电压U

步骤305、控制风机基于幅值参考值V

如上图所示，V

可以理解的是，通过步骤302、步骤303、步骤304得到的幅值参考值V

需要说明的是，本实施例中的第一预置电压调整公式为：

其中，V

第二预置电压调整公式为：

其中，V

第一电压阈值U

第二电压阈值U

上述内容是基于完整的工程应用框架，针对海上风电这一特殊应用场景，将对外环控制器设计进行修改。对于一般情况下，直流输电系统的交流电压外环控制器，交流电压幅值参考值V

本申请实施例中，从优化直流系统控制方式入手，提出基于动态直流电压支撑控制策略，利用直流电压的波动反应受端陆上接入电网的馈入功率，进而调节送端海上换流站的电压以实现风电场输送功率调节的方法，能够有效提升陆上换流站并网点交流故障穿越能力，有效减小故障期间对耗能装置的能耗需求，从而解决了目前的控制方法要想达到较好的控制效果，对耗能装置的能耗设计具有较高的要求的技术问题。且针对其它故障对系统在恢复期间带来的相关扰动，该方法亦能起到很好的调节效果尽可能降低对系统运行的影响。

以上为本申请实施例提供的一种海上换流站的并网点功率控制方法的实施例，以下为本申请实施例提供的一种海上换流站的并网点功率控制装置的实施例。

请参阅图5，本申请实施例中一种海上换流站的并网点功率控制装置的实施例的结构示意图。

本实施例中的一种海上换流站的并网点功率控制装置包括：

获取单元501，用于实时获取海上换流站的直流电压U

第一调整单元502，用于当判断到直流电压U

第二调整单元503，用于当判断到直流电压U

第三调整单元504，用于当判断到直流电压U

第四调整单元505，用于控制风机基于幅值参考值V

可选地，第一预置电压调整公式为：

其中，V

可选地，第二预置电压调整公式为：

其中，V

可选地，第一电压阈值U

本申请实施例中，从优化直流系统控制方式入手，提出基于动态直流电压支撑控制策略，利用直流电压的波动反应受端陆上接入电网的馈入功率，进而调节送端海上换流站的电压以实现风电场输送功率调节的方法，能够有效提升陆上换流站并网点交流故障穿越能力，有效减小故障期间对耗能装置的能耗需求，从而解决了目前的控制方法要想达到较好的控制效果，对耗能装置的能耗设计具有较高的要求的技术问题。

本实施例希望能够优化控制策略从而降低对耗能装置容量配置的要求。本实施例不是简单的配置几个值来改变的，每个值的选定都是有要求的。为了降低对耗能装置的要求，本实施例从以下几方面角度出发思考：

1、当发生陆上交流故障时，原工程化的方法是全依靠耗能装置吸收盈余功率。本实施例考虑的方法是利用风电场自身的故障穿越性质，当发生故障后从源头上减少风电场的功率输入，从而降低故障期间直流线路上的盈余功率

2、为了从源头上减少故障期间海上换流站的功率输入，那么就要改变海上换流站的定交流电压控制模式，需要彻底改变其外环控制策略。本实施例设计了新的外环控制策略，其特点是海上换流站的交流电压幅值外环参考值不再是一个给定的定值，而是一个跟随直流电压分不同下垂比例变动的动值，这是根本性的改变。

3、海上换流站的交流电压外环控制器中交流电压参考值中的分段函数设计中的参数U

4、从本实施例对交流电压参考值的设计可以看出，我们可以在耗能装置还未触发之前但是已经检测到直流电压上升的情况下率先计算出海上换流站交流电压外环控制器新的电压参考值，率先降低海上换流站的输入功率从而率先减少直流线路的盈余功率。

综上本实施例有如下优点：

1、利用了风电场的特性，把海上换流站的定交流电压控制改变为变交流电压控制，从源头上减少故障期间海上换流站的有功输出降低对耗能装置的容量要求降低成本；

2、本实施例在设计海上换流站变交流电压外环的时候采用的是分阶段下垂控制策略，各阶段的关键值设定与耗能装置的控制参数耦合，其优点是当海上换流站检测到直流电压上升但是该上升值还未触发耗能装置动作时，提前根据直流电压上升的程度改变海上侧交流电压幅值从而提前减小海上换流站有功功率的输入，这样可以提前减小直流线路上的盈余功率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。