站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及直流输电相关技术领域，尤其涉及一种站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制方法及装置。

背景技术

发展大容量、远距离、高效率的特高压输电技术，是实现我国能源资源的优化配置的最佳途径，也是构建全球能源互联网的关键内容。在特高压输电技术中，相比于特高压交流输电，特高压直流输电技术具有点对点输电、输送容量大、输电距离远、输电效率高、控制方式灵活快速、不存在系统稳定性问题、可限制短路电流、能够进行异步电网互联等诸多优势，是世界上先进输电技术之一。而基于模块化多电平换流器(modular multilevelconverter，MMC)的特高压柔性直流输电技术相比特高压常规直流输电技术具有有功和无功功率独立控制、能向无源网络供电、无换相失败问题等突出优势，逐渐成为特高压输电技术发展的热点。

特高压柔性直流系统一般推荐采用对称双极接线方案，每极换流站由至少两个MMC以高低阀组形式串联构成，可以实现柔性直流输电在高电压、大容量方向的应用。对于系统中的定功率站，由于其串联阀组不具备电压控制能力，当串联阀组间存在稳态差异或出现暂态扰动时，会存在串联阀组间的直流电压和子模块电压不均衡的问题，因此在暂稳态工况下，定功率站的串联阀组都会配置直流电压平衡控制器。

在特高压直流系统(UHVDC)中，为了减少由于设备故障造成的功率损失，增加系统运行灵活性和可靠性，一次设备的每个阀组直流侧会配置直流场开关，用于投入/退出该阀组。当单极某个阀组需要检修时，直流系统可在另一阀组正常运行的情况下将该阀组在线退出，检修完毕后将其再次投入，整个过程直流系统无需停运。因此，在UHVDC工程中，单阀组的自动投入/退出控制成为重要的控制环节之一。

换流站阀组投退期间，涉及到多站间的协调，定有功功率站在配合定电压站的同时需保证自身串联阀组直流电压、子模块电压的稳定。而在系统不具备站间通讯的情况下，定有功功率站无法获知定直流电压站的电压指令等信号，使得该站在阀组投退期间的协调控制更为复杂。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于针对站间通讯故障时定功率站阀组投退过程设计一种新的串联阀组协调控制策略，以保证站间通讯故障时整个阀组投入/退出过程中定功率站阀组的平稳投入/退出。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制方法，包括：

在直流电压调整阶段，将本阀组有功功率指令预期值P

在潮流转移阶段，将本阀组有功功率指令预期值P

进一步的，在直流电压调整阶段，针对待投入/退出阀组功率外环的有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

P

式中，U

有功功率指令调整值P

进一步的，在直流电压调整阶段，针对非投入/退出阀组功率外环的有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

有功功率指令调整值P

进一步的，在潮流转移阶段，针对待投入/退出阀组功率外环的有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

P

式中，U

有功功率指令调整值P

进一步的，在潮流转移阶段，针对非投入/退出阀组功率外环的有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

有功功率指令调整值P

根据本发明的另一个方面，提供了一种站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制装置，包括直流电压调整阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块、直流电压调整阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块、潮流转移阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块、以及潮流转移阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块；其中，

所述直流电压调整阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块和直流电压调整阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

所述潮流转移阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块和潮流转移阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

进一步的，所述直流电压调整阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

P

式中，U

有功功率指令调整值P

进一步的，所述直流电压调整阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

有功功率指令调整值P

进一步的，所述潮流转移阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

P

式中，U

有功功率指令调整值P

进一步的，所述潮流转移阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

有功功率指令调整值P

综上所述，本发明提供一种站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制方法以及控制装置，该方法针对柔直定功率站，在阀组投入/退出期间，通过调整定功率站待投入/退出阀组的功率外环指令与调制用直流偏置，以及非投入/退出阀组的功率外环指令，可实现待投入/退出阀组在潮流转移阶段的潮流平稳转移，且可实现串联阀组在直流电压调整阶段的直流电压稳定控制。在对稳态用阀组控制策略改动较小的前提下，保证了站间通讯故障情况下的阀组平稳投入/退出，且不影响非投入/退出阀组的稳定运行。

附图说明

图1是双端特高压柔性直流系统拓扑结构示意图；

图2是换流站阀组退出方案流程图；

图3是本发明站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制策略示意图；

图4是本发明站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制方法流程图；

图5是本发明站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制装置整体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。图1示出了一种双端特高压柔性直流系统拓扑结构示意图，该系统包括一个定直流电压换流站和一个定有功功率换流站，系统为对称双极接线形式，单换流站的每极由高低两个阀组串联组成，每个阀组直流侧配置一套直流场开关，该直流场开关用于投入或切除MMC阀组。图2示出了一种换流站阀组退出方案的流程图，参照图2，以换流站阀组计划性退出为例，站间通讯故障时的阀组退出包括定有功功率换流站阀组退出前准备阶段、直流降压阶段和潮流转移阶段。其中，定有功功率换流站阀组退出前准备阶段，在换流站收到阀组退出指令后，切换为退出用串联阀组协调控制策略；直流降压阶段，由定直流电压站控制直流电压斜坡降至零，定有功功率换流站在串联阀组协调控制策略的作用下，直流电压也同步跟随下降至零；潮流转移阶段，仅通过调整串联阀组的相关指令值，即可实现待退出阀组的潮流平稳转移。单阀组退出期间的直流场开关动作顺序为：初始阶段BPI、BPS断开，Q1、Q2闭合→待待退出阀组直流电压降为零后，闭合BPS→待潮流转移完成且待退出阀组闭锁后，闭合BPI→断开BPS、Q1、Q2。

针对上述换流站阀组的退出流程，根据本发明的一个实施例，提出一种站间通讯故障时换流站阀组投退期间的串联阀组协调控制方法，该方法不依赖站间通讯，在阀组投入/退出期间，通过调整定功率站待投入/退出阀组的功率外环指令与调制用直流偏置，以及非投入/退出阀组的功率外环指令。图3示出了该站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制策略示意图，参照图3，本实施例提供的控制方法分为如下几个阶段实施控制：

A、直流电压调整阶段

在直流电压调整阶段，将本阀组有功功率指令预期值P

针对待投入/退出阀组，功率外环的有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

P

式中，U

有功功率指令调整值P

针对非投入/退出阀组，功率外环的有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

有功功率指令调整值P

B、潮流转移阶段

在潮流转移阶段，将本阀组有功功率指令预期值P

针对待投入/退出阀组，功率外环的有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

P

式中，U

有功功率指令调整值P

针对非投入/退出阀组，功率外环的有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

有功功率指令调整值P

本实施例所提供的该控制方法流程图如图4所示。本发明该实施例提出的定功率站阀组投退期间的串联阀组协调控制策略，除了能应用于本发明中提及的阀组投退期间定功率站保持直流电流不变，其有功功率随定电压站直流电压同步调整的工况，还能应用于阀组投退期间保持串联阀组整体有功功率不变的工况，只需对待投入/退出阀组的直流电流指令值I

根据本发明的另一个实施例，提供了一种站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制装置，该控制装置的整体结构示意图如图5所示。该控制装置包括直流电压调整阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块、直流电压调整阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块、潮流转移阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块、以及潮流转移阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块。

在上述各模块中，均将有功功率指令值P

直流电压调整阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

P

式中，U

有功功率指令调整值P

直流电压调整阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

有功功率指令调整值P

潮流转移阶段待投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

P

式中，U

有功功率指令调整值P

潮流转移阶段非投入/退出阀组有功功率指令值设置模块，将有功功率指令值P

有功功率指令预期值P

有功功率指令调整值P

综上所述，本发明涉及一种站间通讯故障时定功率换流站阀组投退的控制方法以及控制装置，该方法不依赖站间通讯，在阀组投入/退出期间，通过调整定功率站待投入/退出阀组的功率外环指令与调制用直流偏置，以及非投入/退出阀组的功率外环指令。在对稳态用阀组控制策略改动较小的前提下，保证了站间通讯故障情况下的阀组平稳投入/退出，且不影响非投入/退出阀组的稳定运行。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。