一种下垂控制换流站控制方法及装置与流程

本发明涉及控制领域，尤其涉及一种下垂控制换流站控制方法及装置。

背景技术：

相比起两端直流系统，多端直流输电系统(multi-terminal，mtdc)能实现多电源送电、多落手电，为大规模分布式能源并网、大容量远距离输电和城市互联等问题提供了可靠的技术方案。

直流电压稳定控制和有用功率的合理分配是多端直流输电系统稳定运行的两大核心问题。直流稳定控制方式可分为单点控制和多点控制，具体包括主从控制、电压裕度控制、下垂控制及组合控制等。下垂控制由于不依赖换流站间的高速通讯，可由多个换流站控制电压，系统可靠性高，近年来受到广泛关注。

现有的下垂控制方法有四种：方案1，下垂系数与换流站的额定容量成比例关系，取为常数；方案2，设定功率参考值以改变下垂控制截距，稳定直流电压的允许运行范围；方案3，将平移下垂曲线和改变下垂曲线斜率相结合，消除直流电流和有功功率静态偏差；方案4，主导换流站的下垂系数自适应地由各换流站的功率裕度确定。

但是，对于方案1，采用固定的下垂系数导致直流电压刚性较差，并可能引起下垂控制换流站的满载，失去对直流网络潮流变化响应的能力；方案2和3解决了系统直流电压越限的问题，但是依然无法避免下垂控制换流站不必要的满载；方案四解决了下垂控制换流站不必要的满载，但是没有解决直流电压越限的问题。因此，导致了现有的下垂控制方法无法同时解决下垂控制换流站满载和直流电压越限的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种下垂控制换流站控制方法及装置，解决了现有的下垂控制方法无法同时解决下垂控制换流站满载和直流电压越限的技术问题。

本发明提供了一种下垂控制换流站控制方法，包括：

s1：获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p^*(∞)，判断是否存在直流功率p^*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并再次执行步骤s1，若否，则执行步骤s2；

s2：将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算并记录多端柔性直流输电系统中所有下垂控制换流站的直流电压最大值umax0和直流电压最小值umin0；

s3：当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，或，当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值vmin时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最小限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，并将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

优选地，步骤s1具体包括：

s101：对多端柔性直流输电系统的状态方程进行稳定性分析，计算下垂控制换流站的下垂系数k的取值范围，获得各个下垂控制换流站的下垂系数的最高限值；

s102：通过预置方案对各个下垂控制换流站的下垂系数k进行调节，使各个下垂控制换流站的下垂系数k之和等于各个下垂控制换流站的下垂系数的最高限值中最小的最高限值；

s103：获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p^*(∞)，判断是否存在直流功率p^*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并返回执行步骤s102，若否，则执行步骤s2。

优选地，步骤s3具体包括：

s301：当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，执行步骤s302，否则执行步骤s303；

s302：用预置直流电压的最小限值vmin替代第二输入变量中的第一公共电压参考uref0值得到第四输入变量，根据第一输入变量和第四输入变量计算并记录对应的所有换流站的直流电压最大值umax2，并通过点(uref0，umax0)和点(vmin，umax2)确定公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系，建立第一预置公式计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制；

s303：当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值时，执行步骤s304，否则第二公共电压参考值urefnew等于第一公共电压参考值uref0，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制；

s304：用预置直流电压的最大限值vmax替代第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0得到第五输入变量，根据第一输入变量和第五输入变量计算并记录对应的所有换流站的直流电压最小值umin2，并通过点(uref0，umin0)和点(vmax，umin2)确定公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系，建立第二预置公式计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最大限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

优选地，步骤s1之前还包括步骤s0；

s0：构建仅计及有功功率平衡的多端柔性直流输电系统的状态空间模型，获取多端柔性直流输电系统的状态方程。

优选地，第一预置公式和第二预置公式具体为：

第一预置公式：

第二预置公式：

本发明提供了一种下垂控制换流站控制装置，包括：

系数调节模块，用于获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p^*(∞)，判断是否存在直流功率p^*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并再次触发系数调节模块，若否，则触发电压计算模块；

电压计算模块，用于将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算并记录多端柔性直流输电系统中所有下垂控制换流站的直流电压最大值umax0和直流电压最小值umin0；

比较替换模块，用于当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，或，当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值vmin时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最小限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，并将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

优选地，系数调节模块具体包括：

高限计算子模块，用于对多端柔性直流输电系统的状态方程进行稳定性分析，计算下垂控制换流站的下垂系数k的取值范围，获得各个下垂控制换流站的下垂系数的最高限值；

约束限制子模块，用于通过预置方案对各个下垂控制换流站的下垂系数k进行调节，使各个下垂控制换流站的下垂系数k之和等于各个下垂控制换流站的下垂系数的最高限值中最小的最高限值；

满载调节子模块，用于获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p*(∞)，判断是否存在直流功率p*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并触发约束限制子模块，若否，则触发电压计算模块。

优选地，比较替换模块具体包括：

高限比较子模块，用于当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，触发高限替换子模块，否则触发低限比较子模块；

高限替换子模块，用于用预置直流电压的最小限值vmin替代第二输入变量中的第一公共电压参考uref0值得到第四输入变量，根据第一输入变量和第四输入变量计算并记录对应的所有换流站的直流电压最大值umax2，并通过点(uref0，umax0)和点(vmin，umax2)确定公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系，建立第一预置公式计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制；

低限比较子模块，用于当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值时，触发低限替换子模块，否则第二公共电压参考值urefnew等于第一公共电压参考值uref0，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制；

低限替换子模块，用于用预置直流电压的最大限值vmax替代第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0得到第五输入变量，根据第一输入变量和第五输入变量计算并记录对应的所有换流站的直流电压最小值umin2，并通过点(uref0，umin0)和点(vmax，umin2)确定公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系，建立第二预置公式计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最大限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

优选地，还包括方程构建模块；

方程构建模块，用于构建仅计及有功功率平衡的多端柔性直流输电系统的状态空间模型，获取多端柔性直流输电系统的状态方程。

优选地，第一预置公式和第二预置公式具体为：

第一预置公式：

第二预置公式：

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明公开了一种下垂控制换流站控制方法，包括：s1：获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p^*(∞)，判断是否存在直流功率p^*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并再次执行步骤s1，若否，则执行步骤s2；s2：将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算并记录多端柔性直流输电系统中所有下垂控制换流站的直流电压最大值umax0和直流电压最小值umin0；s3：当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，或，当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值vmin时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最小限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，并将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

本发明的控制方法首先解决下垂控制换流站的功率满载再解决电压越限问题，首先判断下垂控制换流站是否满载，如果满载则将发生满载的下垂控制换流站的下垂系数减去预置增量a，判断调节后是否依然会满载，如果依然满载，则下垂系数继续减去预置增量a直至下垂控制换流站的功率的绝对值都低于预置直流功率限值；然后计算各个下垂控制换流站的直流电压，判断直流电压最大值是否大于预置直流电压最大限值或直流电压最小值是否小于预置直流电压最小限值，如果上述电压越限情况发生，则根据公共电压参考值与直流电压的线性关系对应调节公共电压参考值，计算当直流电压最大值等于直流电压最大限值或直流电压最小值等于直流电压最小限值时对应的公共电压参考值，当直流电压最大值等于直流电压最大限值或直流电压最小值等于直流电压最小限值时，则所有直流电压都不会大于直流电压最大限值或小于直流电压最小限值，解决了现有的下垂控制方法无法同时解决下垂控制换流站满载和直流电压越限的技术问题

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制方法的另一个实施例的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制装置的一个实施例的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制装置的另一个实施例的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种四端柔性直流输电系统的连接关系示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种下垂控制换流站控制方法及装置，解决了现有的下垂控制方法无法同时解决下垂控制换流站满载和直流电压越限的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制方法的一个实施例，包括：

步骤101：获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p^*(∞)，判断是否存在直流功率p^*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并再次执行步骤101，若否，则执行步骤102；

需要说明的是，调度系统通过发送输入变量对换流站进行控制，本发明实际上是对调度系统发令的输入变量调节和下垂控制换流站的下垂系数的过程，第二输入变量为假设的输入变量，当其符合入多端柔性直流输电系统要求的时候才发令，当其不符合入多端柔性直流输电系统的要求的时候通过后续步骤进行调节和发令；

本实施例中下垂系数k指代所有下垂控制换流站各自的下垂系数；

直流功率p^*(∞)指代所有下垂控制换流站各自的直流功率；

调节公共电压参考值影响直流电压水平但是不影响功率分配，调节下垂系数影响功率分配，但是也影响直流电压，所以本实施例先解决功率满载问题再解决电压越限问题；

调低下垂系数有利于功率满载的范围缩小，进而使得过载的下垂控制换流站进入正常运行状态。

步骤102：将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算并记录多端柔性直流输电系统中所有下垂控制换流站的直流电压最大值umax0和直流电压最小值umin0；

需要说明的是，每个下垂控制换流站的直流电压存在区别，计算并记录其中的直流电压最大值和直流电压最小值。

步骤103：当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，或，当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值vmin时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最小限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，并将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

需要说明的是，以预置直流电压最大限值vmax或预置直流电压最小限制vmin对应的第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，则通过第一输入变量和第三输入变量计算出来的各换流站新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax或新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最小限值vmin，即各换流站的新的直流电压不会大于预置直流电压最大限值vmax或小于预置直流电压最小限值vmin，避免直流电压越限的情况发生；

因此上述方法解决了现有的下垂控制方法无法同时解决下垂控制换流站满载和直流电压越限的技术问题。

以上是本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制方法的一个实施例，以下是本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制方法的另一个实施例。

请参阅图2和图5，本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制方法的另一个实施例，包括：

步骤201：构建仅计及有功功率平衡的多端柔性直流输电系统的状态空间模型，获取多端柔性直流输电系统的状态方程；

需要说明的是，以图5的四端柔性直流输电系统为例，构建仅计及有功功率平衡的多端柔性直流输电系统的状态空间模型，获取多端柔性直流输电系统的状态方程的过程如下：

其中，vsc1和vsc2采用下垂控制，vsc3和vsc4采用定功率控制。直流输电线路采用pi型等效电路，线路电流命名及方向已标明；

多端直流的电压和功率分配问题都只于系统的有功功率平衡有关，与无功功率无关，而精确地计算系统过电压水平需要了解整个系统的直流响应，因此只构建了仅计及有功功率平衡的状态空间模型；

采用下垂控制方式的换流站有如下关系：

uref-ui+(prefi-pi)/ki＝0(1)

其中uref是公共电压参考值；ui为为换流站i实际的直流电压；prefi是调度系统给定第i个换流站的功率定值；pi为第i个换流站的实际有功功率；ki为第i个换流站的下垂系数；idrefi是指第i个换流站的电流参考值；

考虑直流电网有不平衡功率时，换流站稳定点由(pi,ui)变为(pi′,ui′)，为了稳定全网直流电压，直流电压参考值由uref变为u＇ref，有：

u′ref-u′i+(prefi-pi′)/ki＝0(2)

联立公式(1)和(2)有：

u′ref-uref+δui+δpi/ki＝0(3)

δp为不平衡功率，可表示为：

对于直流电网，有不平衡功率导致的电压波动具有全网一致的特性，即δu≈δui，因此有：

可见，在保证不变的情况下，改变公共电压参考值uref可线性地改变直流电压水平，因此，可通过调节公共电压参考值uref来改善系统在不平衡功率下系统的过电压或低电压问题；

联立公式(3)和(4)可得：

由此可见，下垂系数k决定了分配到各下垂控制换流站的不平衡功率的大小，对于换流站过载问题，则主要通过改变下垂系数来进行调节；

记带“*”号的为标幺值变量，以下推导过程基于以下假设：1.所连的交流电网为强系统，故可忽略pll的影响；2.下垂控制器的电流内环具有一阶惯性环节的特性，即

其中，idi^*是换流站i的d轴电流，idrefi是相应d轴电流参考值，ti是电流内环d轴的时间常数；

同时，有以下标幺值功率平衡关系成立(适用于任何换流站，电压项有和)：

其中，为d轴电压，和为换流站i直流电压和直流电流；

下面介绍各个环节的动态模型：

对于下垂控制换流站i，有标幺值控制方程：

其中ai和bi是下垂控制器的比例和积分常数。引入中间变量yi使得，

联立公式(7)至(10)有：

对于定有功功率控制器中，有：

引入变量zi，使得：

联立公式(7)、(12)和(13)有：

在换流器节点，可将换流器等效电容和直流线路电容进行等值为ci，即：

其中cio为换流器i的子模块电容值，ni为子模块电平数，clij为线路ij的pi型等效电路等值电容；

换流站直流出口节点处数学模型可由下式表示：

其中，ibase是直流电流基准值，ubase是直流电压基准值，是线路i、j之间的实际电流标幺值；

此外，还有直线线路方程：

公式(12)至(17)描述整个多端柔性直流输电系统的动态过程，可将状态空间模型整理成以下状态方程的形式：

其中系数矩阵m、n由系统内、外环控制参数、换流器参数和直流线路参数确定，为固定参量；

方程左边为x的导数，x是系统的状态变量，包含直流侧电压、电流，即

h为输入变量，包括公共参考电压和各站功率参考指令，即h＝[uref,uref,pref1,pref2,pref3,pref4]^t，该指令值可通过调度系统获取。多端柔性直流输电系统状态的改变由输入变量决定，当输入变量发生变化时，引起这个系统状态变量x的变化，即直流侧将发生动态响应过程，而x的初值可由下式获取：

x0＝-inv(m)*n*h0(19)

综上所述，只要已知调度系统发令前的输入变量初值h0和发令后的输入变量终值h1，即可获取每个换流站直流侧的电压、电流和功率。

步骤202：对多端柔性直流输电系统的状态方程进行稳定性分析，计算下垂控制换流站的下垂系数k的取值范围，获得各个下垂控制换流站的下垂系数的最高限值；

需要说明的是，获得状态方程即可按照线性系统稳定性判据获得多端柔性直流输电系统稳定运行时下垂控制换流站下垂系数的取值范围，根据下垂系数的取值范围分别取各个下垂控制换流站的下垂系数的最高限值。

步骤203：通过预置方案对各个下垂控制换流站的下垂系数k进行调节，使各个下垂控制换流站的下垂系数k之和等于各个下垂控制换流站的下垂系数的最高限值中最小的最高限值；

需要说明的是，为了能够找到合适的下垂系数且不影响后续的调压过程，需增加一个下垂系数的约束条件，以图5的四端柔性直流输电系统为例：

其中，为下垂控制换流站vsc1和下垂控制换流站vsc2的下垂系数之和，min{k1max，k2max}和μ为下垂控制换流站vsc1和下垂控制换流站vsc2的下垂系数的最高限值中最小的最高限值；

预置调节方案可以有多种多样，如存在a、b、c三个下垂控制换流站，当a换流站的下垂系数k减去了预置增量a，则b换流站增加0.3a，c换流站增加0.7a，或b换流站增加0.4a，c换流站增加0.6a等多种预置方案，使得各个下垂控制换流站的下垂系数k之和始终等于下垂控制换流站的下垂系数的最高限值中最小的最高限值，保证当其中某个下垂控制换流站的下垂系数等于0时，其他下垂控制换流站的下垂系数超过其稳定范围。

步骤204：获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p^*(∞)，判断是否存在直流功率p^*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并返回执行步骤203，若否，则执行步骤204；

需要说明的是，由于其中满载的下垂控制换流站的下垂系数减去了预置增量a，则其余的下垂控制换流站的下垂系数需要根据步骤203的预置方案进行调节。

步骤205：将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算并记录多端柔性直流输电系统中所有下垂控制换流站的直流电压最大值umax0和直流电压最小值umin0；

步骤206：当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，执行步骤207，否则执行步骤208；

步骤207：用预置直流电压的最小限值vmin替代第二输入变量中的第一公共电压参考uref0值得到第四输入变量，根据第一输入变量和第四输入变量计算并记录对应的所有换流站的直流电压最大值umax2，并通过点(uref0，umax0)和点(vmin，umax2)确定公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系，建立第一预置公式计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制；

需要说明的是，改变公共电压参考值uref可以线性地改变系统电压水平(即可线性地改变系统最大值和最小值)，这为定量控制vsc-mtdc的直流电压提供了便利。

步骤208：当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值时，执行步骤209，否则执行步骤210；

步骤209：用预置直流电压的最大限值vmax替代第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0得到第五输入变量，根据第一输入变量和第五输入变量计算并记录对应的所有换流站的直流电压最小值umin2，并通过点(uref0，umin0)和点(vmax，umin2)确定公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系，建立第二预置公式计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最大限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制；

步骤210：第二公共电压参考值urefnew等于第一公共电压参考值uref0，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

需要说明的是，步骤205至步骤209是对各换流站的直流电压是否越限的判断，并根据是超过预置直流电压最大限值或超过预置直流电压最小限值对公共电压参考值进行对应的调整，改变公共电压参考值uref可以线性地改变系统电压水平(即可线性地改变系统最大值和最小值)；

其中，第一预置公式和第二预置公式具体为：

第一预置公式：

第二预置公式：

传统的下垂控制有以下缺点，第一，当系统功率发生较大不平衡时，直流侧电压大幅度变化，容易引起过电压或低电压；第二，未考虑实际的功率裕度，下垂控制站容易过载而切换为定功率运行，进而失去对系统潮流变化响应的能力；第三，所选的下垂系数没有考虑多端柔性直流输电系统稳定性的影响；

本控制方法通过判断调节后换流站的直流功率的绝对值是否大于或等于预置直流功率限值以判断是否发生满载情况，当发生满载时对应调节换流站的下垂系数避免满载情况的产生；

同时根据直流电压与预置直流电压的最大限值和最小限值进行比较判断是否发生直流电压越限，并根据判断结果及公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系相应调节公共电压参考值避免直流电压越限；

通过各下垂控制换流站调节后的下垂系数k和第三输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制，避免下垂控制换流站满载或者直流电压越限；

解决了现有的下垂控制方法无法同时解决下垂控制换流站满载和直流电压越限的技术问题。

以上是本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制方法的另一个实施例，以下是本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制装置的一个实施例。

请参阅图3，本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制装置的一个实施例，包括：

系数调节模块301，用于获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p^*(∞)，判断是否存在直流功率p^*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并再次触发系数调节模块301，若否，则触发电压计算模块302；

电压计算模块302，用于将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算并记录多端柔性直流输电系统中所有下垂控制换流站的直流电压最大值umax0和直流电压最小值umin0；

比较替换模块303，用于当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，或，当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值vmin时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最小限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，并将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

以上是本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制装置的一个实施例，以下是本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制装置的另一个实施例。

请参阅图4，本发明实施例提供的一种下垂控制换流站控制装置的另一个实施例，包括：

系数调节模块401，用于获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p^*(∞)，判断是否存在直流功率p^*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并再次触发系数调节模块401，若否，则触发电压计算模块402；

电压计算模块402，用于将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算并记录多端柔性直流输电系统中所有下垂控制换流站的直流电压最大值umax0和直流电压最小值umin0；

比较替换模块403，用于当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，或，当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值vmin时，根据公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最小限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，并将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

进一步地，系数调节模块401具体包括：

高限计算子模块4011，用于对多端柔性直流输电系统的状态方程进行稳定性分析，计算下垂控制换流站的下垂系数k的取值范围，获得各个下垂控制换流站的下垂系数的最高限值；

约束限制子模块4012，用于通过预置方案对各个下垂控制换流站的下垂系数k进行调节，使各个下垂控制换流站的下垂系数k之和等于各个下垂控制换流站的下垂系数的最高限值中最小的最高限值；

满载调节子模块4013，用于获取调度系统发令前的第一输入变量、调度系统发令后的第二输入变量和下垂控制换流站的下垂系数k，将第一输入变量、第二输入变量和下垂系数k代入多端柔性直流输电系统的状态方程计算调度系统发令后的下垂控制换流站的直流功率p*(∞)，判断是否存在直流功率p*(∞)的绝对值大于或等于预置直流功率限值，若是，则将对应的下垂控制换流站的下垂系数k减去预置增量a，并触发约束限制子模块4012，若否，则触发电压计算模块402。

进一步地，比较替换模块403具体包括：

高限比较子模块4031，用于当直流电压最大值umax0大于预置直流电压最大限值vmax时，触发高限替换子模块4032，否则触发低限比较子模块4033；

高限替换子模块4032，用于用预置直流电压的最小限值vmin替代第二输入变量中的第一公共电压参考uref0值得到第四输入变量，根据第一输入变量和第四输入变量计算并记录对应的所有换流站的直流电压最大值umax2，并通过点(uref0，umax0)和点(vmin，umax2)确定公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系，建立第一预置公式计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最大值umax1等于预置直流电压最大限值vmax时对应的第二公共电压参考值urefnew，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制；

低限比较子模块4033，用于当直流电压最小值umin0小于预置直流电压最小限值时，触发低限替换子模块4034，否则第二公共电压参考值urefnew等于第一公共电压参考值uref0，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制；

低限替换子模块4034，用于用预置直流电压的最大限值vmax替代第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0得到第五输入变量，根据第一输入变量和第五输入变量计算并记录对应的所有换流站的直流电压最小值umin2，并通过点(uref0，umin0)和点(vmax，umin2)确定公共参考电压与多端柔性直流输电系统直流电压的线性关系，建立第二预置公式计算当多端柔性直流输电系统新的直流电压最小值umin1等于预置直流电压最大限值vmin时对应的第二公共电压参考值urefnew，将第二公共电压参考值urefnew替换第二输入变量中的第一公共电压参考值uref0获得第三输入变量，并将第三输入变量取代第二输入变量对多端柔性直流输电系统进行控制。

进一步地，还包括方程构建模块400；

方程构建模块400，用于构建仅计及有功功率平衡的多端柔性直流输电系统的状态空间模型，获取多端柔性直流输电系统的状态方程。

进一步地，第一预置公式和第二预置公式具体为：

第一预置公式：

第二预置公式：

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，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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，模块的划分，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，例如多个模块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，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

集成的模块如果以软件功能模块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，本发明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)执行本发明各个实施例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(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。