一种多端柔性直流输电系统运行点的快速计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气领域，尤其涉及一种用于多端柔性直流输电系统运行点的快速计 算方法。
【背景技术】
[0002] 在化石能源供应紧张和环境污染日益加剧的多重压力下，风能等可再生能源发电 得以迅速地发展，尤其是大规模近海风电场的开发已经成为了国际上风能利用的大趋势。 然而，由于海上风电场远离海岸，且海边的电网大多为网架末端，海边电网较为虚弱，因此， 海上风电并网对所连接的电网稳定性和电能质量等产生了很大的影响。同时，对于海上孤 岛和钻井平台等无源网络，由于交流电缆受过大容性电流的限制，无法实现这些无源网络 的远距离供电。
[0003] 基于以上两种因素，多端柔性直流输电方式成为了海上风电场和海上无源网络并 网的最佳方式，因此其相关研宄受到了广泛的关注。为了实现多端柔性直流输电系统的实 时、快速调度和控制，必须有一种能够快速、准确地计算多端柔性直流输电系统运行点的方 法。
[0004] 为了保证多端柔性直流输电系统的实时、快速调度，急切需要开发一种多端柔性 直流输电系统运行点的快速计算方法。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种多端柔性直流输电系统运行点的 快速计算方法，通过少量的交流电网信息快速实时地计算多端柔性直流输电系统的运行 点。本发明提供了不同类型换流站在不同控制模式下的特性方程，提出了一种多端柔性直 流输电系统运行点的快速计算方法，并给出了该计算方法的实现流程和实施方案。
[0006] 为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
[0007] -种多端柔性直流输电系统，包括调度运行中心控制系统，所述调度运行中心 控制系统通过通信网络与至少一个换流站的控制系统通讯，所述调度运行中心控制系统 包括前置数据服务器、数据服务器、应用程序服务器、SCADA服务器及至少一个工作站， 所述换流站的控制系统包括换流站控制器，所述换流站控制器通过换流站的局域网分别 与站GPS时钟、开关量信息采集模块、交流电压信息采集模块及交流频率信息采集模块。 SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。
[0008] -种多端柔性直流输电系统运行点的快速计算方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤一：建立不同类型换流站在不同控制模式下的特性方程；
[0010] 步骤二：各个换流站通过其数据采集终端实时采集数据，柔性直流输电系统的 SCADA系统数据库中存储直流线路参数；根据换流站实时采集的状态量信息和直流线路参 数，确定当前直流网络的拓扑结构和连接方式，构建直流网络的导纳矩阵；
[0011] 步骤三：将各换流站的控制模式均初始化为正常控制模式；
[0012] 步骤四：各换流站在正常控制模式下的特性方程作为追加方程，并结合直流网络 的导纳矩阵，构建出带求解的方程组，并利用迭代法予以求解；若解有效，则该解即为多端 柔性直流输电系统当前的运行点，若解无效，则需要对控制模式进行修正，对控制模式修正 后，重新组合换流站的特性方程，从而构建新的方程组，并求解和判断解的有效性，直至找 到有效解，即为当前的运行点。
[0013] 所述步骤一中，换流站的类型分为定直流电压控制换流站、辅助直流电压控制换 流站、定有功功率控制换流站、带故障控制的定有功功率控制换流站、风电场换流站和带故 障控制的风电场换流站。
[0014] 所述定直流电压控制换流站的控制模式分为：直流电压控制模式、整流限流模式 和逆变限流模式，整流限流模式和逆变限流模式均为换流站的有功电流限流模式。
[0015] 所述辅助直流电压控制换流站的控制模式分为：电压下降控制模式、整流限流模 式和逆变限流模式。
[0016] 所述定有功功率控制换流站的控制模式分为：有功功率控制模式、整流限流模式 和逆变限流模式。
[0017] 所述带故障控制的定有功功率控制换流站的控制模式分为：定有功功率控制模 式、整流下降控制模式、逆变下降控制模式、整流限流模式和逆变限流模式。
[0018] 所述风电场换流站的控制模式分为：有功频率下降控制模式和整流限流模式。
[0019] 所述带故障控制的风电场换流站控制模式分为：有功频率下降控制模式、电压下 降控制模式和整流限流模式。
[0020] 所述步骤二中，实时采集数据包括换流站的开关量、交流侧电压、风电场换流站的 频率以及GPS时间信息。
[0021] 所述不同类型换流站在不同控制模式下的特性方程具体为：给出不同类型换流站 在不同控制模式下直流电压和直流电流的关系式，并给出了两个状态量在不同类型换流站 不同控制模式下的范围。
[0022] 所述步骤三中，将各换流站的控制模式均初始化为正常控制模式，具体为：定直 流电压控制换流站、辅助直流电压控制换流站分别采用直流电压控制模式、电压下降控制 模式，定有功功率控制换流站和带故障控制的定有功功率控制换流站处于有功功率控制模 式，风电场换流站和带故障控制的风电场换流站处于有功频率下降控制模式。
[0023] 所述步骤四中，解的有效性在判别时，如果所有换流站的状态量均在相应模式的 范围内，则解有效，即为当前的运行点；如果任意一个或多个换流站的至少一个状态量未处 于换流站相应控制模式的范围内时，解无效，则需要对控制模式进行修正，对控制模式修正 后，重新组合换流站的特性方程，从而构建新的方程组，并求解和判断解的有效性，直至找 到有效解，即为当前的运行点。
[0024] 所述步骤四中，对控制模式进行修正时，通过遍历当前方程组的解，确定越限换流 站的越限变量，先后通过状态量优先级表和换流站优先级表确定待修正换流站的待修正换 流站状态量，对根据换流站相应的控制模式和待修正状态量的越限情况，修正换流站的控 制模式。
[0025] 所述步骤四中，控制模式修正的详细的流程如下：
[0026] a.遍历当前方程组的解，判断所有换流站的直流电压Ud。和直流电流Id。，找出所有 越限的ud。和Id。;越限是指超出该换流站在相应控制模式下限定的状态量范围；
[0027] b.根据状态量优先级表和所有越限的状态量，确定作为修正依据的状态量类型， 即为待修正状态量类型；状态量优先级表用于确定直流电压和直流电流的优先级系数；
[0028] c.根据换流站优先级表和所有待修正状态量类型越限的换流站，确定待修正的换 流站；换流站优先级表用于确定不同类型换流站的优先级系数；
[0029] d.根据待修正换流站的控制模式和待修正状态量的越限的变量，修正该换流站的 控制模式。若待修正状态量超出当前控制模式的范围，进入相邻控制模式的范围，则修正为 其相邻控制模式。
[0030] 本发明完成了一种用于快速计算多端柔性直流输电系统运行点的计算方法，推导 了不同类型换流站在不同控制模式下的特性方程，提出了稳态运行点的快速计算流程，建 立了基于控制模式优先级表法的控制模式修正方法，并最终提出了该运行计算方法的实施 方案。本发明是通过少量的交流电网实时信息可以快速、实时地计算多端柔性直流输电系 统的运行点，为多端柔性直流输电系统的调度与决策提供可靠的参考。
[0031] 本发明的有益效果：
[0032] 1.用于快速、实时地计算多端柔性直流输电系统运行点。