本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种柔性直流输电系统的下垂控制方法及装置。
背景技术：
与传统直流输电相比，基于电压源换流器的新一代柔性直流输电具有控制能力强、响应速度快、有功无功解耦输出等优点，且不受交流电网短路容量限制，适合向无源系统送电，并具备组成直流电网的条件，因此受到国内外的高度关注，成为电气工程领域的研究热点，该技术在电网异步互联方面的应用也得到了广泛认可。
下垂控制无需通讯，控制结构简单，具有可扩展性好等优势，因而更适合用于多端柔性直流系统的控制。
现有的下垂控制中，内环电流控制中的参考电流由直流电压和传输功率共同决定，如下式所示：
idref＝(kp+ki/s)[(udcref-udc)+kd(pref-p)]；
这种简单的功率-电压下垂控制中传输功率参考值为恒定的参考值，不具备频率支援的能力，当交流电网发生频率扰动时，不具备自动直接调节交流电网频率、直流电压的能力，导致了可能造成直流电压因偏离额定值太大，中断柔性直流输电系统的正常工作的技术问题。
技术实现要素：
本发明提供了一种柔性直流输电系统的下垂控制方法及装置，用于解决现有的下垂控制中，内环电流控制中的参考电流由直流电压和传输功率共同决定，这种简单的功率-电压下垂控制中传输功率参考值为恒定的参考值，不具备频率支援的能力，当交流电网发生频率扰动时，不具备自动直接调节交流电网频率、直流电压的能力，导致的可能造成直流电压因偏离额定值太大，中断柔性直流输电系统的正常工作的技术问题。
本发明提供的一种柔性直流输电系统的下垂控制方法，包括：
s1：在一个下垂控制周期内获取到有源交流网络相连的换流站的直流电压、有功功率和交流频率；
s2：确定当直流电压为额定值时对应的换流站输出功率为功率参考值；
s3：确定所述直流电压的电压上限值和电压下限值，根据所述电压上限值和电压下限值判断所述直流电压是否在电压限值范围内，若所述直流电压是在电压限值范围内，则执行步骤s4，若否，则执行步骤s5；
s4：计算所述有功功率的时间变化微分值，若所述时间变化微分值小于或等于第一预设值，则跳转至步骤s6，若所述时间变化微分值大于第一预设值，则跳转至步骤s7；
s5：确定与所述直流电压对应的换流站输出功率为新的功率参考值，并执行步骤s8；
s6：确定当前下垂控制周期内的所述输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值，并跳转至步骤s8；
s7：确定上一下垂控制周期内的所述输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值；
s8：确定所述参与下垂控制计算的功率参考值为换流站的直流电压-有功功率特性调节曲线的新功率参考值。
优选地，步骤s1之后，步骤s2之前还包括：
s11：通过滤波器去除所述直流电压、所述有功功率和所述交流频率中的高频s波动成分。
优选地，所述计算所述有功功率的时间变化微分值具体包括：
确定采样步长δt，t时刻对应的有功功率为p(n)，t+(m+i)δt时刻对应的有功功率为p(n+m+i)，t+iδt时刻对应的有功功率为p(n+i)，其中，m为一个下垂控制周期内的采样点数，n、m为整数；
根据第一预设公式计算所述有功功率的时间变化微分值，所述第一预设公式具体为：
优选地，所述步骤s8之后还包括：
s9：当进入一个下垂控制周期时，跳转至步骤s1。
本发明提供的一种柔性直流输电系统的下垂控制装置，包括：
第一获取模块，用于在一个下垂控制周期内获取到有源交流网络相连的换流站的直流电压、有功功率和交流频率；
第一确定模块，用于确定当直流电压为额定值时对应的换流站输出功率为功率参考值；
第二确定模块，用于确定所述直流电压的电压上限值和电压下限值；
第一判断模块，用于根据所述电压上限值和电压下限值判断所述直流电压是否在电压限值范围内，若所述直流电压是在电压限值范围内，则触发第一计算模块，若否，则触发第三确定模块；
第一计算模块，用于计算所述有功功率的时间变化微分值，若所述时间变化微分值小于或等于第一预设值，则触发第四确定模块，若所述时间变化微分值大于第一预设值，则触发第五确定模块；
第三确定模块，用于确定与所述直流电压对应的换流站输出功率为新的功率参考值，并触发第六确定模块；
第四确定模块，用于确定当前下垂控制周期内的所述输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值，并触发第六确定模块；
第五确定模块，用于确定上一下垂控制周期内的所述输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值；
第六确定模块，用于确定所述参与下垂控制计算的功率参考值为换流站的直流电压-有功功率特性调节曲线的新功率参考值。
优选地，还包括：
第一滤波模块，用于通过滤波器去除所述直流电压、所述有功功率和所述交流频率中的高频波动成分。
优选地，第一计算模块具体用于：
确定采样步长δt，t时刻对应的有功功率为p(n)，t+(m+i)δt时刻对应的有功功率为p(n+m+i)，t+iδt时刻对应的有功功率为p(n+i)，其中，m为一个下垂控制周期内的采样点数，n、m为整数；
根据第一预设公式计算所述有功功率的时间变化微分值，所述第一预设公式具体为：
若所述时间变化微分值小于或等于第一预设值，则触发第四确定模块，若所述时间变化微分值大于第一预设值，则触发第五确定模块。
优选地，还包括：
第一触发模块，用于当进入一个下垂控制周期时，触发所述第一获取模块。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种柔性直流输电系统的下垂控制方法，包括：s1：在一个下垂控制周期内获取到有源交流网络相连的换流站的直流电压、有功功率和交流频率；s2：确定当直流电压为额定值时对应的换流站输出功率为功率参考值；s3：确定所述直流电压的电压上限值和电压下限值，根据所述电压上限值和电压下限值判断所述直流电压是否在电压限值范围内，若所述直流电压是在电压限值范围内，则执行步骤s4，若否，则执行步骤s5；s4：计算所述有功功率的时间变化微分值，若所述时间变化微分值小于或等于第一预设值，则跳转至步骤s6，若所述时间变化微分值大于第一预设值，则跳转至步骤s7；s5：确定与所述直流电压对应的换流站输出功率为新的功率参考值，并执行步骤s8；s6：确定当前下垂控制周期内的所述输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值；s7：确定上一下垂控制周期内的所述输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值；s8：确定所述参与下垂控制计算的功率参考值为换流站的直流电压-有功功率特性调节曲线的新功率参考值。
本发明中，在保证直流电压控制在允许的运行范围内，且当扰动后达到新的稳定状态时，可将换流站直流电压恢复至额定值，确定了的换流站的直流电压-有功功率特性调节曲线的新功率参考值，可以使得功率-电压下垂控制中的传输功率值得到适时的更新，进而保证了柔性直流输电系统的安全可靠运行，解决了现有的下垂控制中，内环电流控制中的参考电流由直流电压和传输功率共同决定，这种简单的功率-电压下垂控制中传输功率参考值为恒定的参考值，不具备频率支援的能力，当交流电网发生频率扰动时，不具备自动直接调节交流电网频率、直流电压的能力，导致的可能造成直流电压因偏离额定值太大，中断柔性直流输电系统的正常工作的技术问题。
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为本发明提供的一种柔性直流输电系统的下垂控制方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种柔性直流输电系统的下垂控制方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的一种柔性直流输电系统的下垂控制装置的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的一种柔性直流输电系统的下垂控制装置的一个实施例的下垂控制示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种柔性直流输电系统的下垂控制方法及装置，解决了现有的下垂控制中，内环电流控制中的参考电流由直流电压和传输功率共同决定，这种简单的功率-电压下垂控制中传输功率参考值为恒定的参考值，不具备频率支援的能力，当交流电网发生频率扰动时，不具备自动直接调节交流电网频率、直流电压的能力，导致的可能造成直流电压因偏离额定值太大，中断柔性直流输电系统的正常工作的技术问题。
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，本发明实施例提供了一种柔性直流输电系统的下垂控制方法的一个实施例，包括：
s101：在一个下垂控制周期内获取到有源交流网络相连的换流站的直流电压、有功功率和交流频率；
s102：确定当直流电压为额定值时对应的换流站输出功率为功率参考值；
s103：确定直流电压的电压上限值和电压下限值，根据电压上限值和电压下限值判断直流电压是否在电压限值范围内，若直流电压是在电压限值范围内，则执行步骤s104，若否，则执行步骤s105；
需要说明的是，所述直流电压是在电压限值范围内可以具体为：换流站的直流电压大于电压上限值或者小于电压下限值。
s104：计算有功功率的时间变化微分值，若时间变化微分值小于或等于第一预设值，则跳转至步骤s106，若时间变化微分值大于第一预设值，则跳转至步骤s107；
需要说明的是，采用计算时间变化微分值是否等于0可以来判断换流站的有功功率是否达到稳态值，在实施实施过程中，当有功功率取值范围在0至0.1pu/s之间即可判断功率达到稳态值；
s105：确定与直流电压对应的换流站输出功率为新的功率参考值，并执行步骤s108；
s106：确定当前下垂控制周期内的输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值，并跳转至步骤s108；
s107：确定上一下垂控制周期内的输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值；
若有功功率达到稳态值，则将当前控制周期内的换流站实际输出功率设定为参与常规下垂控制计算的功率参考值；若未达到稳态值，则功率参考值保持前一控制周期的值；
s108：确定参与下垂控制计算的功率参考值为换流站的直流电压-有功功率特性调节曲线的新功率参考值。
在实际实施过程中，得到了参与常规下垂控制计算的新功率参考值，可将该计算结果送入常规的具有频率调节能力的下垂控制中，相当于引入了功率参考值自适应控制环节，计算得到参考电流，将该参考电流送入换流站的内环电流控制器，计算出需要的驱动脉冲，至此，本次控制周期结束，等待下一个采样周期的到来，请参考图4，图4为引入了功率参考值自适应控制环节的具有频率调节能力的下垂控制示意图。
本发明实施例中，在保证直流电压控制在允许的运行范围内，且当扰动后达到新的稳定状态时，可将换流站直流电压恢复至额定值，确定了的换流站的直流电压-有功功率特性调节曲线的新功率参考值，可以使得功率-电压下垂控制中的传输功率值得到适时的更新，进而保证了柔性直流输电系统的安全可靠运行，解决了现有的下垂控制中，内环电流控制中的参考电流由直流电压和传输功率共同决定，这种简单的功率-电压下垂控制中传输功率参考值为恒定的参考值，不具备频率支援的能力，当交流电网发生频率扰动时，不具备自动直接调节交流电网频率、直流电压的能力，导致的可能造成直流电压因偏离额定值太大，中断柔性直流输电系统的正常工作的技术问题。
以上是对一种柔性直流输电系统的下垂控制方法的一个实施例进行的描述，下面将对一种柔性直流输电系统的下垂控制方法的另一个实施例进行详细的描述。
参照图2，本发明提供的一种柔性直流输电系统的下垂控制方法的另一个实施例，包括：
s201：在一个下垂控制周期内获取到有源交流网络相连的换流站的直流电压、有功功率和交流频率；
s202：通过滤波器去除直流电压、有功功率和交流频率中的高频波动成分；s
s203：确定当直流电压为额定值时对应的换流站输出功率为功率参考值；
s204：确定直流电压的电压上限值和电压下限值，根据电压上限值和电压下限值判断直流电压是否在电压限值范围内，若直流电压是在电压限值范围内，则执行步骤s205，若否，则执行步骤s208；
s205：确定采样步长δt，t时刻对应的有功功率为p(n)，t+(m+i)δt时刻对应的有功功率为p(n+m+i)，t+iδt时刻对应的有功功率为p(n+i)，其中，m为一个下垂控制周期内的采样点数，n、m为整数；
s206：根据第一预设公式计算有功功率的时间变化微分值，第一预设公式具体为：
s207：若时间变化微分值小于或等于第一预设值，则跳转至步骤s210；
s208：若时间变化微分值大于第一预设值，则跳转至步骤s211；
s209：确定与直流电压对应的换流站输出功率为新的功率参考值，并执行步骤s212；
s210：确定当前下垂控制周期内的输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值，并跳转至步骤s212；
s211：确定上一下垂控制周期内的输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值；
s212：确定参与下垂控制计算的功率参考值为换流站的直流电压-有功功率特性调节曲线的新功率参考值；
s213：当进入一个下垂控制周期时，跳转至步骤s201。
以上是对一种柔性直流输电系统的下垂控制方法的另一个实施例进行的描述，下面将对一种柔性直流输电系统的下垂控制装置的一个实施例进行描述。
参照图3，本发明提供的一种柔性直流输电系统的下垂控制装置的一个实施例，包括：
第一获取模块301，用于在一个下垂控制周期内获取到有源交流网络相连的换流站的直流电压、有功功率和交流频率；
第一滤波模块302，用于通过滤波器去除直流电压、有功功率和交流频率中的高频波动成分；
第一确定模块303，用于确定当直流电压为额定值时对应的换流站输出功率为功率参考值；
第二确定模块304，用于确定直流电压的电压上限值和电压下限值；
第一判断模块305，用于根据电压上限值和电压下限值判断直流电压是否在电压限值范围内，若直流电压是在电压限值范围内，则触发第一计算模块306，若否，则触发第三确定模块307；
第一计算模块306，用于确定采样步长δt，t时刻对应的有功功率为p(n)，t+(m+i)δt时刻对应的有功功率为p(n+m+i)，t+iδt时刻对应的有功功率为p(n+i)，其中，m为一个下垂控制周期内的采样点数，n、m为整数；
根据第一预设公式计算有功功率的时间变化微分值，第一预设公式具体为：
若时间变化微分值小于或等于第一预设值，则触发第四确定模块308，若时间变化微分值大于第一预设值，则触发第五确定模块309；
第三确定模块307，用于确定与直流电压对应的换流站输出功率为新的功率参考值，并触发第六确定模块310；
第四确定模块308，用于确定当前下垂控制周期内的输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值，并触发第六确定模块310；
第五确定模块309，用于确定上一下垂控制周期内的输出功率为参与下垂控制计算的功率参考值；
第六确定模块310，用于确定参与下垂控制计算的功率参考值为换流站的直流电压-有功功率特性调节曲线的新功率参考值；
第一触发模块311，用于当进入一个下垂控制周期时，触发第一获取模块301。
本实施例中的具体实施方式已在上述实施例中说明，这里不再赘述。
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，系统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，所揭露的模块和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的模块实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，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。
所述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。
以上所述，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。