一种直流送端暂态过电压抑制方法及相关装置与流程

本发明涉及一种直流送端暂态过电压抑制方法及相关装置，属于风电场群控制。

背景技术：

1、目前，大规模风电基地通过特高压直流外送凭借大容量、远距离输电的优势成为风电远距离输电的主要发展方向，然而，风电的随机性、波动性、间歇性给输电系统带来了更高的要求与挑战。当系统遭遇换相失败时，高比例风电接入带来的随机波动特性叠加在直流侧，加剧了直流系统的暂态波动。若未采取及时正确措施，则会出现连续换相失败现象，严重时系统直流闭锁，中断功率传输，对直流输电系统内部换流站与近区送端电网的电力电子设备的安全构成严重威胁，引发大规模风电场因暂态过电压连锁脱网事故。如何抑制风火打捆直流外送系统换相失败导致的送端电压越限成为了目前系统控制亟需解决的问题。

2、目前直流送端暂态过电压的抑制主要集中在直流系统侧，偏向于使用无功补偿装置进行过电压抑制，对于拥有大规模风电接入的直流外送系统，缺少对风机机组自身无功调节能力的利用。

技术实现思路

1、本发明提供了一种直流送端暂态过电压抑制方法及相关装置，解决了背景技术中披露的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种直流送端暂态过电压抑制方法，包括：

4、根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，若确定出风火打捆直流外送系统换相失败，对风电场接入电网等值模型进行潮流分析，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功；其中，风电场需提供的无功为风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功；

5、根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功；

6、根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制。

7、风火打捆直流外送系统的运行电气数据包括风火打捆直流外送系统的直流传输功率pd、逆变侧熄弧角γ、无功消耗量qd和直流母线电压ud；

8、根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，检测风火打捆直流外送系统是否换相失败，包括：

9、若且ud＜ud0，则确定风火打捆直流外送系统换相失败；其中，t为时间，γmin为逆变侧极限熄弧角，ud0为临界换相失败直流母线电压。

10、在检测到风火打捆直流外送系统换相失败之后、进行潮流分析之前，通过调整逆变侧直流电流指令，减少风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功。

11、计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功，公式为：

12、

13、其中，qdemand为风电场需提供的无功，ql为风电场并网点的无功输出，udc为直流母线电压，udem为直流母线电压指令值，k2为变压器的变压比，x为联络线电抗与变压器电抗之和，pw为并网风电场输出的总有功，pl为风电场并网点的有功，r为联络线电阻与变压器电阻之和。

14、根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功，包括：

15、根据风机超短期预测风速，计算风机的超短期有功预测值；

16、根据风机的超短期有功预测值，计算风机超短期无功容量上下限；

17、根据风机超短期无功容量上下限，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功。

18、风机的无功由网侧换流器提供，计算风机超短期无功容量上下限，公式为：

19、

20、其中，qimax为第i台风机超短期无功容量上限，qimin为第i台风机超短期无功容量下限，sg为网侧换流器的容量，pi,f为第i台风机的超短期有功预测值。

21、获得风电场各风机分配到的无功，公式为：

22、

23、其中，为第i台风机分配到的无功，δi为第i台风机的无功分配系数，qdemand为风电场需提供的无功，为第i台风机超短期无功最大预测值，n为风电场风机数量，为n台风机发出的无功最大值之和。

24、根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制，包括：

25、若风机当前风速未达到额定风速，控制风机进入无功补偿器模式，将风机整流器作为无功补偿器，进行直流送端暂态过电压抑制；

26、若风机无功补偿容量不能够满足其分配到的无功，控制风机进入有功削减模式，通过削减风机有功增加无功容量，进行直流送端暂态过电压抑制；

27、若风机无功补偿容量能够满足其分配到的无功指令，控制风机进入自适应下垂控制模式，通过与分配到的无功适配的无功下垂系数控制风机输出无功，进行直流送端暂态过电压抑制。

28、在有功削减模式中，风机根据优先级进行有功削减；其中，有功削减优先级根据以下公式确定：

29、

30、

31、其中，pi为第i个风机输出的有功功率，δpi为第i个风机一次有功削减量，si为第i个风机的额定容量，n为风机的数量，δqi为第i个风机有功削减后的无功容量增量，j为有功削减优先级最高的风机的编号。

32、与分配到的无功适配的无功下垂系数为：

33、

34、其中，为第i台风机t时刻的无功下垂系数，n为风电场风机数量，为第i台风机t时刻的最大无功容量，α为根据分配到的无功整定的系数。

35、一种直流送端暂态过电压抑制装置，包括：

36、无功需求模块，根据风火打捆直流外送系统的运行电气数据，若确定出风火打捆直流外送系统换相失败，对风电场接入电网等值模型进行潮流分析，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功；其中，风电场需提供的无功为风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功；

37、无功分配模块，根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功；

38、输出控制模块，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制。

39、一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行直流送端暂态过电压抑制方法。

40、一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行直流送端暂态过电压抑制方法的指令。

41、本发明所达到的有益效果：本发明在换相失败后，计算将风电场并网点电压控制在合理范围内的风电场需提供的无功，并对风电场需提供无功进行分配，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，抑制直流送端暂态过电压，充分发挥了风电在风火打捆直流外送系统中的无功调节能力。

技术特征：

1.一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，风火打捆直流外送系统的运行电气数据包括风火打捆直流外送系统的直流传输功率pd、逆变侧熄弧角γ、无功消耗量qd和直流母线电压ud；

3.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，在检测到风火打捆直流外送系统换相失败之后、进行潮流分析之前，通过调整逆变侧直流电流指令，减少风电场在风火打捆直流外送系统恢复阶段需提供的无功。

4.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，计算将风电场并网点电压控制在预设合理范围内的风电场需提供的无功，公式为：

5.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，根据风机超短期预测风速，对风电场需提供的无功进行分配，获得风电场各风机分配到的无功，包括：

6.根据权利要求5所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，风机的无功由网侧换流器提供，计算风机超短期无功容量上下限，公式为：

7.根据权利要求5所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，获得风电场各风机分配到的无功，公式为：

8.根据权利要求1所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，进行直流送端暂态过电压抑制，包括：

9.根据权利要求8所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，在有功削减模式中，风机根据优先级进行有功削减；其中，有功削减优先级根据以下公式确定：

10.根据权利要求8所述的一种直流送端暂态过电压抑制方法，其特征在于，与分配到的无功适配的无功下垂系数为：

11.一种直流送端暂态过电压抑制装置，其特征在于，包括：

12.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至10所述的方法中的任一方法。

13.一种计算设备，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种直流送端暂态过电压抑制方法及相关装置，本发明在换相失败后，计算将风电场并网点电压控制在合理范围内的风电场需提供的无功，并对风电场需提供无功进行分配，根据风机当前风速和分配到的无功更改风机的工作模式，通过有功削减控制风机无功输出，发挥风电在风火打捆直流外送系统中的功率调节作用，抑制直流送端暂态过电压。

技术研发人员：赵玉林,郑亮,熊浩,万芳茹,李步新,杨丽,丁超杰,谢丽军,王余阳,石璐姗,李蓝青,黄曲粲,王博仑,宋东阔,李言,吴小潇,庄锁,李晨,秦天
受保护的技术使用者：国网电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13