一种并联三端直流输电系统FLC功率协调方法及装置与流程

一种并联三端直流输电系统flc功率协调方法及装置
技术领域
1.本发明涉及直流输电系统相关技术领域，尤其涉及一种并联三端直流输电系统flc功率协调方法及装置。


背景技术：

2.频率限制控制(frequency limit control，以下简称flc)的功能是通过调节直流输电系统的有功功率来影响其接入的交流系统的频率,从而稳定交流系统的频率。直流输电系统flc动作之后，需要将flc动作产生的调节量叠加到直流电流参考值上，以调节直流输电系统的直流功率。
3.现有技术中，两端直流输电系统flc功率协调的方法通常为：
4.本站flc动作产生的功率调节量p
ref_flc
除以直流线路电压，得到本站flc动作产生的电流调节量i
ref_flc
；
5.本站的电流调节量i
ref_flc
通过直流系统的站间通信传送到另一站；
6.本站的电流调节量i
ref_flc
与对站的电流调节量i
ref_flc_os
相加得到i
ref_ac
，然后叠加到本站直流电流参考值i
ref_dc
上，得到直流电流参考值i
ref_ac+dc
，参与到后续的直流电流参考值计算中。
7.并联三端直流输电系统是指由三个换流站通过并联方式构成的直流输电系统，其系统构成如图1、图2所示，可两端运行也可三端运行，三端运行状态包括二送一模式，即三端直流输电系统中两端送电一端受电，如图1所示，以及一送二模式，即三端直流输电系统中一端送电两端受电，如图2所示。而上述两端直流输电系统flc功率协调的方法只适用于两端运行工况，对于三端运行工况，需要由特殊的功率协调方法来实现flc动作后功率的分配问题。


技术实现要素：

8.基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种并联三端直流输电系统flc功率协调方法及装置，以解决并联三端直流输电系统flc动作后功率的协调问题，保证直流系统的响应正确，且对交流系统起到一定的调节作用。
9.为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种并联三端直流输电系统flc功率协调方法，包括步骤：
10.获取flc动作端本端flc动作产生的电流调节量；
11.对所述电流调节量进行限幅，以得到限幅的电流上限值和电流下限值；
12.基于所述电流上限值和电流下限值，根据协调策略获取直流输电系统三端各自的电流调节量；
13.将调节后所得三端各自的电流调节量分别叠加到三端各自的预设直流电流参考值上，以得到最终电流参考值。
14.进一步的，所述本端flc动作产生的电流调节量i
ref_flc
通过下式计算：
15.i
ref_flc
＝p
ref_flc
/u
dc
16.其中，p
ref_flc
为本端flc动作产生的功率调节量，u
dc
为直流线路电压。
17.进一步的，所述并联三端直流输电系统，包括a、b、c三端；通过对a、b两端的功率进行调节，c端的功率自动进行分配，以实现功率协调。
18.进一步的，所述并联三端直流输电系统运行于a、b两端送电，c端一端受电的模式下时，各端的电流上限值和电流下限值分别为：
19.u
_lim_a
＝min{(i
max_a-i
ref_a
),(i
max_c-i
ref_c
)}
20.d
_lim_a
＝0.1-i
ref_a
21.u
_lim_b
＝min{(i
max_c-i
ref_c
),(i
max_b-i
ref_b
)}
22.d
_lim_b
＝0.1-i
ref_b
23.u
_lim_c
＝min{(i
max_c-i
ref_c
),(i
max_a-i
ref_a
)+(i
max_b-i
ref_b
)}
24.d
_lim_c
＝0.2-i
ref_c
25.其中，u
_lim_a
、u
_lim_b
、u
_lim_c
分别为a、b、c三端限幅的电流上限值，d
_lim_a
、d
_lim_b
、d
_lim_c
分别为a、b、c三端限幅的电流下限值，i
max_a
、i
max_b
、i
max_c
分别为a、b、c三端直流电流最大值，i
ref_a
、i
ref_b
、i
ref_c
分别为a、b、c三端直流电流参考值。
26.进一步的，所述基于电流上限值和电流下限值，根据协调策略获取直流输电系统三端各自的电流调节量，包括：
27.当满足
28.i
ref_flc_c
》0，或
29.i
ref_flc_c
《0且i
act_b
《0.12时，
30.i
ref_ac_a
＝i
ref_flc_c
+(i
ref_b-0.1)；
31.否则，
32.i
ref_ac_a
＝0
33.其中，i
ref_flc_c
为c端flc动作产生的电流调节量，i
act_b
为b端直流电流实际值，i
ref_ac_a
为a端的电流调节量。
34.进一步的，所述基于电流上限值和电流下限值，根据协调策略获取直流输电系统三端各自的电流调节量，包括：
35.当满足
36.i
ref_flc_c
》0且i
max_a
《i
act_a
时，
37.i
ref_ac_b
＝i
ref_flc_c-(i
max_a-i
ref_a
)；
38.当满足
39.i
ref_flc_c
《0时，
40.i
ref_ac_b
＝i
ref_flc_c
；
41.其他情况下,
42.i
ref_ac_b
＝0
43.其中，i
ref_flc_c
为c端flc动作产生的电流调节量，i
act_a
为a端直流电流实际值，i
ref_ac_b
为b端的电流调节量。
44.进一步的，所述并联三端直流输电系统运行于a端一端送电，b、c两端受电的模式下时，各端的电流上限值和电流下限值分别为：
45.u
_lim_a
＝min{(i
max_a-i
ref_a
),(i
max_b-i
ref_b
)+(i
max_c-i
ref_c
)}
46.d
_lim_a
＝0.2-i
ref_a
47.u
_lim_b
＝min{(i
max_a-i
ref_a
),(i
max_b-i
ref_b
)}
48.d
_lim_b
＝0.1-i
ref_b
49.u
_lim_c
＝min{(i
max_a-i
ref_a
),(i
max_c-i
ref_c
)}
50.d
_lim_c
＝0.1-i
ref_c
51.其中，u
_lim_a
、u
_lim_b
、u
_lim_c
分别为a、b、c三端限幅的电流上限值，d
_lim_a
、d
_lim_b
、d
_lim_c
分别为a、b、c三端限幅的电流下限值，i
max_a
、i
max_b
、i
max_c
分别为a、b、c三端直流电流最大值，i
ref_a
、i
ref_b
、i
ref_c
分别为a、b、c三端直流电流参考值。
52.进一步的，所述基于电流上限值和电流下限值，根据协调策略获取直流输电系统三端各自的电流调节量，包括：
53.i
ref_ac_a
＝i
ref_flc_b
+i
ref_flc_c
；
54.其中，i
ref_flc_b
、i
ref_flc_c
为b、c端flc动作产生的电流调节量，i
ref_ac_a
为a端的电流调节量。
55.进一步的，所述基于电流上限值和电流下限值，根据协调策略获取直流输电系统三端各自的电流调节量，包括：
56.当满足
57.i
max_a
》0且i
act_a-i
ref_b
》i
max_c
时，
58.i
ref_ac_b
＝i
ref_flc_a-(i
max_c-i
ref_c
)；
59.当满足
60.i
ref_flc_a
《0时，
61.i
ref_ac_b
＝i
ref_flc_a
；
62.其他情况下,
63.i
ref_ac_b
＝0；
64.其中，i
ref_flc_a
为a端flc动作产生的电流调节量，i
act_a
为a端直流电流实际值，i
ref_ac_b
为b端的电流调节量。
65.根据本发明的另一个方面，提供了一种并联三端直流输电系统flc功率协调装置，包括转换模块、限幅模块、电流调节量获取模块、协调模块；其中，
66.所述转换模块，获取flc动作端本端flc动作产生的电流调节量；
67.所述限幅模块，对所述电流调节量进行限幅，以得到限幅的电流上限值和电流下限值；
68.所述电流调节量获取模块，基于所述电流上限值和电流下限值，根据协调策略获取直流输电系统三端各自的电流调节量；
69.所述协调模块，将调节后所得三端各自的电流调节量分别叠加到三端各自的预设直流电流参考值上，以得到最终电流参考值。
70.综上所述，本发明提供了一种并联三端直流输电系统flc功率协调方法装置，通过对flc动作端产生的电流调节量进行转换、限幅以及协调，并且对于两端送电一端受电和一端送电两端受电的情况进行了区分处理，从而获得flc功率协调量，解决了并联三端直流输电系统flc动作后功率的协调问题，提高了直流系统响应的正确性，并且能够稳定其接入的
交流系统的频率，对交流系统起到一定的调节作用。
附图说明
71.图1是两端送电一端受电模式下并联三端直流输电系统示意图；
72.图2是一端送电两端受电模式下并联三端直流输电系统示意图；
73.图3是本发明并联三端直流输电系统的flc功率协调过程的框图；
74.图4是本发明并联三端直流输电系统的flc功率协调方法的流程图；
75.图5是本发明并联三端直流输电系统的flc功率协调装置的构成框图。
具体实施方式
76.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。
77.下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种并联三端直流输电系统flc功率协调方法，该方法通过转换环节、限幅环节和协调环节，实现并联三端直流输电系统的flc功率协调，其协调过程的框图如图3所示。该协调方法的流程图如图4所示，包括步骤：
78.获取flc动作端本端flc动作产生的电流调节量i
ref_flc
，该电流调节量i
ref_flc
可以通过下式进行计算：
79.i
ref_flc
＝p
ref_flc
/u
dc
80.其中，该并联三端直流输电系统，可以包括a、b、c三端；通过对a、b两端的功率进行调节，c端的功率自动进行分配，以实现功率协调。
81.根据上述计算电流调节量i
ref_flc
的步骤，即在转换环节中，三端各自flc动作产生的功率调节量p
ref_flc_a
、p
ref_flc_b
、p
ref_flc_c
，分别除以直流线路电压可以得到三端各自flc动作产生的电流调节量i
ref_flc_a
、i
ref_flc_b
、i
ref_flc_c
。
82.为了保证flc动作后不会出现过调节的情况，三端各自flc动作产生的电流调节量需经过限幅环节，限幅环节可以通过如下步骤实施：对所述电流调节量i
ref_flc
进行限幅，以得到限幅的电流上限值和电流下限值。在限幅环节中，当电流调节量i
ref_flc
不超过上限值和下限值限定的范围时，保持电流调节量i
ref_flc
不变，当超出范围时，将电流调节量调整为电流上限值或电流下限值。该步骤可以分为两种情况：
83.当并联三端直流输电系统运行于a、b两端送电，c端一端受电的模式下时，各端的电流上限值和电流下限值分别为：
84.u
_lim_a
＝min{(i
max_a-i
ref_a
),(i
max_c-i
ref_c
)}
85.d
_lim_a
＝0.1-i
ref_a
86.u
_lim_b
＝min{(i
max_c-i
ref_c
),(i
max_b-i
ref_b
)}
87.d
_lim_b
＝0.1-i
ref_b
88.u
_lim_c
＝min{(i
max_c-i
ref_c
),(i
max_a-i
ref_a
)+(i
max_b-i
ref_b
)}
89.d
_lim_c
＝0.2-i
ref_c
90.当并联三端直流输电系统运行于a端一端送电，b、c两端受电的模式下时，各端的电流上限值和电流下限值分别为：
91.u
_lim_a
＝min{(i
max_a-i
ref_a
),(i
max_b-i
ref_b
)+(i
max_c-i
ref_c
)}
92.d
_lim_a
＝0.2-i
ref_a
93.u
_lim_b
＝min{(i
max_a-i
ref_a
),(i
max_b-i
ref_b
)}
94.d
_lim_b
＝0.1-i
ref_b
95.u
_lim_c
＝min{(i
max_a-i
ref_a
),(i
max_c-i
ref_c
)}
96.d
_lim_c
＝0.1-i
ref_c
。
97.为了调节三端之间的功率，协调环节需要遵循一定的协调原则。
98.在a、b两端送电c端一端受电的模式下：一个送端flc动作时，c端配合调整，不影响另外一个送端的功率。唯一的受端c端flc动作时，flc升功率时，优先升a端功率，不够再升b端功率；flc降功率时，优先降b端功率，不够再降a端功率。
99.在a端一端送电b、c两端受电的模式下：唯一的送端a端flc动作时，flc升功率时，优先升c端功率，不够再升b端功率；flc降功率时，优先降b端功率，不够再降c端功率。一个受端flc动作时，a端配合调整，不影响另外一个受端的功率。
100.而不论两端送电一端受电模式还是一端送电两端受电模式，始终都是a端和b端控功率(电流)，c端控电压，三端功率协调时，只需要对a端和b端的功率进行调节，c端的功率就会自动进行分配，协调环节具体实现可以按照如下步骤进行：
101.基于所述电流上限值和电流下限值，根据协调策略获取直流输电系统三端各自的电流调节量，包括：
102.当并联三端直流输电系统运行于a、b两端送电，c端一端受电的模式下时，当满足
103.i
ref_flc_c
》0，或
104.i
ref_flc_c
《0且i
act_b
《0.12时，
105.i
ref_ac_a
＝i
ref_flc_c
+(i
ref_b-0.1)；
106.否则，
107.i
ref_ac_a
＝0。
108.当满足
109.i
ref_flc_c
》0且i
max_a
《i
act_a
时，
110.i
ref_ac_b
＝i
ref_flc_c-(i
max_a-i
ref_a
)；
111.当满足
112.i
ref_flc_c
《0时，
113.i
ref_ac_b
＝i
ref_flc_c
；
114.其他情况下,
115.i
ref_ac_b
＝0。
116.当并联三端直流输电系统运行于a端一端送电，b、c两端受电的模式下时，
117.i
ref_ac_a
＝i
ref_flc_b
+i
ref_flc_c
；
118.当满足
119.i
max_a
》0且i
act_a-i
ref_b
》i
max_c
时，
120.i
ref_ac_b
＝i
ref_flc_a-(i
max_c-i
ref_c
)；
121.当满足
122.i
ref_flc_a
《0时，
123.i
ref_ac_b
＝i
ref_flc_a
；
124.其他情况下,
125.i
ref_ac_b
＝0。
126.将调节后所得三端各自的电流调节量分别叠加到三端各自的预设直流电流参考值上，该预设直流电流参考值通常可以为运行人员下发的直流电流参考值，也就是说，经过功率协调环节之后得到三端各自的i
ref_ac
分别叠加到三端各自的i
ref_dc
上，参与到后续的电流参考值的计算中。
127.上述各步骤中涉及的各个公式中，
128.p
ref_flc
为本端flc动作产生的功率调节量；
129.u
dc
为直流线路电压；
130.u
_lim_a
、u
_lim_b
、u
_lim_c
分别为a、b、c三端限幅的电流上限值；
131.d
_lim_a
、d
_lim_b
、d
_lim_c
分别为a、b、c三端限幅的电流下限值；
132.i
max_a
、i
max_b
、i
max_c
分别为a、b、c三端直流电流最大值；
133.i
ref_a
、i
ref_b
、i
ref_c
分别为a、b、c三端直流电流参考值；
134.i
ref_flc_a
、i
ref_flc_b
、i
ref_flc_c
分别为a、b、c端flc动作产生的电流调节量；
135.i
act_a
、i
act_b
、i
act_c
分别为a、b、c端直流电流实际值；
136.i
ref_ac_a
、i
ref_ac_b
、i
ref_ac_c
分别为a、b、c端的电流调节量；
137.采用本实施例提供的上述方法进行功率协调，当运行于两端送电一端受电的模式时，a端和b端的flc动作结果一致；当运行于一端送电两端受电的模式时，b端和c端的flc动作结果一致。以下以a端和c端的flc动作为例，来说明采用本实施所述的方法的功率协调结果。其中，表1示出了两端送电一端受电模式下，a端flc动作功率协调结果；表2示出了两端送电一端受电模式下，c端flc动作功率协调结果；表3示出了一端送电两端受电模式下，a端flc动作功率协调结果；表4示出了一端送电两端受电模式下，c端flc动作功率协调结果。
138.表1两端送电一端受电模式下，a端flc动作功率协调结果
[0139] a端b端c端初态0.4pu0.4pu0.8pua端升功率0.2pu0.6pu0.4pu1.0pua端降功率0.2pu0.2pu0.4pu0.6pu
[0140]
表2两端送电一端受电模式下，c端flc动作功率协调结果
[0141] a端b端c端初态0.4pu0.4pu0.8puc端升功率0.2pu0.6pu0.4pu1.0puc端降功率0.2pu0.4pu0.2pu0.6puc端降功率0.5pu0.2pu0.1pu0.3pu
[0142]
表3一端送电两端受电模式下，a端flc动作功率协调结果
[0143] a端b端c端
初态0.8pu0.4pu0.4pua端升功率0.2pu1.0pu0.4pu0.6pua端降功率0.2pu0.6pu0.2pu0.4pua端降功率0.5pu0.3pu0.1pu0.2pu
[0144]
表4一端送电两端受电模式下，c端flc动作功率协调结果
[0145] a端b端c端初态0.8pu0.4pu0.4puc端升功率0.2pu1.0pu0.4pu0.6puc端降功率0.2pu0.6pu0.4pu0.2pu
[0146]
从表1-表4的功率协调结果数据可以看出，采用本实施例提供的方法可有效解决并联三端直流输电系统各端flc动作后，三端间直流功率的协调问题，进而提高直流系统与交流系统的稳定性。
[0147]
根据本发明的另一个实施例，提供了一种并联三端直流输电系统flc功率协调装置，该装置的构成框图如图5所示，该装置包括转换模块、限幅模块、电流调节量获取模块、协调模块。
[0148]
转换模块，获取flc动作端本端flc动作产生的电流调节量i
ref_flc
；
[0149]
限幅模块，对所述电流调节量i
ref_flc
进行限幅，以得到限幅的电流上限值和电流下限值；
[0150]
电流调节量获取模块，基于所述电流上限值和电流下限值，根据协调策略获取直流输电系统三端各自的电流调节量；
[0151]
协调模块，将调节后所得三端各自的电流调节量分别叠加到三端各自的预设直流电流参考值上，以得到最终电流参考值。
[0152]
其中各个模块中各功能的实现与本发明第一个实施例所提供的功率协调方法的步骤相同，在此不再赘述。
[0153]
综上所述，本发明涉及一种并联三端直流输电系统flc功率协调方法装置，通过对flc动作端产生的电流调节量进行转换、限幅以及协调，并且对于两端送电一端受电和一端送电两端受电的情况进行了区分处理，从而获得flc功率协调量，解决了并联三端直流输电系统flc动作后功率的协调问题，可以满足并联三端直流输电系统flc等调制功能的要求，杜绝了过调制的发生，增加直流系统的稳定性，提高了直流系统响应的正确性，并且能够稳定其接入的交流系统的频率，对交流系统起到一定的调节作用。
[0154]
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。