LCC-HVDC的运行范围确定方法和装置

本发明涉及输电系统，尤其是涉及一种lcc-hvdc的运行范围确定方法和装置。

背景技术：

1、常规高压直流输电系统（line commutated converter based high voltagedirect current，lcc-hvdc）具有成本低、损耗小、输送距离远等优点，成为远距离大容量输送电力的最佳选择之一，得到了广泛应用和快速发展。然而由于采用了晶闸管来构成换流阀，lcc-hvdc对于送受端暂态电压扰动非常敏感，如交流短路故障引发的电压暂降、无功盈余引发的过电压等，导致直流功率波动，甚至引发换相失败、闭锁，对交直流混联电力系统的安全稳定运行造成严重冲击。因此，亟需研究多类型暂态电压扰动下lcc-hvdc的运行范围，确定其运行极限，并提出主动利用lcc-hvdc调节能力来支撑换流母线处电压的控制方法。

2、现有技术中，基于短路比指标(shortcircuit ratio，scr)，考虑直流电压、直流电流、整流侧触发角、逆变侧熄弧角等电气量的约束，对于稳态条件下lcc-hvdc的运行范围有准确的刻画方法。但考虑送端高比例新能源接入，多类型暂态电压扰动作用下暂态时间尺度的lcc-hvdc的运行范围仍缺乏相关研究。此外，传统的高压直流控制系统采用低压限流控制环节（voltage dependent current order limiter，vdcol）在交流电压降低时限制直流电流指令，降低换流站无功消耗以期抑制换相失败，无法充分发挥lcc-hvdc的调节能力。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种lcc-hvdc的运行范围确定方法和装置，可以确定高比例新能源接入后多类型暂态电压扰动作用下lcc-hvdc暂态时间尺度的运行范围，并主动充分发挥lcc-hvdc系统的调节能力以缓解送受端暂态电压扰动，同时抑制后续换相失败，对于保证高比例新能源交直流混联系统的安全稳定运行具有重要意义。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种lcc-hvdc的运行范围确定方法，方法包括：采集直流系统和交流系统的运行参数；判断运行参数是否满足预设的阈值范围；如果运行参数不满足阈值范围，确定交流系统的戴维南等值参数；获取功率参数；其中，功率参数包括：交流系统提供的有功功率和无功功率，风电场提供的有功功率和无功功率，以及换流站无功补偿装置提供的无功功率；基于戴维南等值参数和功率参数确定同步稳定约束条件和抑制换相失败约束条件下的直流系统的运行范围；基于直流系统的运行范围以送受端交流母线电压偏差最小为目标确定直流系统的控制指令，并控制直流系统基于控制指令运行。

3、在本申请可选的实施例中，上述运行参数包括：整流侧与逆变侧的触发角，逆变侧各个换流阀的熄弧角，整流侧与逆变侧的直流电压和直流电流，整流侧与逆变侧的交流电压，以及两侧无功补偿装置的电压和电流。

4、在本申请可选的实施例中，上述判断运行参数是否满足预设的阈值范围的步骤，包括：判断整流侧的交流母线电压和逆变侧的交流母线电压是否均满足对应的预设范围，且逆变侧的熄弧角是否大于预设阈值。

5、在本申请可选的实施例中，上述判断运行参数是否满足预设的阈值范围的步骤之后，方法还包括：如果运行参数满足阈值范围，控制直流系统保持运行。

6、在本申请可选的实施例中，上述确定交流系统的戴维南等值参数的步骤，包括：采集交流系统的电压和电流，基于交流系统的电压和电流确定交流系统的戴维南等值参数；其中，戴维南等值参数包括：送端交流系统的等值电压和等值阻抗，以及受端交流系统的等值电压和等值阻抗。

7、在本申请可选的实施例中，上述基于戴维南等值参数和功率参数确定同步稳定约束条件和抑制换相失败约束条件下的直流系统的运行范围的步骤，包括：基于预先设置的准稳态方程确定整流侧的功率参数和逆变侧的功率参数；其中，整流侧的功率参数包括：整流侧的有功功率和无功功率，逆变侧的功率参数包括：逆变侧有功功率和无功功率；基于戴维南等值参数、功率参数、整流侧的功率参数和逆变侧的功率参数确定整流侧的同步稳定约束条件和逆变侧的同步稳定约束条件；基于整流侧的同步稳定约束条件、逆变侧的同步稳定约束条件和预先确定的抑制换相失败约束条件确定整流侧的直流电流的运行范围。

8、在本申请可选的实施例中，上述同步稳定约束条件在满足指定条件时，等价于单馈入单馈出的高压直流输电系统中要求短路比指标大于或等于2的稳定约束条件；其中，短路比指标表征交流系统短路容量与直流额定传输容量的比值。

9、在本申请可选的实施例中，上述基于直流系统的运行范围以送受端交流母线电压偏差最小为目标确定直流系统的控制指令的步骤，包括：确定目标函数；其中，目标函数与整流侧的直流电流相关；基于整流侧的直流电流的运行范围，确定使目标函数最小的参考电流指令作为直流系统的控制指令；其中，目标函数最小表征整流侧的换流母线电压的偏差和逆变侧的换流母线电压的偏差综合最小。

10、在本申请可选的实施例中，上述控制直流系统基于控制指令运行的步骤之后，方法还包括：判断直流系统和交流系统的当前的运行参数是否持续满足阈值范围；如果当前的运行参数不持续满足阈值范围，基于当前的运行参数确定交流系统的戴维南等值参数；如果当前的运行参数持续满足阈值范围，控制直流系统保持运行。

11、第二方面，本发明实施例还提供一种lcc-hvdc的运行范围确定装置，装置包括：运行参数采集模块，用于采集直流系统和交流系统的运行参数；运行参数判断模块，用于判断运行参数是否满足预设的阈值范围；戴维南等值参数确定模块，用于如果运行参数不满足阈值范围，确定交流系统的戴维南等值参数；功率参数获取模块，用于获取功率参数；其中，功率参数包括：交流系统提供的有功功率和无功功率，风电场提供的有功功率和无功功率，以及换流站无功补偿装置提供的无功功率；运行范围确定模块，用于基于戴维南等值参数和功率参数确定同步稳定约束条件和抑制换相失败约束条件下的直流系统的运行范围；直流系统控制模块，用于基于直流系统的运行范围以送受端交流母线电压偏差最小为目标确定直流系统的控制指令，并控制直流系统基于控制指令运行。

12、本发明实施例带来了以下有益效果：

13、本发明实施例提供了一种lcc-hvdc的运行范围确定方法和装置，可以确定高比例新能源接入后多类型暂态电压扰动作用下lcc-hvdc暂态时间尺度的运行范围，并主动充分发挥lcc-hvdc系统的调节能力以缓解送受端暂态电压扰动，同时抑制后续换相失败，对于保证高比例新能源交直流混联系统的安全稳定运行具有重要意义。

14、本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

15、为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种lcc-hvdc的运行范围确定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的lcc-hvdc的运行范围确定方法，其特征在于，所述运行参数包括：整流侧与逆变侧的触发角，所述逆变侧各个换流阀的熄弧角，所述整流侧与所述逆变侧的直流电压和直流电流，所述整流侧与所述逆变侧的交流电压，以及两侧无功补偿装置的电压和电流。

3.根据权利要求2所述的lcc-hvdc的运行范围确定方法，其特征在于，判断所述运行参数是否满足预设的阈值范围的步骤，包括：

4.根据权利要求1所述的lcc-hvdc的运行范围确定方法，其特征在于，判断所述运行参数是否满足预设的阈值范围的步骤之后，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述的lcc-hvdc的运行范围确定方法，其特征在于，确定所述交流系统的戴维南等值参数的步骤，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述戴维南等值参数和所述功率参数确定同步稳定约束条件和抑制换相失败约束条件下的所述直流系统的运行范围的步骤，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步稳定约束条件在满足指定条件时，等价于单馈入单馈出的高压直流输电系统中要求短路比指标大于或等于2的稳定约束条件；其中，所述短路比指标表征交流系统短路容量与直流额定传输容量的比值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述直流系统的运行范围以送受端交流母线电压偏差最小为目标确定所述直流系统的控制指令的步骤，包括：

9.根据权利要求1所述的lcc-hvdc的运行范围确定方法，其特征在于，控制所述直流系统基于所述控制指令运行的步骤之后，所述方法还包括：

10.一种lcc-hvdc的运行范围确定装置，其特征在于，所述装置包括：

技术总结
本发明提供了一种LCC‑HVDC的运行范围确定方法和装置，包括：采集直流系统和交流系统的运行参数；判断运行参数是否满足阈值范围；如果否，确定交流系统的戴维南等值参数；获取功率参数；确定同步稳定约束条件和抑制换相失败约束条件下的直流系统的运行范围；以送受端交流母线电压偏差最小为目标确定直流系统的控制指令，并控制直流系统基于控制指令运行。可以确定高比例新能源接入后多类型暂态电压扰动作用下LCC‑HVDC暂态时间尺度的运行范围，并主动充分发挥LCC‑HVDC系统的调节能力以缓解送受端暂态电压扰动，同时抑制后续换相失败，对于保证高比例新能源交直流混联系统的安全稳定运行具有重要意义。

技术研发人员：谢琦,郑子萱,任杰,肖先勇,李长松
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13