双极柔性直流输电系统的控制方法及控制装置

1.一种双极柔性直流输电系统的控制方法，其特征在于，所述双极柔性直流输电系统包括耗能设备和依次连接的新能源单元、双极柔性直流单元和交流电网，所述耗能设备与所述双极柔性直流单元连接，所述双极柔性直流单元包括送端和受端、所述送端和所述受端分别包括正极单元和负极单元，所述控制方法包括：判断所述双极柔性直流输电系统是否故障；在所述双极柔性直流输电系统故障的情况下，判断所述双极柔性直流单元是否单极换流阀闭锁；在所述双极柔性直流单元单极换流阀闭锁的情况下，判断所述双极柔性直流单元的健全极是否发生盈余功率；在所述双极柔性直流单元的健全极发生盈余功率的情况下，根据盈余功率与耗能最大可用功率之间的关系，确认执行耗能控制还是执行送端主动交流电压控制；在盈余功率不超过所述耗能最大可用功率的情况下，执行耗能控制，投入所述耗能设备中与所述盈余功率对应容量的耗能支路；在所述盈余功率超过所述耗能最大可用功率的情况下，执行送端主动交流电压控制，包括：根据所述新能源单元的低压穿越功率特性、耗能穿越功率和所述健全极的最大可传输功率，确定所述健全极的送端交流电压设定值；其中，所述新能源单元的低压穿越功率特性与所述耗能穿越功率之差小于等于所述健全极的最大可传输功率；控制所述送端的交流电压参考值至所述送端交流电压设定值；或者在所述双极柔性直流输电系统故障，且未导致所述双极柔性直流单元的单极换流阀闭锁的情况下，判断所述交流电网是否发生故障；在所述交流电网发生故障的情况下，判断所述双极柔性直流单元是否发生盈余功率；在所述双极柔性直流单元发生盈余功率的情况下，根据盈余功率与耗能最大可用功率之间的关系，确认执行耗能控制还是执行送端主动交流电压控制；在盈余功率不超过所述耗能最大可用功率的情况下，执行耗能控制，投入所述耗能设备中与所述盈余功率对应容量的耗能支路；在所述盈余功率超过所述耗能最大可用功率的情况下，执行送端主动交流电压控制，包括：根据所述新能源单元的低压穿越功率特性、耗能穿越功率和所述受端的最大可传输功率，确定送端交流电压设定值；其中，所述新能源单元的低压穿越功率特性与所述耗能穿越功率之差小于等于所述受端的最大可传输功率；控制所述送端的交流电压参考值至所述送端交流电压设定值。 2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述耗能设备的容量小于等于所述双极柔性直流单元单极额定容量。 3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述耗能设备包括至少一个耗能支路。 4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述在所述双极柔性直流单元单极闭锁的情况下，判断所述双极柔性直流单元的健全极是否发生盈余功率，包括：在所述健全极的第一指标高于第一阈值的情况下，确定所述健全极发生盈余功率；其中，所述第一指标包括所述健全极的直流电压、所述健全极中各桥臂子模块的电压和所述健全极中各桥臂子模块的平均电压中的至少一个。 5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述在所述双极柔性直流单元单极闭锁的情况下，判断所述双极柔性直流单元的健全极是否发生盈余功率，包括：计算所述健全极的盈余功率；在所述健全极的盈余功率大于零的情况下，确定所述双极柔性直流单元发生盈余功率。 6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述计算所述健全极的盈余功率，包括：在第一功率大于第二功率的情况下，将所述健全极的盈余功率确定为所述第一功率与所述第二功率之差；在所述第一功率小于等于所述第二功率的情况下，将所述健全极的盈余功率确定为零；其中，所述第一功率为所述双极柔性直流输电系统故障前所述新能源单元输送至所述双极柔性直流单元的所述送端的功率，所述第二功率为所述健全极的最大可传输功率。 7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：根据所述健全极的送端最大传输功率限值和所述健全极的受端最大传输功率限值，确定所述健全极的最大可传输功率，P sp_max ＝min{P sendmax |P invmax1 }其中，P sp_max 为所述健全极的最大可传输功率，P sendmax 为所述健全极的送端最大传输功率限值，P invmax1 为所述健全极的受端最大传输功率限值。 8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述在所述交流电网发生故障的情况下，判断所述双极柔性直流单元是否发生盈余功率，包括：在所述双极柔性直流单元的第二指标高于第二阈值的情况下，确定所述双极柔性直流单元发生盈余功率；其中，所述第二指标包括所述正极单元的直流电压、所述负极单元的直流电压、所述正极单元桥臂子模块各自的电压、所述正极单元桥臂子模块的平均电压、所述负极单元桥臂子模块各自的电压以及所述负极单元桥臂子模块的平均电压中的至少一个。 9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述在所述交流电网发生故障的情况下，判断所述双极柔性直流单元是否发生盈余功率，包括：计算所述双极柔性直流单元的盈余功率；在所述双极柔性直流单元的盈余功率大于零的情况下，确定所述双极柔性直流单元发生盈余功率。 10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述计算所述双极柔性直流单元的盈余功率，包括：在第一功率大于第三功率的情况下，确定所述双极柔性直流单元的盈余功率为所述第一功率与所述第三功率之差；在所述第一功率小于等于所述第三功率的情况下，确定所述双极柔性直流单元的盈余功率为零；其中，所述第一功率为所述双极柔性直流输电系统故障前所述新能源单元输送至所述双极柔性直流单元的所述送端的功率，所述第三功率为所述受端的最大可传输功率。 11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述受端的最大可传输功率的计算方式包括：其中：P invmax2 为所述受端的最大可传输功率，U inv 为受端电压有效值，I invmax 为所述受端的电气设备允许的最大运行电流，I invq 为所述受端根据所述交流电网需求，发出的无功电流值，k为所述双极柔性直流输电系统中运行的换流阀组数。 12.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：根据所述送端的当前交流电压或者额定电压以及可用耗能等效电阻确定所述耗能最大可用功率，其中，P chopp_max (U rec )为所述耗能最大可用功率，U rec_n 为所述送端的当前交流电压或者额定电压的额定值，R为所述可用耗能等效电阻。 13.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：根据新能源低频输电系统的有功电流特性确定所述低压穿越功率特性；或者根据所述新能源低频输电系统的动态无功电流特性确定所述低压穿越功率特性，其中，f recu2p 为所述新能源单元的低压穿越功率特性，U rec 为所述送端的交流电压有效值，I sacm 为故障穿越时所述新能源单元限制的最大电流， 为所述动态无功电流特性。 14.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：根据所述送端的交流电压有效值和可用耗能等效电阻确定所述耗能穿越功率，其中，P chopp 为所述耗能穿越功率，U rec 为所述送端的交流电压有效值，R为所述可用耗能等效电阻。 15.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述健全极的最大可传输功率的计算方式包括：其中，P sp_max ( U rec ) 为所述健全极的最大可传输功率，U rec 为所述送端的交流电压有效值，I recmax 为所述送端的电气设备允许的最大运行电流或最大穿越电流，I recq 为所述送端根据交流电网的需求，发出的无功电流值。 16.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述送端的交流电压参考值至所述送端交流电压设定值，包括：控制第一状态量，以获取所述送端的交流电压设定值；其中，所述第一状态量包括所述双极柔性直流输电系统的输入功率、所述双极柔性直流输电系统的直流电压、所述双极柔性直流单元桥臂子模块各自的电压以及所述双极柔性直流单元桥臂子模块的平均电压中的至少一个；控制所述第一状态量采用的控制方法包括PI控制、PID控制和PR控制中的至少一种。 17.一种双极柔性直流输电系统的控制装置，所述控制装置用于执行如权利要求1-16中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制装置包括：故障判断单元，用于判断所述双极柔性直流输电系统是否故障；在所述双极柔性直流输电系统故障的情况下，判断所述双极柔性直流单元是否单极闭锁；在所述双极柔性直流输电系统故障且未导致单极换流阀闭锁的情况下，判断所述交流电网是否发生故障；在所述双极柔性直流单元单极换流阀闭锁或者所述交流电网发生故障的情况下，判断所述双极柔性直流单元是否发生盈余功率；比较单元，用于在所述双极柔性直流单元发生盈余功率的情况下，判断盈余功率是否大于耗能最大可用功率；执行单元，用于根据盈余功率与耗能最大可用功率的关系，执行耗能控制或者送端主动交流电压控制。