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专利号: 2025106446194
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑动态约束的VSC‑MTDC调频方法,其特征在于,包括:建立含新能源的VSC‑MTDC的频率响应模型;所述VSC‑MTDC为基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统;

根据预定要求确定所述频率响应模型在响应过程中各时段的边界约束;

发生负荷扰动时,当检测到所述VSC‑MTDC当前各区域的频率偏差超过阈值η0或在相应的时段内超出所述边界约束时,进行各区域的VSC和储能的响应调节;

确定各区域的VSC驱动事件,当VSC驱动事件发生后,根据各时段的边界约束,进行分时段分区域的VSC自适应下垂控制;

确定各区域的储能驱动事件,当储能驱动事件发生后,根据当前所处的时段,进行储能下垂系数的分时段调节;

所述VSC驱动事件与储能驱动事件的表达式为:(9)

式中, 为上一次驱动时刻, 为本次驱动时刻;n为VSC总数, 、 分别为VSC驱动事件、储能驱动事件; 为t时刻第i个VSC的频率偏差变化率; 为第j个VSC参与度与所有VSC平均参与度差值的绝对值, = /  为第j个VSC的参与度, 为负荷扰动后第j个VSC分担的不平衡功率, 为本次扰动前第j个VSC的功率裕度, 为所有VSC平均参与度。

2.根据权利要求1所述的考虑动态约束的VSC‑MTDC调频方法,其特征在于,所述VSC‑MTDC包括至少一个新能源发电机组区域端和多个火电机组区域端,每个新能源发电机组区域端包括新能源发电机组和VSC,每个火电机组区域端包括火电机组、储能、VSC和控制器。

3.根据权利要求2所述的考虑动态约束的VSC‑MTDC调频方法,其特征在于,发生负荷扰动时,如果频率偏差变化率大于阈值η1,则调整相应区域的下垂系数,从而使得VSC由传统下垂控制调整为改进下垂控制;其中,所述频率偏差变化率的表达式为:式中, 为交流电网的频率变化量,H为惯量系数, 为该区域所受到的负荷扰动,为连接于交流电网的VSC的功率变化量, 为接入的储能的功率变化量; 为调速器的功率‑频率增益, 为调速器的阈值; 为汽轮机的时间常数。

4.根据权利要求3所述的考虑动态约束的VSC‑MTDC调频方法,其特征在于,发生负荷扰动时,当检测到某区域的VSC参与度小于阈值η2时,则进行该区域的VSC输出功率的均衡处理。

5.根据权利要求3所述的考虑动态约束的VSC‑MTDC调频方法,其特征在于,所述改进下垂控制中,频率下垂控制系数的计算式为:(10)

式中, 为t时刻第i个VSC改进下垂控制的频率下垂控制系数,βi为第i个VSC传统下垂控制的频率下垂控制系数; 为t时刻第i个VSC的功率共享因子, 为t时刻第i个区域的频率偏差因子; 为第i个VSC的功率裕度; 为第i个区域允许的最大频率偏差值; 表示实际运行时交流频率与额定值的偏差; 和 为自定义常数。

6.根据权利要求3所述的考虑动态约束的VSC‑MTDC调频方法,其特征在于,所述储能的约束条件为:(11)

(12)

(13)

式中, 为储能输出功率的变化值, 为储能最大的输出功率变化值; 为储能初始荷电状态, 为储能的额定容量,PB(t)为t时刻储能输出功率;SOC(t)为t时刻储能荷电状态, 为储能允许的最小荷电状态; 为储能允许的最大荷电状态。

7.根据权利要求6所述的考虑动态约束的VSC‑MTDC调频方法,其特征在于,所述确定各区域的储能驱动事件,包括:设 为发生负荷扰动的时刻,为当前时刻,  、 和 分别为发生负荷扰动后不同时间段对应的所需频率安全阈值, 、 和 分别为频率恢复到 、 和 以上的最大允许时间;

将发生负荷扰动后的时间分为0 、 、 、 四个时间段;

~ ~ ~ ~

假设 时刻处于发生负荷扰动后的时间段 内,时刻测量到的频率为 ,则~频率偏差 表示为:

(14)

从而得到tk时刻的恢复时间偏差 表示为:

(15)

式中,ROCOF(tc)为发生负荷扰动的时刻的频率偏差变化率;

进而当式(16)满足时,储能驱动事件发生;

(16)。

8.根据权利要求7所述的考虑动态约束的VSC‑MTDC调频方法,其特征在于,所述进行储能下垂系数的分时段调节,包括:当 时刻发生负荷扰动后,当前时刻 处于 +(0 )时间段时,储能不进行动作;当前~时刻 处于 +( )时间段时,若在 时刻检测到储能驱动事件不满足动态约束的要求,~如式(19)所示:

(19)

式中, 为 时刻的频率约束阈值与实际值之间的差值;

表明储能需投入紧急功率支援,进行储能下垂系数的调节,如式(20)所示:(20)

式中, 为发生负荷扰动后的0 时间段的调节系数, 为发生负荷扰动后的~ ~时间段的调节系数;当前时刻 处于 +( )时间段时,若检测到 未超阈值~,则调节系数保持不变;若检测到 已超阈值 ,则需加大调节系数的大小,如式(21)所示:(21)

式中, 为发生负荷扰动后的 时间段的调节系数;当前时刻 处于 +(~ ~

)时间段时,若检测到 未超 ,则调节系数保持不变;若检测到 已超阈值,则需加大调节系数的大小,如式(22)所示:(22)

式中, 为发生负荷扰动后的 时间段的调节系数。

~

9.一种考虑动态约束的VSC‑MTDC调频装置,其特征在于,包括:建立单元,用于建立含新能源的VSC‑MTDC的频率响应模型;所述VSC‑MTDC为基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统;

确定单元,用于根据预定要求确定所述频率响应模型在响应过程中各时段的边界约束;

响应单元,用于发生负荷扰动时,当检测到所述VSC‑MTDC当前各区域的频率偏差超过阈值η0或在相应的时段内超出所述边界约束时,进行各区域的VSC和储能的响应调节;

第一调频单元,用于确定各区域的VSC驱动事件,当VSC驱动事件发生后,根据各时段的边界约束,进行分时段分区域的VSC自适应下垂控制;

第二调频单元,用于确定各区域的储能驱动事件,当储能驱动事件发生后,根据当前所处的时段,进行储能下垂系数的分时段调节;

所述VSC驱动事件与储能驱动事件的表达式为:(9)

式中, 为上一次驱动时刻, 为本次驱动时刻;n为VSC总数, 、 分别为VSC驱动事件、储能驱动事件; 为t时刻第i个VSC的频率偏差变化率; 为第j个VSC参与度与所有VSC平均参与度差值的绝对值, = /  为第j个VSC的参与度, 为负荷扰动后第j个VSC分担的不平衡功率, 为本次扰动前第j个VSC的功率裕度, 为所有VSC平均参与度。