一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法及系统与流程

1.本发明涉及一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法及系统，属于柔性直流输电领域。


背景技术：

2.大容量柔性直流系统不仅可发挥柔性直流在新能源开发、利用上的技术优势，而且可实现多电源供电和多落点受电，有效平抑新能源的功率波动并提供更好的通路冗余性和供电可靠性，构成多种形态能源灵活互补的能源互联网。
3.新能源电场孤岛接入柔性直流系统的典型接线示意图如图1所示。新能源电场孤岛接入柔性直流系统时，由于柔性直流系统故障后电压、电流发展速度和通过交流安控装置切除新能源机组时间匹配困难，特别是在新能源孤岛满功率接入条件下，任何交直流故障都可能引起柔性直流系统的暂时性盈余功率，进而导致柔性直流系统因为过压过流而瘫痪。根据柔性直流系统盈余功率的特征，柔性直流系统的盈余功率问题可分为第一类和第二类盈余功率问题。其中，第一类盈余功率问题的主要特征为换流站过流，主要由送端换流站闭锁引发；第二类盈余功率问题的主要特征为直流端口过压，主要由受端交流电网故障、受端换流站闭锁等故障引发。
4.为了实现新能源电场孤岛接入柔性直流系统的故障穿越，在所有新能源电场孤岛接入的送端换流站配置了交流耗能装置，典型交流耗能装置的接线示意图如图2所示。现有交流耗能装置的控制方法为：1、针对第一类盈余功率问题，根据送端换流站的极闭锁信号以及故障极上网功率，投入与盈余功率相匹配的交流耗能装置，根据新能源切机信号退出对应组数的交流耗能装置；2、针对第二类盈余功率问题，考虑到通信系统通常来不及将盈余功率信息传递到送端，因此根据送端换流站的直流端口过压特征和过压极上网功率，投入与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置，根据直流过压返回信号退出交流耗能装置。
5.然而，现有技术中的交流耗能装置控制方法主要存在如下问题：1、针对送端换流站故障导致的盈余功率问题，该控制方法依赖于新能源切机对应的开关变位信息，不仅带来通信系统的额外投资，而且当新能源切机对应的开关变位信息不准确时，错误的盈余功率信息将导致柔性直流系统故障穿越失败。2、针对受端故障导致的盈余功率问题，当柔性直流系统上网功率较大而盈余功率较小时，与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置全部投入，给柔性直流系统和受端交流电网造成较大的扰动。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明的目的是提供一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法及系统，其能够解决上述现有控制方法存在的问题，是一种经济性好的、扰动小的柔性直流系统故障穿越方案。
7.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
8.一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法，其包括以下步骤：
9.对新能源电场孤岛接入换流站的正极闭锁信号、负极闭锁信号、正极直流端口电压和负极直流端口电压进行实时监测，并根据监测结果判断盈余功率问题的类型；
10.根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。
11.进一步，根据监测结果判断盈余功率问题类型的方法，包括：
12.若换流站i的正极闭锁信号或负极闭锁信号b
ij
从0突变到1，则判断为第一类盈余功率问题；
13.若在时段δtd内的任意时刻，换流站i的正极实测直流端口电压或负极实测直流端口电压u
ij
大于交流耗能装置投入阈值电压u
in
，则判断为第二类盈余功率问题，其中，j＝1,2；1表示正极，2表示负极。
14.进一步，所述根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功的方法，包括：
15.若所述类型为第一类盈余功率问题，则根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的第一初始投入组数，并根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对第一初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功；
16.若所述类型为第二类盈余功率问题，则根据当前盈余功率、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率和故障前过压极上网功率计算交流耗能装置的第二初始投入组数，并根据本换流站过压极的实测直流端口电压对第二初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。
17.进一步，所述第一类盈余功率问题中，根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的第一初始投入组数的方法，包括：
18.根据故障发生前换流站i正极和负极的初始有功功率p
0ij
、换流站i正极和负极的额定有功功率p
nij
、换流站i的正极和负极闭锁信号b
ij
，计算得到初始盈余功率δp
i0
；
19.根据初始盈余功率δp
i0
和换流站i单组交流耗能装置消耗的额定有功功率p
cni
，计算得到交流耗能装置的第一初始投入组数n
i0
。
20.进一步，所述根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对第一初始投入组数进行动态调整的方法，包括：
21.交流耗能装置投入或退出操作执行后，
22.首先，判断换流站i健全极的实测直流端口电压和实测有功功率是否满足各预设交流耗能装置条件：若满足投单组交流耗能装置条件，则每隔时段δtc交流耗能装置投入组数增加1组；若满足退单组交流耗能装置条件，则每隔时段δtc交流耗能装置投入组数减少1组；否则保持当前状态；
23.然后，判断当前时刻是否到达t0 δt1时刻：若未到达，则重复上一步骤；若到达该时刻，则将换流站i的交流耗能装置投入组数清零，且将正极或负极闭锁信号清零，其中，t0是第1组交流耗能装置初始投入时刻，δt1为交流耗能装置最长允许投入时段。
24.进一步，所述投单组交流耗能装置条件为：在时段δtc内的任意时刻，换流站i健
全极的实测直流端口电压大于交流耗能装置投入阈值电压和直流电压偏差之差，或换流站i健全极的实测有功功率超过其允许过负荷功率；
25.所述退单组交流耗能装置条件为：在时段δtc内的任意时刻，换流站i健全极的实测直流端口电压低于稳态最高直流电压，且预估退出单组交流耗能装置后换流站i健全极的上网功率小于换流站i健全极的额定有功功率。
26.所述根据当前盈余功率、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率和故障前过压极上网功率计算交流耗能装置的第二初始投入组数的方法，包括：
27.根据换流站i过压极的实测直流端口电压u
ij
从稳态最高直流电压u
dmax
发展到交流耗能装置投入阈值电压u
in
的时段δt
ij
、在运换流站对应过压极的正极或负极单个桥臂子模块个数n
ij
和单个子模块电容的容值c
0ij
，计算换流站i过压极的当前盈余功率δp
ij
；
28.根据故障发生前换流站i正极或负极的初始有功功率、换流站i的正极或负极过压信号o
ij
、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率p
cni
，计算得到与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置投入组数n
ijmax
；
29.根据换流站i过压极的当前盈余功率δp
ij
、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率p
cni
、与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置投入组数n
ijmax
，计算得到交流耗能装置的第二初始投入组数n
ij0
。
30.进一步，所述根据本换流站过压极的实测直流端口电压对第二初始投入组数进行动态调整的方法，包括：
31.交流耗能装置投入或退出操作执行后，判断当前时刻的过压极的实测直流端口电压是否满足各交流耗能装置条件：
32.若满足过投交流耗能装置条件，则交流耗能装置投入组数增加n
ijmax-n
ij
组，使得投入总组数达到n
ijmax
；其中n
ij
为换流站i极j交流耗能装置的当前投入组数；
33.若满足投单组交流耗能装置条件，则每隔时段δtc交流耗能装置投入组数增加1组；
34.若满足退单组交流耗能装置条件，则每隔时段δtc交流耗能装置投入组数减少1组；
35.若满足退出所有交流耗能装置条件，则将换流站的正极或负极过压信号清零，即o
i1
＝0或o
i2
＝0，且将交流耗能装置投入组数清零；
36.否则保持投入组数不变。
37.进一步，所述过投交流耗能装置条件为：在时段δtc内的任意时刻，换流站i过压极的实测直流端口电压均大于直流系统高电压限值u
lim
；
38.投单组交流耗能装置条件为：在时段δtc内的任意时刻，当换流站i过压极的实测直流端口电压u
ij
均大于交流耗能装置投入阈值电压u
in
和直流电压偏差δu之差；退单组交流耗能装置条件为：在时段δtc内的任意时刻，当换流站i过压极的实测直流端口电压u
ij
均低于稳态最高直流电压和直流电压偏差之和；
39.退出所有交流耗能装置条件为：在时段δtd内的任意时刻，换流站i过压极的实测直流端口电压均小于交流耗能装置退出阈值电压u
out
。
40.本发明还提供一种柔性直流系统用交流耗能装置控制系统，其包括：
41.盈余功率类型判断模块，用于对新能源电场孤岛接入换流站的正极闭锁信号、负
极闭锁信号、正极直流端口电压和负极直流端口电压进行实时监测，并根据监测结果判断盈余功率问题的类型；
42.交流耗能装置投入组数调节模块，用于根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入参数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。
43.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
44.1、针对第一类盈余功率问题，采用本发明的交流耗能装置不依赖新能源电场的切机信号而切除，解决了新能源切机对应的开关变位信息不准确导致的柔性直流系统故障穿越失败的问题，而且还节省了通信系统带来的额外投资。
45.2、针对第二类盈余功率问题，采用本发明的交流耗能装置根据其所在其换流站的电气量自动计算并调整交流耗能装置投入组数，解决了柔性直流系统上网功率较大而盈余功率较小时，柔性直流系统和受端交流电网功率扰动大的问题。
46.因此，本发明可以广泛应用于柔性直流输电领域。
附图说明
47.图1是新能源电场孤岛接入柔性直流系统的典型接线示意图；
48.图2是新能源电场孤岛接入柔性直流系统中送端换流站交流耗能装置典型接线示意图；
49.图3是本发明采用的针对第一类盈余功率问题的交流耗能装置控制方法流程图；
50.图4是本发明采用的针对第二类盈余功率问题的交流耗能装置控制方法流程图；
51.图5是本发明采用的交流耗能装置控制系统的结构示意图。
具体实施方式
52.为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方向，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
53.本发明提供一种柔性直流系统用交流耗能装置控制方法，其通过监测交流耗能装置所在换流站的信号和参数，判断盈余功率问题的类型，根据不同的盈余功率问题的类型，选择相应的交流耗能装置投切方法。具体地，包括以下步骤：
54.s1、对新能源电场孤岛接入换流站的正极闭锁信号、负极闭锁信号、正极直流端口电压和负极直流端口电压进行实时监测，并根据监测结果判断盈余功率问题的类型；
55.s2、根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入参数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。
56.进一步，上述步骤s1中，判断盈余功率问题类型的方法为：
57.若换流站i的正极闭锁信号或负极闭锁信号b
ij
从0突变到1，则判断为第一类盈余功率问题，其中，j＝1,2；1表示正极，2表示负极；
58.若在时段δtd内的任意时刻，换流站i的正极实测直流端口电压或负极实测直流端口电压u
ij
大于交流耗能装置投入阈值电压u
in
，则判断为第二类盈余功率问题，其中，j＝
1,2；1表示正极，2表示负极。
59.进一步，上述步骤s2中，具体包括以下步骤：
60.s2.1、若为第一类盈余功率问题，则根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的第一初始投入组数，并根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对第一初始投入组数进行动态调整，直至直流系统故障穿越成功；
61.s2.2、若为第二类盈余功率问题，则根据当前盈余功率、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率和故障前过压极上网功率计算交流耗能装置的第二初始投入组数，并根据本换流站过压极的实测直流端口电压对第二初始投入组数进行动态调整，直至直流系统故障穿越成功。
62.进一步，如图3所示，上述步骤s2.1中，计算交流耗能装置的第一初始投入组数并进行动态调整的方法，包括以下步骤：
63.s2.1.1、根据故障发生前换流站i正极和负极的初始有功功率p
0ij
、换流站i正极和负极的额定有功功率p
nij
、换流站i的正极和负极闭锁信号b
ij
，计算得到初始盈余功率δp
i0
。计算公式如下：
[0064][0065]
其中，为换流站i的正极或负极闭锁信号b
ij
取非。
[0066]
s2.1.2、根据初始盈余功率δp
i0
和换流站i单组交流耗能装置消耗的额定有功功率p
cni
，计算得到交流耗能装置的初始投入组数n
i0
。计算公式如下：
[0067][0068]
其中，「为向上取整符号。
[0069]
s2.1.3、交流耗能装置投入或退出操作执行后，根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对交流耗能装置的的第一初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。
[0070]
具体的，包括以下步骤：
[0071]
交流耗能装置投入或退出操作执行后，
[0072]
首先，判断本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率是否满足各预设交流耗能装置条件：如果满足投单组交流耗能装置条件，则每隔时段δtc交流耗能装置投入组数增加1组；如果满足退单组交流耗能装置条件，则每隔时段δtc交流耗能装置投入组数减少1组；否则保持当前状态；
[0073]
然后，判断当前时刻是否到达t0 δt1时刻，如果未到达，则返回上一步骤继续对各预设交流耗能装置条件进行判断；如果到达该时刻，则将换流站i的交流耗能装置投入组数清零，且将正极或负极闭锁信号清零，即b
i1
＝0或b
i2
＝0，其中，t0是第1组交流耗能装置初始投入时刻，δt1为交流耗能装置最长允许投入时段。
[0074]
其中，投单组交流耗能装置条件为：在时段δtc内的任意时刻，换流站i健全极的实测直流端口电压大于交流耗能装置投入阈值电压和直流电压偏差之差，或换流站i健全
极的实测有功功率超过其允许过负荷功率。计算公式如下：
[0075]
或δt＝δtcꢀꢀ
(3)
[0076]
退单组交流耗能装置条件为：在时段δtc内的任意时刻，换流站i健全极的实测直流端口电压低于稳态最高直流电压，且预估退出单组交流耗能装置后换流站i健全极的上网功率小于换流站i健全极的额定有功功率。计算公式如下：
[0077]
且δt＝δtcꢀꢀ
(4)
[0078]
其中，u
ij
为换流站i的正极或负极实测直流端口电压；u
in
为交流耗能装置投入阈值电压；δu为直流电压偏差；p
ij
为换流站i正极或负极的实测有功功率，k为可靠性系数；u
dmax
为稳态最高直流电压；p
cmaxi
为换流站i单组交流耗能装置消耗的最大有功功率。
[0079]
进一步，如图4所示，上述步骤s2.2中，计算交流耗能装置的第二初始投入组数并进行动态调整的方法，包括以下步骤：
[0080]
s2.2.1、根据换流站i过压极的实测直流端口电压u
ij
从稳态最高直流电压u
dmax
发展到交流耗能装置投入阈值电压u
in
的时段δt
ij
、在运换流站对应过压极的正极或负极单个桥臂子模块个数n
ij
和单个子模块电容的容值c
0ij
，计算换流站i过压极的当前盈余功率δp
ij
。计算公式如下：
[0081][0082]
其中，nc是柔性直流系统中在运换流站的数量。
[0083]
s2.2.2、根据故障发生前换流站i正极或负极的初始有功功率、换流站i的正极或负极过压信号o
ij
、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率p
cni
，计算得到与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置投入组数n
ijmax
。计算公式如下：
[0084][0085]
s2.2.3、根据换流站i过压极的当前盈余功率δp
ij
、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率p
cni
、与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置投入组数n
ijmax
，计算得到交流耗能装置的第二初始投入组数n
ij0
。计算公式如下：
[0086][0087]
s2.2.4、交流耗能装置投入或退出操作执行后，根据本换流站过压极的实测直流端口电压动态调整投入交流耗能装置的组数。
[0088]
具体包括以下步骤：
[0089]
s3.4.1、交流耗能装置投入或退出操作执行后，判断当前时刻的过压极的实测直流端口电压是否满足各预设交流耗能装置条件：
[0090]
若满足过投交流耗能装置条件，则交流耗能装置投入组数增加n
ijmax-n
ij
组，使得投入总组数达到n
ijmax
，其中n
ij
为换流站i极j交流耗能装置的当前投入组数；
[0091]
若满足投单组交流耗能装置条件，则每隔时段δtc交流耗能装置投入组数增加1组；
[0092]
若满足退单组交流耗能装置条件，则每隔时段δtc交流耗能装置投入组数减少1组；
[0093]
若满足退出所有交流耗能装置条件，则将换流站的正极或负极过压信号清零，即o
i1
＝0或o
i2
＝0，且将交流耗能装置投入组数清零；
[0094]
否则保持投入组数不变。
[0095]
其中，过投交流耗能装置条件为：在时段δtc内的任意时刻，换流站i过压极的实测直流端口电压均大于柔性直流系统高电压限值u
lim
。计算公式如下：
[0096]oijuij
＞u
lim δt＝δtcꢀꢀ
(8)
[0097]
投单组交流耗能装置条件为：在时段δtc内的任意时刻，当换流站i过压极的实测直流端口电压u
ij
均大于交流耗能装置投入阈值电压u
in
和直流电压偏差δu之差。计算公式如下：
[0098]oijuij
＜u
in-δu δt＝δtcꢀꢀ
(9)
[0099]
退单组交流耗能装置条件为：在时段δtd内的任意时刻，当换流站i过压极的实测直流端口电压u
ij
均低于稳态最高直流电压和直流电压偏差之和。计算公式如下：
[0100]oijuij
＜u
dmax
δu δt＝δtcꢀꢀ
(10)
[0101]
退出所有交流耗能装置条件为：在时段δtd内的任意时刻，换流站i过压极的实测直流端口电压均小于交流耗能装置退出阈值电压u
out
。计算公式如下：
[0102]oijuij
＜u
out δt＝δtdꢀꢀ
(11)
[0103]
s2.2.5、若换流站i过压极的实测直流端口电压再次上升，则令换流站i的正极过压信号或负极过压信号为1后，返回步骤s1，直至柔性直流系统故障穿越成功。
[0104]
实施例
[0105]
本实施例以图1所示的新能源电场孤岛接入柔性直流系统为例进行说明。其中，换流站1和换流站2为送端换流站；换流站1接入有12片新能源电场，换流站2接入8片新能源电场。换流站3接入交流电网且为直流电压调节换流站，换流站4接入交流电网且为受端换流站。柔性直流系统的额定直流电压为
±
500kv，换流站1和换流站4的正极、负极额定功率为p
n11
＝p
n12
＝p
n41
＝p
n42
＝1500mw，换流站2和换流站3的正极、负极额定功率为p
n21
＝p
n22
＝p
n31
＝p
n32
＝750mw。换流站1和换流站2配置了若干组交流耗能装置，且单组耗能装置消耗的额定有功功率和最大有功功率分别为p
cni
＝375mw，p
cmaxi
＝433mw。柔性直流系统稳态最高直流电压为u
dmax
＝535kv，交流耗能装置投入和退出阈值电压分别为u
in
＝575kv，u
out
＝515kv，直流电压偏差δu＝10kv，柔性直流系统高电压限值u
lim
＝580kv，可靠性系数为k＝1.05。换流站1～换流站4的正极、负极的单个桥臂子模块个数为n
ij
＝264个，换流站1和换流站4单个子模块电容的容值为c
0ij
＝15mf(i＝1或4，j＝1或2)，换流站2和换流站3单个子模块电容的容值为c
0ij
＝8mf(i＝2或3，j＝1或2)，时段δtd＝2ms，时段δtc＝10ms。故障发生前，各个换流站均按照额定功率运行，即满足p
0ij
＝p
nij
，i＝1,2,3,4，表示各个换流站，j＝1,2，其中，1表示正极，2表示负极。p
0ij
为故障发生前换流站i正极或负极的初始有功功率，p
nij
为换流站i正极或负极的额定有功功率。
[0106]
(1)第一类盈余功率问题控制方法实施例：
[0107]
某时刻，换流站1的正极突然闭锁，采用本发明的交流耗能装置控制方法包括以下步骤：
[0108]
s1、对新能源电场孤岛接入换流站1的正极闭锁信号b
11
、负极闭锁信号b
12
、正极直流端口电压u
11
和负极直流端口电压u
12
进行实时监测，发现换流站1的正极闭锁信号b
11
从0突变到1，因此判断为第一类盈余功率问题；
[0109]
s2、根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站1负极的实测直流端口电压和实测有功功率对交流耗能装置的投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。具体包括以下步骤：
[0110]
s2.1、根据故障发生前换流站1正极和负极的初始有功功率p
011
＝p
012
＝1500mw，换流站1正极和负极的额定有功功率p
n11
＝p
n12
＝1500mw，换流站1的正极和负极闭锁信号b
11
＝1、b
12
＝0，按照式(1)计算得到初始盈余功率δp
10
＝1500mw。
[0111]
s2.2、根据初始盈余功率δp
10
和换流站1单组交流耗能装置消耗的额定有功功率p
cn1
＝375mw，按照式(2)计算得到交流耗能装置的初始投入组数n
10
＝4。
[0112]
s2.3、交流耗能装置投入或退出操作执行后，根据换流站1负极的实测直流端口电压和实测有功功率对交流耗能装置的投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。具体包括以下步骤：
[0113]
s2.3.1、交流耗能装置投入或退出操作执行后，发现换流站1负极的实测直流端口电压升高且满足投单组交流耗能装置条件，进入步骤s2.3.2，然后4片新能源电场轮流切除，发现换流站1负极的实测直流端口电压和实测有功功率依次满足退单组交流耗能装置条件，依次5次进入步骤s2.3.3。
[0114]
其中，投单组交流耗能装置条件为：在时段10ms内的任意时刻，换流站1负极的实测直流端口电压大于交流耗能装置投入阈值电压和直流电压偏差之差，即565kv，或换流站1负极的实测有功功率超过其允许过负荷功率1575mw。
[0115]
退单组交流耗能装置条件为：在时段10ms内的任意时刻，换流站1负极的实测直流端口电压低于稳态最高直流电压535kv，且预估退出单组交流耗能装置后换流站1负极的上网功率小于换流站1负极的额定有功功率1500mw。
[0116]
s2.3.2、每隔10ms交流耗能装置投入组数增加1组；
[0117]
s2.3.3、每隔10ms交流耗能装置投入组数减少1组。
[0118]
s2.3.4、判断当前时刻到达(0 1.5)s时刻，将换流站1的交流耗能装置投入组数清零且将正极闭锁信号清零，即b
11
＝0，其中，0s时刻是第1组交流耗能装置初始投入时刻，1.5s为交流耗能装置最长允许投入时段。
[0119]
这样，交流耗能装置控制过程结束，柔性直流系统故障穿越成功。
[0120]
(2)第二类盈余功率问题控制方法实施例：
[0121]
某时刻，换流站4接入的交流电网突然发生单相永久接地故障。故障发生后，盈余功率导致柔性直流系统的直流电压不断上升。以换流站1的交流耗能装置为例，采用本发明的交流耗能装置控制方法包括以下步骤：
[0122]
s1、对新能源电场孤岛接入换流站的正极闭锁信号b
11
、负极闭锁信号b
12
、正极直流端口电压u
11
和负极直流端口电压u
12
进行实时监测，发现在时段2ms内的任意时刻，换流站1的正极和负极直流端口电压u
11
均大于交流耗能装置投入阈值电压575kv，故判断为第二类盈余功率问题。
[0123]
s3、令换流站1的正极过压信号o
11
＝1和负极过压信号o
12
＝1；根据当前盈余功率、
单组交流耗能装置消耗的额定有功功率和故障前过压极上网功率计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据本换流站过压极的实测直流端口电压动态调整投入交流耗能装置的组数，直至柔性直流系统故障穿越成功。具体包括以下步骤：
[0124]
s3.1、根据换流站1的正极实测直流端口电压u
11
、负极实测直流端口电压u
12
从稳态最高直流电压535kv发展到交流耗能装置投入阈值电压575kv的时段19.5ms、在运换流站正极或负极单个桥臂子模块个数n
ij
和单个子模块电容的容值c
0ij
，根据式(5)计算得到换流站1过压极的当前盈余功率δp
11
＝δp
12
＝493mw。
[0125]
s3.2、根据故障发生前换流站1正极和负极的初始有功功率p
011
＝p
012
＝1500mw、换流站1的正极和负极过压信号o
11
＝o
12
＝1、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率p
cn1
＝375mw，根据式(6)计算得到与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置投入组数n
11max
＝n
12max
＝4组。
[0126]
s3.3、根据换流站1过压极的当前盈余功率δp
11
＝δp
12
＝493mw、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率375mw、与故障前过压极上网功率相匹配的交流耗能装置投入组数n
11max
＝n 12ma
＝
x
4组，根据式(7)计算得到交流耗能装置的初始投入组数n
110
＝n
120
＝2组。
[0127]
s3.4、交流耗能装置投入或退出操作执行后，根据本换流站过压极的实测直流端口电压动态调整投入交流耗能装置的组数。具体包括以下步骤：
[0128]
s3.4.1、交流耗能装置投入或退出操作执行后，首先正极和负极实测直流端口电压升高，投单组交流耗能装置条件满足，进入步骤s3.4.3；然后交流电网故障清除成功，退单组交流耗能装置条件满足，依次3次进入步骤s3.4.4。
[0129]
其中，过投交流耗能装置条件为：在时段10ms内的任意时刻，换流站1过压极的实测直流端口电压均大于柔性直流系统高电压限值580kv。
[0130]
投单组交流耗能装置条件为：在时段10ms内的任意时刻，当换流站1过压极的实测直流端口电压u
1j
均大于交流耗能装置投入阈值电压u
in
和直流电压偏差δu之差，即565kv。
[0131]
退单组交流耗能装置条件为：在时段10ms内的任意时刻，当换流站1过压极的实测直流端口电压u
1j
均低于稳态最高直流电压和直流电压偏差之和，即545kv。
[0132]
退出所有交流耗能装置条件为：在时段2ms内任意时刻，换流站1过压极的实测直流端口电压小于交流耗能装置退出阈值电压515kv。
[0133]
s3.4.2、投入交流耗能装置，使得投入组数达到n
11max
＝4或n
12max
＝4组；
[0134]
s3.4.3、每隔10ms交流耗能装置组数增加1组；
[0135]
s3.4.4、每隔10ms交流耗能装置组数减少1组；
[0136]
s3.4.5、将换流站的正极和负极过压信号清零，即o
11
＝0或o
12
＝0，且将交流耗能装置投入组数清零。
[0137]
s3.5、然后，换流站1过压极的实测直流端口电压再次上升，返回步骤s1，直至柔性直流系统故障穿越成功。
[0138]
如图5所示，基于相同的发明构思，本发明还提供了一种柔性直流系统用交流耗能装置控制系统，包括：
[0139]
盈余功率类型判断模块，用于对新能源电场孤岛接入换流站的正极闭锁信号、负极闭锁信号、正极直流端口电压和负极直流端口电压进行实时监测，并根据监测结果判断盈余功率问题的类型；
[0140]
交流耗能装置投入组数调节模块，用于根据确定的盈余功率问题类型，计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据换流站的实际运行数据对初始投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。
[0141]
进一步，交流耗能装置投入组数调节模块包括：
[0142]
第一调节模块，用于根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对交流耗能装置的投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功；
[0143]
第二调节模块，用于令换流站i的正极过压信号或负极过压信号为1，根据当前盈余功率、单组交流耗能装置消耗的额定有功功率和故障前过压极上网功率计算交流耗能装置的初始投入组数，并根据本换流站过压极的实测直流端口电压动态调整投入交流耗能装置的组数，直至柔性直流系统故障穿越成功。
[0144]
进一步，第一调节模块包括：初始盈余功率计算模块，用于计算得到初始盈余功率；第一初始投入组数计算模块，用于根据初始盈余功率和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率计算交流耗能装置的第一初始投入组数；第一动态调整模块，用于交流耗能装置投入或退出操作执行后，根据本换流站健全极的实测直流端口电压和实测有功功率对交流耗能装置的投入组数进行动态调整，直至柔性直流系统故障穿越成功。
[0145]
进一步，第二调节模块包括：当前盈余功率计算模块，用于根据换流站i的正极或负极实测直流端口电压u
ij
从稳态最高直流电压u
dmax
发展到交流耗能装置投入阈值电压u
in
的时段δtj，计算当前盈余功率δpj；第二初始投入组数计算模块，用于根据当前盈余功率δpj和单组交流耗能装置消耗的额定有功功率p
cni
得到投入正极或负极的交流耗能装置的第二初始投入组数；第二动态调整模块，用于交流耗能装置投入或退出操作执行后，根据本换流站过压极的实测直流端口电压动态调整投入交流耗能装置的组数，直至柔性直流系统故障穿越成功。
[0146]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围。