本发明涉及一种柔性直流线路故障穿越控制方法及系统，属于高压直流输电。
背景技术：
1、随着新型电力系统建设的持续推进，柔性直流输电技术在大规模清洁能源、跨区域大容量传输、电网柔性分区、深远海风电高效送出、海量分布式新能源消纳和直流负荷接入等领域迎来新的发展机遇。在大规模清洁能源经济高效送出和柔性互联方面，柔性直流输电以其快速控制的调节性能、大容量远距离送电等优点得到广泛应用。
2、在深远海风电直流并网方面，当海上风电柔性直流输电系统发生直流线路故障时，线路绝缘强度降低，产生导线对地闪络，短路点无法灭弧，由于线路电容的放电电容的放电作用，使短路点的故障电流产生较大的过冲，导致故障电流的产生。另外，柔性直流系统输电系统发生直流线路故障，还会导致系统中的功率流动受到影响，功率不平衡从而产生盈余功率，甚至导致系统跳闸。
3、现有的针对直流线路发生故障的策略往往通过在受端换流器直流侧增加耗能电阻来吸收盈余功率，维持功率平衡，完成柔性直流输电系统的直流故障穿越，这种策略的拓扑结构简单，但是该策略需要的占地面积大、投资成本高。
4、申请公布号为cn117498333a的中国发明专利提供了一种风机耗能装置的调用方法及装置的技术方案，该方法在海上风电直流输电系统发生直流故障时通过获取发生直流故障前的直流运行功率，并采集每个全桥子模块当前的运行电压值，计算全桥子模块平均电压值，对预设模块电压值和全桥子模块平均电压值进行闭环控制和耗能投入计算，得到投入量，当各个耗能装置容量相同时，将投入量除以单个耗能装置容量，并将结果向上取整确定调用数量，当各个耗能装置容量不相同时，确定调用数量以使总调用容量大于投入量，且小于投入量与单台容量最大值之和；再根据得到风机耗能装置投入量，以对海上风电直流输电系统中的风机中的风机耗能装置进行调用；使得海上风电直流输电系统中的风机耗能装置能够参与直流故障的处理，以抵消因短路产生的盈余功率，从而避免系统跳闸，该方法利用风电机组内的耗能装置节省了土地资源，降低了投资成本，但是该方法需要通过获取发生直流故障前的直流运行功率，并采集每个全桥子模块当前的运行电压值，计算全桥子模块平均电压值，对预设模块电压值和全桥子模块平均电压值进行闭环控制和耗能投入计算等一系列计算步骤才能得到耗能装置的投入量，得到投入量之后才能触发耗能装置的投入，计算复杂，效率低下，无法及时对盈余功率进行消耗，可能导致系统跳闸。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种柔性直流线路故障穿越控制方法及系统，以解决现有的针对柔性直流输电系统的直流线路发生故障的策略在直流线路发生故障时，投入耗能装置的操作效率低下，无法及时对盈余功率进行消耗，可能导致系统跳闸的问题。
2、本发明为解决上述技术问题而提供一种柔性直流线路故障穿越控制方法，包括：当直流线路发生瞬时故障时，若该直流线路的送端换流器中处于投入状态的功率器件的电容电压的平均值大于电压上限值，则开始向该直流线路送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消耗送端盈余功率的耗能装置，直至所述送端换流器处于投入状态的功率器件的电容电压的平均值小于电压下限值；反之，则不投入所述耗能装置。
3、进一步地，所述向该直流线路送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消纳送端盈余功率的耗能装置的方式包括：按照所述送端风电场中各个正在运行的风电机组的输出功率从大到小的顺序，依次向所述送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消纳送端盈余功率的耗能装置。
4、进一步地，向所述送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消纳送端盈余功率的耗能装置的方式还包括：当存在未投入耗能装置的风电机组的输出功率大于已投入耗能装置的风电机组的耗能装置，则开始向未投入耗能装置且当前输出功率最大的风电机组中投入耗能装置，且在每次投入的同时退出已投入耗能装置且当前输出功率最小的风电机组的耗能装置。
5、进一步地，还包括：当直流线路发生瞬时故障时，停止根据直流电压额定值对送端换流器各个桥臂、受端换流器各个桥臂的参考电压的控制，根据由送端、受端对直流电流pi控制的控制量确定的直流电压偏置量，控制送端换流器各个桥臂、受端换流器各个桥臂的参考电压，送端换流器和受端换流器分别根据对应的所述参考电压控制自身的全桥功率模块负投入个数以进行直流负电压控制；所述直流电流pi控制的控制量根据直流线路的实际电流与设定电流参考值之间的差异确定，所述设定电流参考值为负值。
6、进一步地，还包括：当直流线路瞬时故障结束时，停止所述直流负电压控制并恢复根据直流电压额定值对所述参考电压进行的控制，当通过根据直流电压额定值对所述参考电压进行的控制将直流线路的电压升至直流电压额定值之后，退出已投入耗能装置的风电机组中的耗能装置。
7、进一步地，退出已投入耗能装置的风电机组中的耗能装置的方式包括：按照风电场中各个已投入耗能装置的风电机组的输出功率从小到大的顺序，依次退出所述风电机组中的耗能装置。
8、有益效果：本发明提供了一种新的柔性直流线路故障穿越控制方法，该方法通过判断该直流线路的送端换流器处于投入状态的功率器件的电容电压的平均值是否大于电压上限值来判断是否开始向风电场中正在运行的风电机组中投入用于消耗送端盈余功率的耗能装置，直至送端换流器功率器件的电容的平均电压小于电压下限值，由此只需要根据简单的判定条件，即可及时决定是否向风电场中正在运行的风电机组中投入用于消耗送端盈余功率的耗能装置，并且保证在投入的耗能装置足以消耗盈余功率的情况下能够及时停止继续投入，避免了投入耗能装置前向风电机组中投入耗能装置的数量和分配方式的复杂繁琐计算，有效提高了投入耗能装置的操作效率，能够及时准确地消耗掉盈余功率，实现了故障的可靠穿越，保障了系统的安全。
9、本发明还提供了一种柔性直流线路故障穿越控制系统，包括用于控制该直流线路的送端换流器的第一控制器和用于控制该直流线路送端风电场中的风电机组中的耗能装置投入和退出的风电机组控制器，所述耗能装置用于在被投入时消耗送端盈余功率，所述第一控制器用于在直流线路发生瞬时故障时，若所述送端换流器中处于投入状态的功率器件的电容电压的平均值大于电压上限值，则开始触发所述风电机组控制器向所述送端风电场中正在运行的风电机组中投入所述耗能装置，直至所述送端换流器处于投入状态的功率器件的电容电压的平均值小于电压下限值；反之，则不触发风电机组控制器投入所述耗能装置。
10、进一步地，触发所述风电机组控制器向所述送端风电场中正在运行的风电机组中投入所述耗能装置的方式包括：
11、第一控制器按照所述送端风电场中各个正在运行的风电机组的输出功率从大到小的顺序，依次触发风电机组控制器向所述送端风电场中正在运行的风电机组中投入所述耗能装置。
12、进一步地，触发所述风电机组控制器向送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消纳送端盈余功率的耗能装置的方式还包括：当存在未投入耗能装置的风电机组的输出功率大于已投入耗能装置的风电机组的耗能装置，则第一控制器开始触发风电机组控制器向未投入耗能装置且当前输出功率最大的风电机组中投入耗能装置，且在每次投入的同时退出已投入耗能装置且当前输出功率最小的风电机组的耗能装置。
13、进一步地，还包括用于控制受端换流器的第二控制器，第一控制器与第二控制器分别用于当直流线路发生瞬时故障时，分别停止根据直流电压额定值对送端换流器各个桥臂、受端换流器各个桥臂的参考电压的控制；根据其对直流电流pi控制器的控制量确定的直流电压偏置量分别控制送端换流器各个桥臂、受端换流器各个桥臂的参考电压，分别根据对应的所述参考电压控制自身的全桥功率模块负投入个数以进行直流负电压控制；所述直流电流pi控制器的控制量根据直流线路的实际电流与设定电流参考值之间的差异确定，所述设定电流参考值为负值。进一步地，当直流线路瞬时故障结束时，第一控制器与第二控制器分别停止所述直流负电压控制并恢复根据直流电压额定值对所述参考电压进行的控制，当通过根据直流电压额定值对所述参考电压进行的控制将直流线路的电压升至直流电压额定值之后，第一控制器触发风电机组控制器控制退出已投入耗能装置的风电机组中的耗能装置。
14、进一步地，退出已投入耗能装置的风电机组中的耗能装置的方式包括：第一控制器按照风电场中各个已投入耗能装置的风电机组的输出功率从小到大的顺序，依次触发风电机组控制器控制退出所述风电机组中的耗能装置。
15、进一步地，第一控制器与各风电机组控制器之间的通信方式包括：第一控制器分别与馈线上第一台风电机组的风电机组控制器和最后一台风电机组的风电机组控制器之间建立双向主备通信，其余各风电机组的风电机组控制器分别与相邻的风电机组的风电机组控制器之间建立双向主备通信。
16、该柔性直流线路故障穿越控制系统能实现与上述柔性直流线路故障穿越控制方法一致的有益效果。
1.一种柔性直流线路故障穿越控制方法，其特征在于，包括：当直流线路发生瞬时故障时，若该直流线路的送端换流器中处于投入状态的功率器件的电容电压的平均值大于电压上限值，则开始向该直流线路送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消耗送端盈余功率的耗能装置，直至所述送端换流器处于投入状态的功率器件的电容电压的平均值小于电压下限值；反之，则不投入所述耗能装置。
2.根据权利要求1所述的柔性直流线路故障穿越控制方法，其特征在于，所述向该直流线路送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消纳送端盈余功率的耗能装置的方式包括：按照所述送端风电场中各个正在运行的风电机组的输出功率从大到小的顺序，依次向所述送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消纳送端盈余功率的耗能装置。
3.根据权利要求2所述的柔性直流线路故障穿越控制方法，其特征在于，向所述送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消纳送端盈余功率的耗能装置的方式还包括：当存在未投入耗能装置的风电机组的输出功率大于已投入耗能装置的风电机组的耗能装置，则开始向未投入耗能装置且当前输出功率最大的风电机组中投入耗能装置，且在每次投入的同时退出已投入耗能装置且当前输出功率最小的风电机组的耗能装置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的柔性直流线路故障穿越控制方法，其特征在于，还包括：当直流线路发生瞬时故障时，停止根据直流电压额定值对送端换流器各个桥臂、受端换流器各个桥臂的参考电压的控制，根据由送端、受端对直流电流pi控制的控制量确定的直流电压偏置量，控制送端换流器各个桥臂、受端换流器各个桥臂的参考电压，送端换流器和受端换流器分别根据对应的所述参考电压控制自身的全桥功率模块负投入个数以进行直流负电压控制；所述直流电流pi控制的控制量根据直流线路的实际电流与设定电流参考值之间的差异确定，所述设定电流参考值为负值。
5.根据权利要求4所述的柔性直流线路故障穿越控制方法，其特征在于，还包括：当直流线路瞬时故障结束时，停止所述直流负电压控制并恢复根据直流电压额定值对所述参考电压进行的控制，当通过根据直流电压额定值对所述参考电压进行的控制将直流线路的电压升至直流电压额定值之后，退出已投入耗能装置的风电机组中的耗能装置。
6.根据权利要求5所述的柔性直流线路故障穿越控制方法，其特征在于，退出已投入耗能装置的风电机组中的耗能装置的方式包括：按照风电场中各个已投入耗能装置的风电机组的输出功率从小到大的顺序，依次退出所述风电机组中的耗能装置。
7.一种柔性直流线路故障穿越控制系统，包括用于控制该直流线路的送端换流器的第一控制器和用于控制该直流线路送端风电场中的风电机组中的耗能装置投入和退出的风电机组控制器，其特征在于，所述耗能装置用于在被投入时消耗送端盈余功率，所述第一控制器用于在直流线路发生瞬时故障时，若所述送端换流器中处于投入状态的功率器件的电容电压的平均值大于电压上限值，则开始触发所述风电机组控制器向所述送端风电场中正在运行的风电机组中投入所述耗能装置，直至所述送端换流器处于投入状态的功率器件的电容电压的平均值小于电压下限值；反之，则不触发风电机组控制器投入所述耗能装置。
8.根据权利要求7所述的柔性直流线路故障穿越控制系统，其特征在于，触发所述风电机组控制器向所述送端风电场中正在运行的风电机组中投入所述耗能装置的方式包括：
9.根据权利要求8所述的柔性直流线路故障穿越控制系统，其特征在于，触发所述风电机组控制器向送端风电场中正在运行的风电机组中投入用于消纳送端盈余功率的耗能装置的方式还包括：当存在未投入耗能装置的风电机组的输出功率大于已投入耗能装置的风电机组的耗能装置，则第一控制器开始触发风电机组控制器向未投入耗能装置且当前输出功率最大的风电机组中投入耗能装置，且在每次投入的同时退出已投入耗能装置且当前输出功率最小的风电机组的耗能装置。
10.根据权利要求7-9任一项所述的柔性直流线路故障穿越控制系统，其特征在于，还包括用于控制受端换流器的第二控制器，第一控制器与第二控制器分别用于当直流线路发生瞬时故障时，分别停止根据直流电压额定值对送端换流器各个桥臂、受端换流器各个桥臂的参考电压的控制；根据其对直流电流pi控制器的控制量确定的直流电压偏置量分别控制送端换流器各个桥臂、受端换流器各个桥臂的参考电压，分别根据对应的所述参考电压控制自身的全桥功率模块负投入个数以进行直流负电压控制；所述直流电流pi控制器的控制量根据直流线路的实际电流与设定电流参考值之间的差异确定，所述设定电流参考值为负值。
11.根据权利要求10所述的柔性直流线路故障穿越控制系统，其特征在于，当直流线路瞬时故障结束时，第一控制器与第二控制器分别停止所述直流负电压控制并恢复根据直流电压额定值对所述参考电压进行的控制，当通过根据直流电压额定值对所述参考电压进行的控制将直流线路的电压升至直流电压额定值之后，第一控制器触发风电机组控制器控制退出已投入耗能装置的风电机组中的耗能装置。
12.根据权利要求11所述的柔性直流线路故障穿越控制系统，其特征在于，退出已投入耗能装置的风电机组中的耗能装置的方式包括：第一控制器按照风电场中各个已投入耗能装置的风电机组的输出功率从小到大的顺序，依次触发风电机组控制器控制退出所述风电机组中的耗能装置。
13.根据权利要求12所述的柔性直流线路故障穿越控制系统，其特征在于，第一控制器与各风电机组控制器之间的通信方式包括：
