高压直流输电换流器换相参数的检测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高压直流输电换流器换相参数的检测方法和系统，该方法包括：将换流站测量获得的换流变压器网侧a、b、c三相电压进行转换，获得换流变压器网侧交流电压基波正序分量相位；根据换流变压器网侧电压基波正序分量相位，计算换流变压器网侧电压的基波正序分量和基波负序分量；根据换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量和基波负序分量计算交流电压的三次正序分量和三次负序分量；根据换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量、基波负序分量、三次正序分量和三次负序分量确定换流器的实际换相电压过零点、换相角和有效触发角。利用本发明专利技术，能够准确地测量换流器换相参数，可以提高高压直流输电系统性能。

Method and system for detecting commutation parameters of HVDC Converter

The present invention relates to a method and system for detecting a HVDC converter commutation parameters, the method includes: the converter measured converter transformer, B, network side a C three-phase voltage conversion gain converter transformer network side AC fundamental positive sequence voltage phase; according to the network side voltage converter transformer the fundamental positive sequence component phase, the calculation of fundamental positive sequence component and fundamental negative sequence component of line voltage converter transformer; according to the three sequence component network side converter transformer fundamental positive sequence voltage phase, the fundamental positive sequence component and fundamental negative sequence component calculation of AC voltage and three negative sequence components; according to the network side voltage converter transformer the fundamental positive sequence component phase, fundamental fundamental negative and positive sequence components, three times three times of positive sequence component and negative sequence component to determine the actual converter commutation voltage at zero point, change Phase angle and effective trigger angle. By using the invention, the commutation parameters of the converter can be accurately measured, and the performance of the HVDC transmission system can be improved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压直流输电
，特别是涉及一种高压直流输电换流器换相参数的检测方法和系统。
技术介绍
高压直流输电具有输送容量大、距离远、造价低等优点，近年来在得到广泛的应用，换流器是直流输电系统中的核心设备，高压直流控制系统对换流器的控制作用是通过触发相位控制来实现的。早期(第一代)的换流器采用“等触发角触发相位控制(也称为按相触发相位控制或分相触发相位控制)”，该触发控制中每个阀各有一套相位控制电路，通过与换相交流电压波形进行直接比较来确定各个阀的触发时间，在三相电压对称的情况下各触发角相等，但在三相电压不对称时会使各阀触发脉冲间隔不相等，导致换流器产生非特征谐波，并可能出现谐波不稳定现象。由于等触发角触发相位控制电路存在上述问题，现有(第二代)高压直流工程中都采用等间隔触发相位控制来产生触发命令。该触发控制中每个换流器只装一套触发相位控制电路，根据锁相环获得的换相电压正序分量来独立地产生等间隔的触发脉冲信号序列。由于数字电路技术的采用，等间隔触发控制在正常工况下可以得到精度较高的等间隔脉冲(达到0.02°)，但在故障工况下其触发控制精度却很差。当三相电压不对称持续时间较长时，非特征谐波含量显著增加，且由于各阀触发角不相等，易引起关断角最小的阀发生换相失败，换流器发生换相失败的可能性显著增加。因此准确检测换流器换相相关参数，如换相电压过零点、换相角或有效触发角等，对提高高压直流输电系统的性能具有重要的作用，而现有的技术中，难以准确地对换流器换相参数进行检测。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种高压直流输电换流器换相参数的检测方法和系统，以准确地对换流器换相参数进行检测。一种高压直流输电换流器换相参数的检测方法，包括：将换流站测量获得的换流变压器网侧a、b、c三相电压进行转换，获得换流变压器网侧交流电压基波正序分量相位；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位，计算换流变压器网侧电压的基波正序分量和基波负序分量；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量和基波负序分量计算交流电压的三次正序分量和三次负序分量；其中，所述三次正序分量包括幅值和相位，所述三次负序分量包括幅值和相位；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量、基波负序分量、三次正序分量和三次负序分量确定换流器的实际换相电压过零点、换相角和有效触发角。一种高压直流输电换流器换相参数的检测系统，包括：基波正序分量相位获取模块，用于将换流站测量获得的换流变压器网侧a、b、c三相电压进行转换，获得换流变压器网侧电压基波正序分量相位；电压基波分量计算模块，用于根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位，计算换流变压器网侧电压基波正序分量和基波负序分量；电压三次正负序分量获取模块，用于根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量和基波负序分量计算交流电压的三次正序分量和三次负序分量；其中，所述三次正序分量包括幅值和相位，所述三次负序分量包括幅值和相位；换相电压过零点获取模块，用于根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量、基波负序分量、三次正序分量和三次负序分量确定换流器的实际换相电压过零点、有效触发角和换相角。上述高压直流输电换流器换相参数的检测方法和系统，将换流站测量获得的换流变压器网侧a、b、c三相电压进行转换，获得交流系统的电压基波正序分量相位；根据所述电压基波正序分量相位，计算交流系统的电压基波正序分量和电压基波负序分量；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量和基波负序分量计算交流电压的三次正序分量和三次负序分量；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量、基波负序分量、三次正序分量和三次负序分量确定换流器的实际换相电压过零点、有效触发角和换相角。利用本专利技术提供的技术，能够准确地测量换流器换相参数，可以应用于高压直流输电系统进行控制运行，提高系统性能。附图说明图1为高压直流输电系统结构图；图2为高压直流输电换流器换相参数的检测方法流程图；图3为采用的电压基波正序分量同步锁相方法示意图；图4为采用的电压基波分量双旋转坐标系空间位置示意图；图5为三相对称与不对称工况下换流器触发时刻图；图6是一个示例中的CIGRE直流输电标准测试系统的直流系统模型结构示意图；图7为正常工况下直流电压的仿真值和计算值的波形示意图；图8为A相接地故障时CIGRE直流输电标准测试系统直流电压波形整流侧阀电压与同步相位示意图；图9是高压直流输电换流器换相参数的检测系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图阐述本专利技术的高压直流输电换流器换相参数的检测方法和系统的实施例。参考图1，图1为高压直流输电系统结构图，在该输电系统中，一交流系统通过换流变压器进行变压，然后通过换流器，并通过直流输电线路进行传输，然后经过换流器处理，再由换流变压器进行变压后，输入到另一交流系统。参考图2所示，图2为高压直流输电换流器换相参数的检测方法流程图，包括：S10：将换流站测量获得的换流变压器网侧a、b、c三相电压进行转换，获得换流变压器网侧交流电压基波正序分量相位；具体地，可以将换流站测量获得的换流变压器网侧a、b、c三相电压进行Clark变换得到αβ分量，将αβ分量分别变换到dq+与dq-坐标系下分别得到dq+、dq-分量，利用旋转坐标中的dq+、dq-分量进行运算解耦，将解耦得到的q+1*作为PI控制器的输入量经过积分得到正序电压的同步相位。换流器通过换流变压器连接到交流系统的电网，换相电压是换流变压器与换流器连接点的电压，即换流变压器阀侧电压，该电压难以准确测量，换流变压器与交流系统连接处的电压为换流变压器网侧电压，该电压能够准确测量。作为一个实施例，所述步骤S10具体可以包括如下过程：S101：对换流站换流变压器网侧电压进行测量，获得交流电压a、b、c三相电压，对交流电压a、b、c三相电压进行Clark变换得到静止坐标系中的αβ分量；设测量得到的换流站换流变压器网侧三相电压含有基波正负序分量，三相电压可表示如下：其中：V+为基波正序电压幅值，V-为基波负序电压幅值，φ+,φ-分别为基波正序、负序电压的相位。将三相电压进行Clark变换，得到静止坐标系中的αβ分量。在公式(1)中使用序分量的方式表示a、b、c三相电压，同理可以将αβ使用正负序的αβ分量表示：其中：由公式(3)、(4)可以求出αβ两个分量。S102：使用锁相环输出的同步相位θ将αβ分量变换到旋转坐标系下，分别得到dq+分量、dq-分量；参考图3，图3为采用的电压基波正序分量同步锁相方法示意图；使用锁相环输出的同步相位θ将静止坐标系中的αβ分量变换到正序、负序旋转坐标中，运算如下：将公式(2)、(3)、(4)分别代入公式(5)、(6)，得到：其中，ωt为a、b、c坐标中电压的变化相位，θ为锁相环输出的同步相位。当锁相环锁定电压相位时，vq+≈0，由公式(7)可以得到ωt+φ+≈θ。S103：利用旋转坐标中的dq+分量、dq-分量进行解耦，去除电压基波负序分量；具体地，当锁相环锁定电压相位时，ωt+φ+≈θ，此时公式(7)、(8)可以简化为：为解耦引入辅助变量：对公式(9)(10)进行分解，得到：设为解耦单元的输出，对其经过低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压直流输电换流器换相参数的检测方法，其特征在于，包括：将换流站测量获得的换流变压器网侧a、b、c三相电压进行转换，获得换流变压器网侧交流电压基波正序分量相位；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位，计算换流变压器网侧电压的基波正序分量和基波负序分量；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量和基波负序分量计算交流电压的三次正序分量和三次负序分量；其中，所述三次正序分量包括幅值和相位，所述三次负序分量包括幅值和相位；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量、基波负序分量、三次正序分量和三次负序分量确定换流器的实际换相电压过零点、换相角和有效触发角。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电换流器换相参数的检测方法，其特征在于，包括：将换流站测量获得的换流变压器网侧a、b、c三相电压进行转换，获得换流变压器网侧交流电压基波正序分量相位；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位，计算换流变压器网侧电压的基波正序分量和基波负序分量；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量和基波负序分量计算交流电压的三次正序分量和三次负序分量；其中，所述三次正序分量包括幅值和相位，所述三次负序分量包括幅值和相位；根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量、基波负序分量、三次正序分量和三次负序分量确定换流器的实际换相电压过零点、换相角和有效触发角。2.根据权利要求1所述的高压直流输电换流器换相参数的检测方法，其特征在于，将换流站测量获得的换流变压器网侧a、b、c三相电压进行转换，获得交流系统的电压基波正序分量相位的步骤包括：对交流系统的换流站换流变压器网侧电压进行测量，获得交流电压a、b、c三相电压，对交流电压a、b、c三相电压进行Clark变换得到αβ分量；使用锁相环输出的同步相位θ将αβ分量变换到旋转坐标系下，分别得到dq+分量、dq-分量；利用旋转坐标中的dq+分量、dq-分量进行解耦，去除电压基波负序分量；将解耦得到的q+1*作为PI控制器的输入量进行积分，得到交流系统的电压基波正序分量相位。3.根据权利要求1所述的高压直流输电换流器换相参数的检测方法，其特征在于，根据所述电压基波正序分量相位，计算交流系统的电压基波正序分量和基波负序分量的步骤包括：在锁相环锁定电压正序分量相位时，获取电压正序分量幅值和电压负序分量幅值；以电压基波正序分量相位作为参考点，计算电压基波负序分量的相位；根据所述电压基波正序分量的初始相位和电压基波负序分量的初始相位以及所述电压正序分量幅值和负序电压幅值分别确定电压基波正序分量和负序分量。4.根据权利要求1所述的高压直流输电换流器换相参数的检测方法，其特征在于，根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波正序分量和基波负序分量确定交流电压的三次正序分量和三次负序分量的步骤包括：在换流站交流侧发生不对称故障后，根据交流电压中含有的基波正负分量、三次谐波正负分量确定三相换相电压；将三相电压分别变换为dq+与dq-坐标系下的电压量，对所述电压量进行解耦运算获取基波和三次谐波的dq轴下正负序分量；将所述正负序分量通过低通滤波器，得到直流分量，根据所述直流分量获取电压三次谐波的正序分量和负序分量；根据三次正序dq坐标的旋转角速度计算电压三次谐波的正序分量和负序分量的相位。5.根据权利要求1所述的高压直流输电换流器换相参数的检测方法，其特征在于，根据所述换流变压器网侧电压基波正序分量相位、基波...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅闯，李子林，汪娟娟，李瑶佳，王子民，黄梦华，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44