一种双端柔性直流输电系统电网故障无通信穿越控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双端柔性直流输电系统电网故障无通信穿越控制方法，包括Udc/Q端故障的检测与控制以及Udc/Q端故障时，P/Q端协助Udc/Q端实现故障穿越的检测和控制以及P/Q端古装的检测与控制，本发明专利技术不需要依靠通信线路或者故障处理附加电路，从而抑制直流母线电压过压和交流母线电流过流等，实现了柔性直流输电系统的故障穿越。

【技术实现步骤摘要】
一种双端柔性直流输电系统电网故障无通信穿越控制方法
本专利技术属于柔性直流输电
，涉及一种双端柔性直流输电系统无通信线路的电网故障穿越控制方法。
技术介绍
当柔性直流输电系统所联交流电网发生故障时(如单相接地、相间短路以及三相对地短路)，要求柔性直流输电系统能够继续运行，不出现闭锁停运，降低对交流系统的冲击，同时保证自身设备安全，不出现器件过压过流，实现故障穿越。到目前为止，现有方法主要分为两类：一类是在柔性直流输电系统上附加电路，达到释放剩余功率的目的；另外一类是修改系统的控制策略，但是会涉及到其中一端的控制策略用到对端的相关电压和电流等信息，因此需要借助通信线路实现两端的信息传递；上述两类方法都会涉及到柔性直流输电系统的双端通信，再加上附加电路，大大增加了系统的复杂程度，降低了系统可靠性，一旦通信线路发生故障时，会增大柔性直流输电系统不稳定性，甚至会导致闭锁停运的情况出现。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种双端柔性直流输电系统电网故障无通信穿越控制方法，本专利技术不需要依靠通信线路或者故障处理附加电路，从而抑制直流母线电压过压和交流母线电流过流等，实现了柔性直流输电系统的故障穿越。本专利技术所采用的技术方案是，一种双端柔性直流输电系统电网故障无通信穿越控制方法，在Udc/Q端和P/Q端分别进行控制：Udc/Q端控制方法如下：步骤11：检测Udc/Q端所联交流系统三相母线电压va1、vb1、vc1，做abc-dq变换，得到电压d轴分量和q轴分量vd1和vq1，判断vd1与门限值的大小：当vd1大于门限值时，故障标志Fa置0，当vd1小于或者等于门限值时，则故障标志Fa置1；步骤12：根据步骤11产生的故障标志Fa，判断故障是否发生，在正常工况下，Udc/Q端电流内环控制器接收电压外环控制器输出的原有控制量Cold；当故障标志Fa由0变为1(即上升沿)时，则故障发生，原有控制量Cold的取值按照间隔T1(T1≥0)变换到新的控制量Cnew，同时，在经过时间间隔T1(T1≥0)后，设置切换标志a置1，此时切换标志a作为禁止信号，停止电压外环控制器工作，切换标志a作为开关信号，将原有控制量Cold切换到新的控制量Cnew，新的控制量Cnew作用到电流内环控制器中；新的控制量Cnew确定方法为：记故障前三相母线电压d轴分量和q轴分量为vd1和vq1，记故障后三相母线电压d轴分量和q轴分量为v'd1和v'q1，三相电网常见故障包括单相接地、相间短路以及三相接地故障，不同故障下，v'd1和v'q1的取值是不一样的，鉴于此，新的控制量是在原有控制量的基础上乘以一个比例系数k，该系数k按照下式来确定，新的控制量为Cnew与原有控制量为Cold满足如下关系：当故障标志Fa为由1变为0(即下降沿)时，则故障消失，新的控制量Cnew的取值按照间隔T2(T2≥0)变换到原有控制量Cold，同时，在经过时间间隔T2(T2≥0)后，设置切换标志a置0，此时切换标志a作为为开关信号，启动电压外环控制器工作，将新的控制量Cnew切换到原有控制量Cold，原有控制量Cold重新作用到电流内环控制器中；P/Q端控制方法如下：步骤21：P/Q端协助Udc/Q端实现故障穿越的检测和控制，在步骤11检测Udc/Q端电网电压的同时，P/Q端检测该侧出口直流母线电压udc，正常工况下，直流母线电压udc在大于低压门限值且小于高压门限值，故障标志Fb置0；当直流母线电压udc≥高压门限值或直流母线电压udc≤低压门限值时，则发生故障，故障标志Fb置1；步骤22：确定新的功率指令值P2*，首先，根据比例-积分(PI)环节的表达式Kp×Err+Ki×∫Err·dt，式中，Kp是比例系数，Ki是积分系数以及比例-积分(PI)环节的输入是直流母线电压参考值Udc*与实测的直流母线电压udc的差值，即Err＝Udc*-udc，确定比例-积分(PI)环节的输出，比例-积分(PI)环节的输出与故障标志Fb相乘，即为功率扰动值PΔ：新的功率指令值P2*＝原有功率指令值P1*+功率扰动量PΔ，将新的功率指令值P2*代入P/Q端下级控制部分；步骤31：P/Q端故障的检测与控制，在步骤11检测Udc/Q端电网电压的同时，检测P/Q端所联交流系统三相母线电压va2、vb2、vc2，做abc-dq变换，得到电压d轴和q轴分量vd2、vq2，判断vd2与门限值的大小：当vd2大于门限值时，故障标志Fc置0，当vd2小于或者等于门限值时，则故障标志Fc置1；在正常工况下，故障标志Fc为0，P/Q端电流内环d轴接收原有控制量Id*，P/Q端电流内环q轴接收原有控制量Iq*；当故障标志Fc由0变为1(即上升沿)时，则故障发生，控制P/Q端电流内环d轴原有控制量Id*变为新的控制量Id*_LVRT，q轴原有控制量Iq*变为新的控制量Iq*_LVRT，新的电流环d轴和q轴控制量指令值分别按下式进行确定：式中，Ilim、Iqm、Vdm分别是总的电流限幅值、q轴电流限幅值以及电压限幅值；当故障标志Fc为由1变为0(即下降沿)时，则故障消失，控制P/Q端电流内环d轴由新的控制量Id*_LVRT变为原有控制量Id*，q轴由新的控制量Iq*_LVRT变为原有控制量Iq*。进一步的，所述步骤11中的判断方法如下：在正常工况下，门限值取门限值1，当vd1大于门限值1时，故障标志为0，继续进行判断；当vd1小于或等于门限值1时，则故障标志置1，与此同时，门限值取门限值2(门限值2>门限值1)，即不再判断vd1与门限值1的大小，改为判断vd1与门限值2的大小：当vd1小于门限值2时，故障标志保持不变，继续进行判断；当vd1大于等于门限值2时，则故障标志置0，与此同时，门限值取门限值1，即不再判断vd1与门限值2的大小，改为判断vd1与门限值1的大小。进一步的，所述步骤31中的判断方法如下：在正常工况下，门限值取门限值1，当vd2大于门限值1时，故障标志为0，继续进行判断；当vd2小于或等于门限值1时，则故障标志置1，与此同时，门限值取门限值2(门限值2>门限值1)，即不再判断vd2与门限值1的大小，改为判断vd2与门限值2的大小：当vd2小于门限值2时，故障标志保持不变，继续进行判断；当vd2大于等于门限值2时，则故障标志置0，与此同时，门限值取门限值1，即不再判断vd2与门限值2的大小，改为判断vd2与门限值1的大小。进一步的，所述步骤21中，高压门限值取值有门限值3和门限值4，其中门限值3大于门限值4，低压门限值取值由门限值5和门限值6，其中门限值6小于门限值5；在正常工况下，故障标志Fb置0，高压门限取门限值3，低压门限值取有门限值6，运行中判断直流母线电压udc与门限值3和门限值6的大小：当门限值3>直流母线电压udc>门限值6时，故障标志Fb保持不变；当直流母线电压udc≥门限值3或直流母线电压udc≤门限值6时，则故障标志Fb置1，与此同时，高压门限值取值由门限值3修改为门限值4或低压门限值取值由门限值6修改为门限值5，继续进行判断；当出现直流母线电压udc大于门限值4或者直流母线电压udc小于门限值5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双端柔性直流输电系统电网故障无通信穿越控制方法，其特征在于，在Udc/Q端和P/Q端分别进行控制：Udc/Q端控制方法如下：步骤11：检测Udc/Q端所联交流系统三相母线电压va1、vb1、vc1，做abc‑dq变换，得到电压d轴分量和q轴分量vd1和vq1，判断vd1与门限值的大小：当vd1大于门限值时，故障标志Fa置0，当vd1小于或者等于门限值时，则故障标志Fa置1；步骤12：根据步骤11产生的故障标志Fa，判断故障是否发生，在正常工况下，Udc/Q端电流内环控制器接收电压外环控制器输出的原有控制量Cold；当故障标志Fa由0变为1(即上升沿)时，则故障发生，原有控制量Cold的取值按照间隔T1(T1≥0)变换到新的控制量Cnew，同时，在经过时间间隔T1(T1≥0)后，设置切换标志a置1，此时切换标志a作为禁止信号，停止电压外环控制器工作，切换标志a作为开关信号，将原有控制量Cold切换到新的控制量Cnew，新的控制量Cnew作用到电流内环控制器中；新的控制量Cnew确定方法为：记故障前三相母线电压d轴分量和q轴分量为vd1和vq1，记故障后三相母线电压d轴分量和q轴分量为v'd1和v'q1，三相电网常见故障包括单相接地、相间短路以及三相接地故障，不同故障下，v'd1和v'q1的取值是不一样的，鉴于此，新的控制量是在原有控制量的基础上乘以一个比例系数k，该系数k按照下式来确定，k=(vd1′)2+(vq1′)2(vd1)2+(vq1)2]]>新的控制量为Cnew与原有控制量为Cold满足如下关系：Cnew=(vd1′)2+(vq1′)2(vd1)2+(vq1)2×Cold;]]>当故障标志Fa为由1变为0(即下降沿)时，则故障消失，新的控制量Cnew的取值按照间隔T2(T2≥0)变换到原有控制量Cold，同时，在经过时间间隔T2(T2≥0)后，设置切换标志a置0，此时切换标志a作为为开关信号，启动电压外环控制器工作，将新的控制量Cnew切换到原有控制量Cold，原有控制量Cold重新作用到电流内环控制器中；P/Q端控制方法如下：步骤21：P/Q端协助Udc/Q端实现故障穿越的检测和控制，在步骤11检测Udc/Q端电网电压的同时，P/Q端检测该侧出口直流母线电压udc，正常工况下，直流母线电压udc在大于低压门限值且小于高压门限值，故障标志Fb置0；当直流母线电压udc≥高压门限值或直流母线电压udc≤低压门限值时，则发生故障，故障标志Fb置1；步骤22：确定新的功率指令值P2*，首先，根据比例‑积分(PI)环节的表达式Kp×Err+Ki×∫Err·dt，式中，Kp是比例系数，Ki是积分系数以及比例‑积分(PI)环节的输入是直流母线电压参考值Udc*与实测的直流母线电压udc的差值，即Err＝Udc*‑udc，确定比例‑积分(PI)环节的输出，比例‑积分(PI)环节的输出与故障标志Fb相乘，即为功率扰动值PΔ：新的功率指令值P2*＝原有功率指令值P1*+功率扰动量PΔ，将新的功率指令值P2*代入P/Q端下级控制部分；步骤31：P/Q端故障的检测与控制，在步骤11检测Udc/Q端电网电压的同时，检测P/Q端所联交流系统三相母线电压va2、vb2、vc2，做abc‑dq变换，得到电压d轴和q轴分量vd2、vq2，判断vd2与门限值的大小：当vd2大于门限值时，故障标志Fc置0，当vd2小于或者等于门限值时，则故障标志Fc置1；在正常工况下，故障标志Fc为0，P/Q端电流内环d轴接收原有控制量Id*，P/Q端电流内环q轴接收原有控制量Iq*；当故障标志Fc由0变为1(即上升沿)时，则故障发生，控制P/Q端电流环d轴原有控制量Id*变为新的控制量q轴原有控制量Iq*变为新的控制量新的电流环d轴和q轴控制量指令值分别按下式进行确定：Id_LVRT*=Ilim2-(Iq_LVRT*)2---(1)]]>Iq_LVRT*=Iqm×(Vdtm-vd2)---(2)]]>式中，Ilim、Iqm、Vdm分别是总的电流限幅值、q轴电流限幅值以及电压限幅值；当故障标志Fc为由1变为0(即下降沿)时，则故障消失，控制P/Q端电流环d轴由新的控制量变为原有控制量Id*，q轴由新的控制量变为原有控制量Iq*。...

【技术特征摘要】
1.一种双端柔性直流输电系统电网故障无通信穿越控制方法，其特征在于，在Udc/Q端和P/Q端分别进行控制：Udc/Q端控制方法如下：步骤11：检测Udc/Q端所联交流系统三相母线电压va1、vb1、vc1，做abc-dq变换，得到电压d轴分量和q轴分量vd1和vq1，判断vd1与门限值的大小：当vd1大于门限值时，故障标志Fa置0，当vd1小于或者等于门限值时，则故障标志Fa置1；步骤12：根据步骤11产生的故障标志Fa，判断故障是否发生，在正常工况下，Udc/Q端电流内环控制器接收电压外环控制器输出的原有控制量Cold；当故障标志Fa由0变为1即上升沿时，则故障发生，原有控制量Cold的取值按照时间间隔T1变换到新的控制量Cnew，其中T1≥0，同时，在经过时间间隔T1后，其中T1≥0，设置切换标志a置1，此时切换标志a作为禁止信号，停止电压外环控制器工作，切换标志a作为开关信号，将原有控制量Cold切换到新的控制量Cnew，新的控制量Cnew作用到电流内环控制器中；新的控制量Cnew确定方法为：记故障前三相母线电压d轴分量和q轴分量为vd1和vq1，记故障后三相母线电压d轴分量和q轴分量为v'd1和v'q1，三相电网常见故障包括单相接地、相间短路以及三相接地故障，不同故障下，v'd1和v'q1的取值是不一样的，鉴于此，新的控制量是在原有控制量的基础上乘以一个比例系数k，该系数k按照下式来确定，新的控制量为Cnew与原有控制量为Cold满足如下关系：当故障标志Fa为由1变为0即下降沿时，则故障消失，新的控制量Cnew的取值按照时间间隔T2变换到原有控制量Cold，同时，在经过时间间隔T2后，其中T2≥0，设置切换标志a置0，此时切换标志a作为为开关信号，启动电压外环控制器工作，将新的控制量Cnew切换到原有控制量Cold，原有控制量Cold重新作用到电流内环控制器中；P/Q端控制方法如下：步骤21：P/Q端协助Udc/Q端实现故障穿越的检测和控制，在步骤11检测Udc/Q端所联交流系统三相母线电压的同时，P/Q端检测该侧出口直流母线电压udc，正常工况下，直流母线电压udc在大于低压门限值且小于高压门限值时，故障标志Fb置0；当直流母线电压udc≥高压门限值或直流母线电压udc≤低压门限值时，则发生故障，故障标志Fb置1；步骤22：确定新的功率指令值P2*，首先，根据比例-积分(PI)环节的表达式Kp×Err+Ki×∫Err·dt，式中，Kp是比例系数，Ki是积分系数，dt表示对时间的积分以及比例-积分(PI)环节的输入是直流母线电压参考值Udc*与实测的直流母线电压udc的差值，即Err＝Udc*-udc，确定比例-积分(PI)环节的输出，比例-积分(PI)环节的输出与故障标志Fb相乘，即为功率扰动值PΔ：新的功率指令值P2*＝原有功率指令值P1*+功率扰动值PΔ，将新的功率指令值P2*代入P/Q端下级控制部分；步骤31：P/Q端故障的检测与控制，在步骤11检测Udc/Q端所联交流系统三相母线电压的同时，检测P/Q端所联交流系统三相母线电压va2、vb2、vc2，做abc-dq变换，得到电压d轴和q轴分量vd2、vq2，判断vd2与门限值的大小：当vd2大于门限值时，故障标志Fc置0，当vd2小于或者等于门限值时，则故障标志Fc置1；在正常工况下，故障标...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤明杰，侯丹，张荣华，刘伟增，郝翔，陈名，李辰，刘汉军，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，特变电工西安柔性输配电有限公司，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65