一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法技术

本发明专利技术涉及一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法，在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。本发明专利技术能够提高故障穿越能力，为系统安全稳定提供良好的运行环境。而且，在进行故障恢复时，使电压外环的指令值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压，保证了交流电压平稳上升，防止超调过大的情况出现，保证了系统的稳定性和安全性，有效避免了风机脱网。

An isolated island converter station and its AC fault ride through method

The invention relates to an isolated island converter station and an AC fault traversing method thereof, in which the voltage outer loop is removed when a fault occurs on the AC side of the system; according to the AC voltage amplitude and the AC voltage low limit value, the positive sequence reactive current instruction value and the positive sequence active current instruction value of the positive sequence component control loop of the current inner loop are calculated, and the power is carried out. Internal loop control. The invention can improve the fault ride through capability and provide a good operation environment for the security and stability of the system. Moreover, during fault recovery, the command value of the voltage outer loop is gradually raised to the rated voltage and maintained as the rated voltage, which ensures the steady rise of the AC voltage, prevents the occurrence of overshoot, guarantees the stability and security of the system, and effectively avoids the fan disconnection.

【技术实现步骤摘要】
一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法
本专利技术属于电力系统故障保护
，具体涉及一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法。
技术介绍
随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术以其可以独立控制有功和无功功率、能够向无源负荷供电、谐波含量低等优点，日益受到重视。当柔性直流输电系统交流侧发生暂时性故障时，希望能够通过控制策略切换实现故障穿越，保证故障清除后系统能够快速恢复运行。2015年6月第35卷第6期《电力自动化设备》公开了作者为贺超、王冕、陈国柱的《基于下垂控制的孤岛检测方法及其改进策略》，在该文中公开了并网逆变器下垂控制原理，等效为如图1所示的孤岛换流站常规控制原理框图。由电网电压经过下垂控制得到参考电压，控制器采用双闭环控制，外环为定交流电压控制环，内环为电流环。在这里，电流内环采用基于正负序分离的控制。当孤岛换流站发生故障时，将影响到输电网络的安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法，用以解决现有技术中孤岛换流站发生交流故障时导致系统不稳定的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：本专利技术提供了一种孤岛换流站交流故障穿越方法，包括如下方法方案：方法方案一，包括如下步骤：在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。方法方案二，在方法方案一的基础上，根据下式由交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值：其中，Iq为正序无功电流指令值，σ为无功电流计算系数，u为交流电压幅值，uref1为交流电压低限值，Id为正序有功电流指令值。方法方案三，在方法方案一的基础上，当交流电压大于交流电压低限值时，判断系统交流侧故障清除。方法方案四，在方法方案一的基础上，电流内环的负序分量控制环的指令值不变。方法方案五，在方法方案三的基础上，判断系统交流侧故障清除后，投入电压外环；使电压外环的指令值由交流电压值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压。方法方案六，在方法方案一的基础上，所述电压外环采用VF下垂控制。本专利技术还提供了一种孤岛换流站，包括如下换流站方案：换流站方案一，包括控制器，所述控制器用于执行指令实现如下方法：在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。换流站方案二，在换流站方案一的基础上，根据下式由交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值：其中，Iq为正序无功电流指令值，σ为无功电流计算系数，u为交流电压幅值，uref1为交流电压低限值，Id为正序有功电流指令值。换流站方案三，在换流站方案一的基础上，当交流电压大于交流电压低限值时，判断系统交流侧故障清除。换流站方案四，在换流站方案一的基础上，电流内环的负序分量控制环的指令值不变。换流站方案五，在换流站方案三的基础上，断系统交流侧故障清除后，投入电压外环；使电压外环的指令值由交流电压值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压。换流站方案六，在换流站方案一的基础上，所述电压外环采用VF下垂控制。本专利技术的有益效果：本专利技术的孤岛换流站及其交流故障穿越方法，在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。该方法能够提高故障穿越能力，为系统安全稳定提供良好的运行环境。进一步地，在进行故障恢复时，将电压外环的指令值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压，保证了交流电压平稳上升，防止超调过大的情况出现，保证了系统的稳定性和安全性，有效避免了风机脱网。附图说明图1是孤岛换流站常规控制原理框图；图2是本专利技术的孤岛换流站故障穿越方法控制框图；图3是电流内环的正序分量控制环的控制原理框图；图4是电流内环的负序分量控制环的控制原理框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。柔性直流输电系统孤岛换流站由于不与交流电网相连，因此需要柔性直流输电系统孤岛换流站作为交流电压源，提供稳定的交流电压。为实现交流电压的稳定控制，柔性直流换流站采用双闭环控制方法，如图1所示，外环为定交流电压控制环，内环为电流环。同时，为了提高系统的稳定性，电压外环采用VF下垂控制，在电压幅值的获取上加入了无功与幅值的下垂特性，即QU下垂控制方法，在电压频率的获取上加入了有功与频率的下垂特性，即PF下垂控制；电流内环采用基于正负序分离的控制。其中，电流内环的正序、负序分量控制环的控制原理框图分别如图3、4所示。为了清除系统交流侧故障，本专利技术提供了一种孤岛换流站，该孤岛换流站包括控制器，控制器中存储有软件，该软件用于实现下面介绍的孤岛换流站交流故障穿越方法。为了实现该方法，设计了如图2所示的控制框图，具体步骤如下：1、在系统交流侧发生故障时，切除电压外环，切换至故障控制。2、为保证在电压跌落程度较小的情况下，系统能够持续传输功率，避免功率过剩造成交流过压而导致风机脱网，根据交流电压幅值和交流电压幅值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制，即：其中，Iq为正序无功电流指令值，σ为无功电流计算系数，u为交流电压幅值，uref1为交流电压低限值，Id为正序有功电流指令值。3、当交流电压高于交流电压低限值uref1时，认为故障被清除，不再执行上述计算方法。4、为了实现故障恢复，需重新投入电压外环。但是，为了防止交流电压超调过大，不直接接入原来的电压外环，而是切换至故障恢复控制。该故障恢复控制的思想为使电压外环的指令值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压，即：1)在交流电压未恢复至额定电压值时，此时仍处于交流电压受控上升阶段，对交流电压指令上升率进行限幅，保证交流电压平稳上升，防止出现超调过大，产生过压，导致风机脱网；2)在交流电压恢复至额定电压值时，系统已从故障状态恢复至稳定运行状态，则可以重新将其重新切换至原常规控制进行控制，即如图1所示的控制。至此，即可实现对柔性直流输电系统孤岛换流站交流故障穿越。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孤岛换流站交流故障穿越方法，其特征在于，包括如下步骤：在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。

【技术特征摘要】
1.一种孤岛换流站交流故障穿越方法，其特征在于，包括如下步骤：在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。2.根据权利要求1所述的孤岛换流站交流故障穿越方法，其特征在于，根据下式由交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值：其中，Iq为正序无功电流指令值，σ为无功电流计算系数，u为交流电压幅值，uref1为交流电压低限值，Id为正序有功电流指令值。3.根据权利要求1所述的孤岛换流站交流故障穿越方法，其特征在于，当交流电压大于交流电压低限值时，判断系统交流侧故障清除。4.根据权利要求1所述的孤岛换流站交流故障穿越方法，其特征在于，电流内环的负序分量控制环的指令值不变。5.根据权利要求3所述的孤岛换流站交流故障穿越方法，其特征在于，判断系统交流侧故障清除后，投入电压外环；使电压外环的指...

【专利技术属性】
技术研发人员：行登江，吴金龙，王先为，李道洋，刘永慧，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，西安许继电力电子技术有限公司，许继电气股份有限公司，国网冀北电力有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41