一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法技术方案

本发明专利技术属于输电技术领域，具体涉及一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法，该方法如下：将传统的定电流方法中的输入值(预设电流整定值)用比较选择器进行替换；监测直流系统的传输功率并将所测得功率参数输入选择比较环节中；通过选择比较环节进行比较得出一个新的电流整定值。本发明专利技术根据功率的变化将电流进行分层控制，能够更适应于电力传输中的功率波动，面对紧急情况下的功率支援可以有效地维持交流母线电压的稳定性。

A new method of constant current for emergency power support of HVDC system

【技术实现步骤摘要】
一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法
本专利技术属于输电
，具体涉及一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法。
技术介绍
近些年来，风、光电作为清洁无污染的新能源得到迅猛发展，在能源供应中发挥越来越重要的作用。随着《中华人民共和国可再生能源法》的实施以及一系列促进可再生能源发展政策颁布，我国风、光电装机容量迅猛增长，在国家“建设大基地、融入大电网”的风电发展战略指导下，风、光电呈现出规模化发展的趋势。然而风、光电在整个能源供应体系中长期处于从属地位,其主要原因是风能与光能本身具有随机性与波动性，使得输出功率具有波动性，从而带来了可靠性低，功率波动性等缺点。而随着风电场和光伏电站规模的扩大，风、光电在电网所占比例越来越高，其对电网的影响范围也从局部逐渐扩大。风、光电大容量远距离输送，无功损耗较大，存在电压稳定问题；同时其功率的不确定性，改变了电网潮流分布，系统暂态稳定和频率稳定均受到影响，这些均限制了风、光电的外送和消纳能力，造成“弃风”、“弃光”现象。因此,研究如何采取可行的方法来提高风、光电外送能力、实现可再生能源的充分利用,具有重要的研究意义。直流输电以其技术上和经济上的独特优势,在远距离大容量输电和电网互联两个方面对我国电力工业的发展起到十分重要的作用。自年1987舟山直流输电工程以来,我国已建成投运传统直流输电工程近22项；到2020年,我国将建成15个特高压直流输电工程,未来我国电网建设将依据交、直流输电相辅相成、共同发展的原则,建成“强交强直”的特高压混合电网和坚强的送、受端电网,其中直流工程总计达38项,我国即将建设的直流输电工程占世界直流输电新建工程的一半以上。在未来年之内,传统直流输电在远距离大容量输电和电网互联两个方面在我国电网中将占有无可替代的地位。在交流输电系统出现问题时；直流输电的功率可以通快速可控的特点,来提升其传输功率进行支援；而分层定电流控制，能够更适应于电力传输中的功率波动，面对紧急情况下的功率支援可以有效地维持交流母线电压的稳定性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法，达到直流输电控制的目的。本专利技术采用的技术方案如下所述：一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法，包括：S1、利用直流输电系统中的直流电流互感器测量得到直流输电系统中的实际直流电流；S2、根据实际直流电流计算得到直流系统传输的有功功率与消耗的无功功率；S3、将有功功率值与无功功率值送入比较器，得到相对应的电流整定值；S4、将实际直流电流值与电流整定值比较得到电流偏差量；S5、将电流偏差量输入控制放大器中放大；S6、将放大的信号输入相应的控制单元，进行所需要的相位控制。所述S2中，直流系统传输的有功功率与消耗的无功功率的计算方式为：U表示换流站变压器阀侧绕组空载线电压有效值,Udoi表示逆变侧理想空载直流电压,Pd表示直流系统传输的有功功率,Qd表示直流系统消耗的无功功率,S表示直流系统的视在功率,直流电流整定值和直流电压整定值分别用Idref和Udref表示,有：Pd＝IdrefUdref(3)所述S4中，电流偏差量ε的计算方法：ε＝Id-Idref式中：Id为实际直流电流，Idref为电流整定值。所述S6包括：S601、直流电流测量值和直流电压测量值分别用Id和Ud表示,整流侧触发角和逆变侧触发角分别用αr和αi表示,满足：Ud＝Udoicosαi-dxiId(6)其中,Udor表示整流侧理想空在直流电压,Udoi表示逆变侧理想空载直流电压,dxr表示整流侧比换相压降,dxi表示逆变侧比换相压降,Rl表示直流系统传输线路等值电阻；S602、在Udor、Udoi、dxr和dxi已知,并控制逆变侧触发角αi不变的条件下,通过调节整流侧触发角αr的大小,完成直流电流测量值Id的调整,使Id与直流电流整定值Idref相等。本专利技术的有益效果为：高压直流系统采用定电流控制方式。在该方式下，将直流输送系统控制电流设定若干控制档，并设定各档位电流控制值。当新能源发电功率增加时或紧急功率支援时，直流输系统按照电流控制档位改变输送电流的大小，从而改变高压直流系统的输送功率；对于变化幅值小、周期短的新能源发电变化功率，由于没有达到高压直流输电系统控制电流的定值，直流输电系统输送功率不发生变化。该控制方式既发挥了高压直流系统输送容量大、稳定性好的优势，同时又可以应对大波动的有功功率变化，可有效提高直流输电系统输送大规模新能源电能的能力与解决紧急功率支援的问题。附图说明图1是直流输电系统原理图；图2是直流输电系统等值电路图；图3是定电流控制原理图；图4是基于功率的定电流控制原理图；图5是定电流控制特性；图6是基于功率的定电流控制特性。具体实施方式下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本专利技术的技术方案：实施例1如图1,本专利技术提供一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法,所述方法主要用来解决新能源并入电网后带来的功率波动问题以及发生故障后紧急功率支援等情况。由图2可知，从整流器向逆变器的稳态直流为：其中，Vdor是整流侧换流变压器的理想空载直流电压；Vdoi是逆变侧换流变压器的理想空载直流电压，α为整流侧触发控制角，β为逆变侧触发控制角。直流输电系统在整流侧换流站母线处注入的有功功率和无功功率分别为：Pdr＝-VdrId(8)Qdr＝-Pdrtanφr(9)其中，负号表不换流站从系统吸收功率。同理，在逆变侧为：Pdi＝-VdiId(10)Qdi＝-Pditanφi(11)其中，φr为整流侧的功率因数角，φi为逆变侧的功率因数角。φr＝cos-1(Vdr/Vdor)(12)φi＝cos-1(Vdi/Vdoi)(13)整流侧的伏安特性为：Vdr＝Vdorcosα-IdRcr(14)Vdi＝Vdoicosα-IdRci(15)其中，由于釆用的是准稳态直流模型，因此：其中Rcr、Rci分别为整流侧和逆变侧换相电抗。Vdor和Vdoi的值可以通过相连的交、流侧母线电得到：其中Tr和Ti分别为整流侧和逆变侧的变压器的变比，Eacr和Eaci分别为整流侧和逆变侧所连接的交流母线电压。由公式(7)至公式(19)易见，通过对α、β、Vdor和Vdoi的控制，可实现对直流电流、整流侧及逆变侧直流电压、直流传输功率的控制。因此，在满足直流过负荷能力、触发角限制、电流限制等限制条件下，通过调节直流换流站的触发角、换流变压器分接头，可以灵活控制直流电流、直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法，其特征在于,包括：/nS1、利用直流输电系统中的直流电流互感器测量得到直流输电系统中的实际直流电流；/nS2、根据实际直流电流计算得到直流系统传输的有功功率与消耗的无功功率；/nS3、将有功功率值与无功功率值送入比较器，得到电流整定值；/nS4、将实际直流电流值与电流整定值比较得到电流偏差量；/nS5、将电流偏差量输入控制放大器中放大；/nS6、将放大的信号输入相应的控制单元，进行相位控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法，其特征在于,包括：
S1、利用直流输电系统中的直流电流互感器测量得到直流输电系统中的实际直流电流；
S2、根据实际直流电流计算得到直流系统传输的有功功率与消耗的无功功率；
S3、将有功功率值与无功功率值送入比较器，得到电流整定值；
S4、将实际直流电流值与电流整定值比较得到电流偏差量；
S5、将电流偏差量输入控制放大器中放大；
S6、将放大的信号输入相应的控制单元，进行相位控制。


2.根据权利要求1所述的一种适用于直流输电系统紧急功率支援的新型定电流方法，其特征在于：所述S2中，直流系统传输的有功功率与消耗的无功功率的计算方式为：U表示换流站变压器阀侧绕组空载线电压有效值,Udoi表示逆变侧理想空载直流电压,Pd表示直流系统传输的有功功率,Qd表示直流系统消耗的无功功率,S表示直流系统的视在功率,直流电流整定值和直流电压整定值分别用Idref和Udref表示,有：






Pd＝IdrefU...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明，汪宁渤，吕清泉，张睿骁，赵龙，周强，郝晓弘，丁玉涵，顾群，张萍，胡开伟，韩旭杉，马彦宏，丁坤，陈钊，王明松，张健美，张艳丽，张彦琪，王定美，李津，张金平，黄蓉，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司，国网甘肃省电力公司电力科学研究院，兰州理工大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62