一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置。该方法包括：设定幅值、频率、相位均可调节的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值；根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的桥臂电压计算阀侧谐波电压标准值；根据阀侧谐波电压标准值和CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；在稳态运行阶段，根据谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正。本发明专利技术无需配置额外误差补偿硬件设备，通过在控制系统中增设谐波电压幅值、相位误差补偿功能，可实现CVT装置谐波电压测量误差在线修正。

【技术实现步骤摘要】
一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置
本专利技术涉及柔性直流输电系统电压测量
，具体涉及一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置。
技术介绍
近年来，基于模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter,MMC)的柔性直流(以下简称柔直)输电系统接入交流系统电压等级、输送功率逐渐增加，柔直换流站已经接入500kV主网。部分新建的柔直工程出现了中、高频振荡现象，例如厦门工程直流侧550Hz振荡、鲁西工程1270Hz以及渝鄂联网工程的700Hz和1.8kHz附近的高频振荡。目前，关于中、高频振荡的影响因素分析结果多定位于控制链路延时、交流系统等值阻抗等。考虑到换流站内交流电压采用电容式电压互感器(CapacitorVoltageTransformer，CVT)进行测量，对于电压基波分量，CVT的测量精度可以满足控制需求，但对于电压中的中、高频分量，CVT测量结果存在一定误差(幅值、相位)。《GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波》规定CVT不能用于谐波电压测量。既有的各种中、高频振荡抑制算法均需要获取准确的谐波电压测量值，才能充分发挥出抑制效果。因此，如何对CVT谐波电压测量误差进行校正、补偿以获得较为准确的谐波电压，进而充分发挥出中、高频振荡抑制算法的效果，是解决柔直输电系统中、高频振荡问题的关键技术之一。现有研究成果：中国专利CN109239638A提出一种电容式电压互感器谐波误差测量修正装置，将电容式分压器输出值与试品电容式电压互感器输出值进行比较，进而计算出谐波修正系数；中国专利CN110763899A提出一种电容式电压互感器(CVT)谐波电压测量误差的补偿方法和装置，根据通过建立CVT等效电路模型获取得到的CVT频率特性，对CVT的谐波测量结果进行相应的补偿；中国专利CN111812573A提出一种特高压CVT谐波测试误差特性分析方法及系统，通过获取具备运行比对分析条件的CVT电压测试信号与采用电磁式电压互感器作为标准源的电压测试信号，求取该CVT的谐波误差特性。部分现有技术采用试品互感器的电压信号作为标准测试信号，需额外增加硬件，增加成本；基于CVT等效模型进行离线误差分析，存在依赖模型精确度、无法计及现场运行环境影响等问题。综上所述，对于电容式电压互感器谐波测量误差修正，需要一种不增加额外硬件、计及现场运行环境影响，并且可以在线实时进行修正补偿的方法。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置，无需增加硬件，可实现在线实时进行修正补偿。为达到上述专利技术目的，本专利技术提供一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，包括以下步骤：本申请还提供了一种用于柔性直流输电系统的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正装置，包括：含谐波电压的桥臂指令值计算模块、阀侧电压计算模块、幅值及相位校正系数计算模块、幅值及相位校正模块；一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，包括如下步骤：步骤一、稳态运行时，通过在模块化多电平换流器极控系统中设定幅值、频率、相位均可调节的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值，进而在联接变阀侧产生相应频率的谐波电压；步骤二、根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值；步骤三、根据计算得到的阀侧谐波电压标准值和测量得到CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；步骤四、在稳态运行阶段，根据计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正，获得校正后的阀侧电压。进一步的，所述步骤一中，极控系统控制周期Tctrl≤100μs，即极控系统输出信号的采样频率≥10kHz。进一步的，所述步骤一中，稳态运行时，柔直系统在联接变阀侧产生的频率为fh的谐波电压幅值ΔUh需满足不触发谐波电压保护的要求，且谐波电压幅值ΔUh需大于1个子模块电容电压。进一步的，所述步骤一中，设定谐波电压频率范围为fmin≤fh≤fmax，fmin表示频率最小值，fmax表示频率最大值；频率增量为fstep，则可产生总计Nh＝floor[(fmax-fmin)/fstep+1]个不同频率的谐波电压，floor表示向下取整函数。进一步的，所述步骤一中，每个频率的谐波电压持续时间均相同，设定为Th，则各频率谐波电压持续时间总和为NhTh；所述步骤二中，从开始施加频率fh的谐波电压至开始计算阀侧谐波电压标准值，期间等待时间Twait满足：T1≤Twait≤Th-T1，T1为1个基波周期。进一步的，所述步骤二具体为：将测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换(FFT)，计算联接变阀侧不同频率谐波电压的幅值平均值、相位平均值，计算结果作为阀侧谐波电压标准值。进一步的，所述步骤二中，对于每个频率的谐波电压，在[Twait，Th]期间，每个控制周期均按照式(1)计算并存储对应频率的阀侧相电压相量计算值NC为每个频率谐波电压的计算次数，Nc＝floor[(Th-Twait)/Tctrl+1]，floor表示向下取整函数；式中，分别表示频率为fh时，联接变阀侧相电压计算值相量、直流极线对地电压测量值相量、极控中注入的谐波电压指令相量、桥臂电流测量值相量；按照下式计算阀侧相电压相量计算值平均值通过上述计算过程，可计算得到MMC交流端口处频率为fh的谐波电压幅值平均值相位平均值幅值、相位平均值作为阀侧谐波电压标准值。进一步的，所述步骤三中，具体实现过程如下：1)对CVT测量得到的联接变阀侧电压瞬时值进行FFT运算，得到各次频率电压的幅值相位2)对于频率fh的谐波电压，计算幅值校正系数Kmag_h，其数值为计算得到的幅值平均值与CVT测量得到的幅值之比；计算相位校正系数Kphase_h，其数值为计算得到的相位平均值与CVT测量得到的相位之差；3)保存频率为fh的谐波电压的幅值及相位校正系数；4)重复2)、3)，计算得到其它频率的谐波电压的幅值及相位校正系数，并保存；按照上述过程，得到设定频率范围[fmin，fmax]中谐波电压的幅值及相位校正系数。进一步的，所述步骤四中，具体实现过程如下：1)稳态运行时，对CVT实时测量得到的联接变阀侧电压瞬时值进行FFT运算，得到各次频率电压的幅值、相位；2)对于频率fh的谐波电压，将CVT测量得到的幅值乘以对应频率的幅值校正系数Kmag_h，得到校正后的谐波电压幅值；3)对于频率fh的谐波电压，将CVT测量得到的相位与对应频率的相位校正系数Kphase_h求和，得到校正后的谐波电压相位；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一、稳态运行时，通过在模块化多电平换流器极控系统中设定幅值、频率、相位均可调节的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值，进而在联接变阀侧产生相应频率的谐波电压；/n步骤二、根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值；/n步骤三、根据计算得到的阀侧谐波电压标准值和测量得到CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；/n步骤四、在稳态运行阶段，根据计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正，获得校正后的阀侧电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、稳态运行时，通过在模块化多电平换流器极控系统中设定幅值、频率、相位均可调节的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值，进而在联接变阀侧产生相应频率的谐波电压；
步骤二、根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值；
步骤三、根据计算得到的阀侧谐波电压标准值和测量得到CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；
步骤四、在稳态运行阶段，根据计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正，获得校正后的阀侧电压。


2.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：
所述步骤一中，极控系统控制周期Tctrl≤100μs。


3.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：
所述步骤一中，稳态运行时，柔直系统在联接变阀侧产生的频率为fh的谐波电压幅值ΔUh需满足不触发谐波电压保护的要求，且谐波电压幅值ΔUh需大于1个子模块电容电压。


4.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：
所述步骤一中，设定谐波电压频率范围为fmin≤fh≤fmax，fmin表示频率最小值，fmax表示频率最大值；频率增量为fstep，则可产生总计Nh＝floor[(fmax-fmin)/fstep+1]个不同频率的谐波电压，floor表示向下取整函数。


5.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：
所述步骤一中，每个频率的谐波电压持续时间均相同，设定为Th，则各频率谐波电压持续时间总和为NhTh；
所述步骤二中，从开始施加频率fh的谐波电压至开始计算阀侧谐波电压标准值，期间等待时间Twait满足：T1≤Twait≤Th-T1，T1为1个基波周期。


6.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：所述步骤二具体为：
将测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换(FFT)，计算联接变阀侧不同频率谐波电压的幅值平均值、相位平均值，计算结果作为阀侧谐波电压标准值。


7.如权利要求6所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：
所述步骤二中，对于每个频率的谐波电压，在[Twait，Th]期间，每个控制周期均按照式(1)计算并存储对应频率的阀侧相电压相量计算值NC为每个频率谐波电压的计算次数，Nc＝floor[(Th-Twait)/Tctrl+1]，floor表示向下取整函数；



式中，分别表示频率为fh...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇南，陈堃，夏勇军，李兰芳，张侃君，张晓林，张隆恩，张帆，胡兴洋，杨岳峰，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11