本发明专利技术公开了计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法，在监测到直流输电系统逆变站的换流母线电压发生跌落时，启动执行自适应电流控制；根据故障瞬间的逆变站换流母线电压，建立逆变站直流电流约束和关断角约束下的有功无功控制目标函数；进而根据电压跌落瞬间逆变站换流母线电压与无功临界电压的大小关系，确定逆变站直流电流控制策略，得到逆变站的直流电流控制参考值，对逆变站直流电流实施控制。本发明专利技术能根据不同故障严重程度下换相失败恢复的需求，在满足关断角、直流电流的约束条件下，自适应地调整逆变站的直流电流控制参考值，有效抑制后续换相失败并能同时兼顾有功无功对电网的影响。顾有功无功对电网的影响。顾有功无功对电网的影响。
【技术实现步骤摘要】
计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法
[0001]本专利技术涉及电力系统保护和控制
，具体涉及一种计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法。
技术介绍
[0002]基于线电压换相的高压直流输电(LCC
‑
HVDC)具有输送容量大、功率调节能力强、造价相对较低等优点，是区域电网互联、能源基地大容量功率高效外送的有效途径。但是，LCC
‑
HVDC采用无自关断能力的晶闸管作为换流元件，受端交流系统故障等因素引发电压波动易引发换相失败。若首次换相失败控制措施不当，还易引发后续换相失败，产生连续换相失败，对交流系统产生反复的功率冲击，甚至可能导致换流站闭锁，引发大型交直流系统的连锁故障。
[0003]由于故障发生到首次换相失败的间隔只有几毫秒，因而首次换相失败通常难以避免。与首次换相失败相比，后续换相失败的影响程度更深、范围更广。目前后续换相失败常用抑制方法主要分为增加额外功率器件、换流器拓扑改造和控制系统优化3类方法。第一类增加SVC、调相机等无功补偿设备能够提升交流电压水平，从而改善后续换相失败的免疫能力。但是，无功补偿设备响应时间一般为数十毫秒，实际装置的响应时间更是达到上百毫秒，通常难以及时响应以抑制后续换相失败，常作为辅助手段应用。第二类换流器拓扑改造方面，研究提出额器和可控串联电容换相换流器的强迫换相换流器等新拓扑结构，但存在增加控制系统复杂性和投资成本等缺点，工程应用还存在难度。第三类控制系统的优化主要针对触发角和直流电流控制。触发角控制的研究集中于换相失败预防控制(CFPREV)。CFPREV通过提前触发来提升熄弧角裕度，从而阻止后续换相失败。但是，提前触发造成直流输电系统传输功率降低、无功消耗增大。并且受启动电压准确度、PI控制器响应速度等的限制，控制效果较为有限。
[0004]目前广泛采用低压限流控制对低电压状态下的直流电流加以限制，从而改善故障下直流输电系统的恢复特性。但是，低压限流控制的直流电流指令与电压呈简化的线性关系，无法依据系统状态准确控制电流变化，抑制后续换相失败的能力有限。
[0005]已有方法提出以零无功交换量为目标控制直流电流来抑制换相失败。但是，有功功率与无功交换量相互耦合，同时无功交换量影响换流母线电压，又使得逆变站各电气量与外部电网相互耦合。现有方法无法计及直流电流的调节对其余电气量的影响，可能造成直流电流、触发角、关断角等电气量配合不当，不仅无法有效抑制后续换相失败，甚至成为产生后续换相失败的重要原因。另外，现有方法未计及直流输电系统控制对交流系统的影响，可能导致传输的有功功率大幅降低，威胁交流系统的稳定性。
[0006]因此，如何综合考虑直流输电系统中电气量间的耦合从而更有效抑制后续换相失败，同时兼顾直流输电系统的调控对交流电网的影响，成为了本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术需要解决的问题是：如何综合考虑电气量间的影响对直流输电系统进行自适应的电流控制，从而更有效的抑制后续换相失败，同时兼顾直流输电系统的有功和无功对交流电网的影响。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0009]计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法，在监测到直流输电系统逆变站的换流母线电压发生跌落时，启动执行自适应电流控制，自适应电流控制流程包括如下步骤：
[0010]S101、采集直流输电系统逆变站的直流电流和关断角，根据逆变站的直流电流约束和关断角约束，计算逆变站的无功临界电压；
[0011]S102、获取直流输电系统逆变站的换流母线电压，根据电压跌落瞬间逆变站的换流母线电压值，建立逆变站的直流电流约束和关断角约束下的功率目标函数；
[0012]S103、根据所建立的功率目标函数，以及电压跌落瞬间逆变站换流母线电压与无功临界电压的大小关系，确定逆变站直流电流控制策略；
[0013]S104、根据确定的逆变站直流电流控制策略，得到逆变站的直流电流控制参考值，并将该直流电流控制参考值设置为直流输电系统的逆变站直流电流控制值，实施控制。
[0014]上述计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法中，作为优选方案，监测直流输电系统逆变站的换流母线电压发生跌落的具体方式为：
[0015]实时采集直流输电系统逆变站的换流母线电压，当换流母线电压U
ac
≤0.95U
acn
时，判定为逆变站的换流母线电压发生跌落，启动执行自适应电流控制；其中，U
acn
为逆变站换流母线额定电压的幅值。
[0016]上述计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法中，作为优选方案，所述无功临界电压是指满足直流电流约束条件下使得逆变站无功交换量为感性的换流母线电压有效值，即使得无功交换量最大允许值等于零的换流母线电压有效值。
[0017]上述计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法中，作为优选方案，步骤S101中，按以下方法确定所述无功临界电压U
ac.c
：
[0018]U
ac.c
∈{Q
ac
(γ
lim
,I
d min
)＝0}；
[0019]其中，直流输电系统的无功功率函数Q
ac
(γ
lim
,I
d min
)为：
[0020][0021]式中，系数A
i
、B
i
、C
i
分别为：
[0022][0023]式中，γ
lim
为避免换相失败的逆变站临界关断角；I
d min
为直流电流最小限值；B
c
为逆变站内无功补偿装置的等效电纳；k为换流变压器变比；N
r
为逆变站每极中6脉动换流器数量；X
r
为换相电抗；π为圆周率。
[0024]上述计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法中，作为优选方案，步骤S102中的功率目标函数按照以下方式建立：
[0025][0026]系数K满足：
[0027][0028]式中，系数m、n、p和q分别为：
[0029][0030]式中，Q
ac
为直流输电系统的无功功率；γ
lim
为避免换相失败的逆变站临界关断角；U
ac.f
为电压跌落瞬间逆变站换流变压器网侧线电压有效值，即作为电压跌落瞬间逆变站的换流母线电压值；B
c
为逆变站内无功补偿装置的等效电纳；k为换流变压器变比；N
r
为逆变站每极中6脉动换流器数量；X
r
为换相电抗；π为圆周率；P
d
为逆变站传输的有功功率，且按下式计算：
[0031][0032]其中，I<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法，其特征在于，在监测到直流输电系统逆变站的换流母线电压发生跌落时，启动执行自适应电流控制，自适应电流控制流程包括如下步骤：S101、采集直流输电系统逆变站的直流电流和关断角，根据逆变站的直流电流约束和关断角约束，计算逆变站的无功临界电压；S102、获取直流输电系统逆变站的换流母线电压，根据电压跌落瞬间逆变站的换流母线电压值，建立逆变站的直流电流约束和关断角约束下的功率目标函数；S103、根据所建立的功率目标函数，以及电压跌落瞬间逆变站换流母线电压与无功临界电压的大小关系，确定逆变站直流电流控制策略；S104、根据确定的逆变站直流电流控制策略，得到逆变站的直流电流控制参考值，并将该直流电流控制参考值设置为直流输电系统的逆变站直流电流控制值，实施控制。2.根据权利要求1所述计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法，其特征在于，监测直流输电系统逆变站的换流母线电压发生跌落的具体方式为：实时采集直流输电系统逆变站的换流母线电压，当换流母线电压U
ac
≤0.95U
acn
时，判定为逆变站的换流母线电压发生跌落，启动执行自适应电流控制；其中，U
acn
为逆变站换流母线额定电压的幅值。3.根据权利要求1所述计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法，其特征在于，所述无功临界电压是指满足直流电流约束条件下使得逆变站无功交换量为感性的换流母线电压有效值，即使得无功交换量最大允许值等于零的换流母线电压有效值。4.如权利要求3所述的计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法，其特征在于，步骤S101中，按以下方法确定所述无功临界电压U
ac
.c：U
ac.c
∈{Q
ac
(γ
lim
,I
dmin
)＝0}；其中，直流输电系统的无功功率函数Q
ac
(γ
lim
,I
dmin
)为：式中，系数A
i
、B
i
、C
i
分别为：式中，γ
lim
为避免换相失败的逆变站临界关断角；I
dmin
为直流电流最小限值；B
c
为逆变站内无功补偿装置的等效电纳；k为换流变压器变比；N
r
为逆变站每极中6脉动换流器数量；X
r
为换相电抗；π为圆周率。5.如权利要求1所述的计及有功无功影响的直流输电系统自适应电流控制方法，其特征在于，步骤S102中的功率目标函数按照以下方式建立：系数K满足：
式中，系数m、n、p和q分别为：式中，Q
ac
为直流输电系统的无功功率；γ
lim
为避免换相失败的逆变站临界关断角；U
ac.f
为电压跌落瞬间逆变...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳金鑫，庞茗予，余建峰，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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