一种柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法和装置，确定定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率；确定定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值限值；确定定直流电压端内环电流控制器输出值和定频率控制端内环电流控制器输出值，并对柔性直流输电系统交流侧故障穿越进行控制，大大减小了波动，且缩短了故障恢复时间；通过实时动态优化柔性直流输电系统控制以适应无源交流系统的扰动，平稳度过交流暂态过程，能够保证在无源交流系统暂态故障期间及故障恢复过程中两端柔性直流输电系统的安全运行，可根据故障特性动态调整直流控制特性，实现交流故障穿越。实现交流故障穿越。实现交流故障穿越。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法和装置


[0001]本专利技术涉及柔性直流输电
，具体涉及一种柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法和装置。

技术介绍

[0002]柔性直流输电因其出色的控特性尤其适用于联接无源交流系统的应用场景。当两端柔直输电系统一端联接无源网络时，根据柔直输电系统控制原理，联接无源交流系统端的柔直系统有功类控制目标需要控制无源交流网络的频率，故另一端有功类控制目标为直流电压。当两端交流系统发生暂时性故障时及故障后恢复过程中，系统暂态过程会对柔直系统产生剧烈冲击，若柔直输电系统不采用相应的控制措施将引发严重的过电流和过电压，进而触发保护动作，导致长时间功率传输中断危及电网安全稳定运行。针对发生概率较高的交流系统故障，柔直输电系统应通过在故障状态下动态调整相应的控制策略，以适应交流暂态过程冲击。
[0003]现有技术中联接无源交流系统的柔性直流输电系统采用有功类双闭环控制实现交流侧故障穿越，在有功类外环控制器中，先将直流电压参考值(标幺值)或频率参考值(标幺值)与对应的直流电压实时采样值(标幺值)或频率实时采样值(标幺值)做差，之后经PI运算环节，再经定值限幅得到内环电流控制器的d轴参考值。内环电流控制器的d轴参考值再经内环电流控制器及dq坐标系反变换可得到最终的正序调制波。然而当柔性直流输电系统发生故障时，在大动态情况下，采用定值限幅策略所得的内环电流控制器d轴参考值变化幅度会很大，这种限幅会阻碍参考值的实现，从而加长内环电流控制器对参考值的跟踪时间，导致柔性直流输电系统的波动大，且故障恢复时间长。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术中波动大且故障恢复时间长的不足，本专利技术提供一种柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，包括：
[0005]基于定直流电压端的交流母线电压和定频率控制端的交流母线电压分别确定定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率；
[0006]基于定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率分别确定定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值限值；
[0007]基于定直流电压端限幅值限值确定定直流电压端内环电流控制器输出值，并基于定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值限值确定定频率控制端内环电流控制器输出值；
[0008]基于定直流电压端内环电流控制器输出值和定频率控制端内环电流控制器输出值对柔性直流输电系统交流侧故障穿越进行控制。
[0009]所述基于定直流电压端的交流母线电压和定频率控制端的交流母线电压分别确定定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率，包括：
[0010]基于定直流电压控制端的交流母线电压和定频率控制端的交流母线电压分别确定定直流电压端外环电流限幅值基值参考值和定频率控制端外环电流限幅值基值参考值；
[0011]基于定直流电压端外环电流限幅值基值参考值和定频率控制端外环电流限幅值基值参考值分别确定定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率。
[0012]所述基于定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率分别确定定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值限值，包括：
[0013]将定直流电压端外环电流限幅值变化率经一阶惯性环节处理，得到定直流电压端限幅值上限，将定直流电压端限幅值上限取反，得到定直流电压端限幅值下限；
[0014]将定频率控制端外环电流限幅值变化率经一阶惯性环节处理，得到定频率控制端限幅值上限，将定频率控制端限幅值上限取反，得到定频率控制端限幅值下限。
[0015]基于定直流电压端限幅值限值确定定直流电压端内环电流控制器输出值，并基于定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值限值确定定频率控制端内环电流控制器输出值，包括：
[0016]分别获取柔性直流输电系统的直流电压实际值和频率实际值；
[0017]基于直流电压实际值和定直流电压端限幅值限值确定定直流电压端内环电流控制器输出值；
[0018]基于直流电压实际值、频率实际值、定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值确定定频率控制端内环电流控制器输出值。
[0019]所述基于定直流电压端内环电流控制器输出值和定频率控制端内环电流控制器输出值对柔性直流输电系统交流侧故障穿越进行控制，包括：
[0020]将定直流电压端内环电流控制器输出值和定频率控制端内环电流控制器输出值分别经过内环电流控制环节和dq坐标系反变换，得到正序调制波控制信号；
[0021]基于正序调制波控制信号对柔性直流输电系统交流侧进行故障穿越控制。
[0022]所述基于定直流电压控制端的交流母线电压和定频率控制端的交流母线电压分别确定定直流电压端外环电流限幅值基值参考值和定频率控制端外环电流限幅值基值参考值，包括：
[0023]将定直流电压端的交流母线电压与定直流电压端限幅基值放大系数的乘积经定直流电压端幅值基值的限幅上限和下限限幅后，得到定直流电压端外环电流限幅值基值参考值；
[0024]将定频率控制端的交流母线电压与定频率控制端限幅基值放大系数的乘积经定频率控制端限幅值基值的限幅上限和下限限幅后，得到定频率控制端外环电流限幅值基值参考值。
[0025]所述基于定直流电压端外环电流限幅值基值参考值和定频率控制端外环电流限幅值基值参考值分别确定定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率，包括：
[0026]将定直流电压端外环电流限幅值基值参考值经一阶惯性环节处理，并进行求导运算，得到第一电压求导结果；若电压求导结果大于零，将定直流电压端限幅正向变化率作为定直流电压端外环电流限幅值变化率，若电压求导结果小于零，将定直流电压端限幅负向
变化率作为定直流电压端外环电流限幅值变化率；
[0027]将定频率控制端外环电流限幅值基值参考值经一阶惯性环节处理，并进行求导运算，得到第二电压求导结果；若第二电压求导结果大于零，将定频率控制端限幅正向变化率作为定频率控制端外环电流限幅值变化率，若第二电压求导结果小于零，将定频率控制端限幅负向变化率作为定频率控制端外环电流限幅值变化率。
[0028]所述基于直流电压实际值和定直流电压端限幅值限值确定定直流电压端内环电流控制器输出值，包括：
[0029]将预设的柔性直流输电系统直流电压参考值与直流电压实际值的差值经PI控制环节，之后通过定直流电压端限幅值上限和定直流电压端限幅值下限限幅后，得到定直流电压端内环电流控制器输出值。
[0030]所述基于直流电压实际值、频率实际值、定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值确定定频率控制端内环电流控制器输出值，包括：
[0031]将预设的柔性直流输电系统频率参考值与频率实际值的差值经PI控制环节，之后通过定频率控制端限幅值上限和定频率控制端限幅值下限限幅后，得到定高裕度直流电压控制外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，其特征在于，包括：基于定直流电压端的交流母线电压和定频率控制端的交流母线电压分别确定定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率；基于定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率分别确定定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值限值；基于定直流电压端限幅值限值确定定直流电压端内环电流控制器输出值，并基于定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值限值确定定频率控制端内环电流控制器输出值；基于定直流电压端内环电流控制器输出值和定频率控制端内环电流控制器输出值对柔性直流输电系统交流侧故障穿越进行控制。2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，其特征在于，所述基于定直流电压端的交流母线电压和定频率控制端的交流母线电压分别确定定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率，包括：基于定直流电压控制端的交流母线电压和定频率控制端的交流母线电压分别确定定直流电压端外环电流限幅值基值参考值和定频率控制端外环电流限幅值基值参考值；基于定直流电压端外环电流限幅值基值参考值和定频率控制端外环电流限幅值基值参考值分别确定定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率。3.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，其特征在于，所述基于定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率分别确定定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值限值，包括：将定直流电压端外环电流限幅值变化率经一阶惯性环节处理，得到定直流电压端限幅值上限，将定直流电压端限幅值上限取反，得到定直流电压端限幅值下限；将定频率控制端外环电流限幅值变化率经一阶惯性环节处理，得到定频率控制端限幅值上限，将定频率控制端限幅值上限取反，得到定频率控制端限幅值下限。4.根据权利要求3所述的柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，其特征在于，基于定直流电压端限幅值限值确定定直流电压端内环电流控制器输出值，并基于定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值限值确定定频率控制端内环电流控制器输出值，包括：分别获取柔性直流输电系统的直流电压实际值和频率实际值；基于直流电压实际值和定直流电压端限幅值限值确定定直流电压端内环电流控制器输出值；基于直流电压实际值、频率实际值、定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值确定定频率控制端内环电流控制器输出值。5.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，其特征在于，所述基于定直流电压端内环电流控制器输出值和定频率控制端内环电流控制器输出值对柔性直流输电系统交流侧故障穿越进行控制，包括：将定直流电压端内环电流控制器输出值和定频率控制端内环电流控制器输出值分别经过内环电流控制环节和dq坐标系反变换，得到正序调制波控制信号；
基于正序调制波控制信号对柔性直流输电系统交流侧进行故障穿越控制。6.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，其特征在于，所述基于定直流电压控制端的交流母线电压和定频率控制端的交流母线电压分别确定定直流电压端外环电流限幅值基值参考值和定频率控制端外环电流限幅值基值参考值，包括：将定直流电压端的交流母线电压与定直流电压端限幅基值放大系数的乘积经定直流电压端幅值基值的限幅上限和下限限幅后，得到定直流电压端外环电流限幅值基值参考值；将定频率控制端的交流母线电压与定频率控制端限幅基值放大系数的乘积经定频率控制端限幅值基值的限幅上限和下限限幅后，得到定频率控制端外环电流限幅值基值参考值。7.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，其特征在于，所述基于定直流电压端外环电流限幅值基值参考值和定频率控制端外环电流限幅值基值参考值分别确定定直流电压端外环电流限幅值变化率和定频率控制端外环电流限幅值变化率，包括：将定直流电压端外环电流限幅值基值参考值经一阶惯性环节处理，并进行求导运算，得到第一电压求导结果；若电压求导结果大于零，将定直流电压端限幅正向变化率作为定直流电压端外环电流限幅值变化率，若电压求导结果小于零，将定直流电压端限幅负向变化率作为定直流电压端外环电流限幅值变化率；将定频率控制端外环电流限幅值基值参考值经一阶惯性环节处理，并进行求导运算，得到第二电压求导结果；若第二电压求导结果大于零，将定频率控制端限幅正向变化率作为定频率控制端外环电流限幅值变化率，若第二电压求导结果小于零，将定频率控制端限幅负向变化率作为定频率控制端外环电流限幅值变化率。8.根据权利要求4所述的柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，其特征在于，所述基于直流电压实际值和定直流电压端限幅值限值确定定直流电压端内环电流控制器输出值，包括：将预设的柔性直流输电系统直流电压参考值与直流电压实际值的差值经PI控制环节，之后通过定直流电压端限幅值上限和定直流电压端限幅值下限限幅后，得到定直流电压端内环电流控制器输出值。9.根据权利要求4所述的柔性直流输电系统故障穿越电压裕度控制方法，其特征在于，所述基于直流电压实际值、频率实际值、定直流电压端限幅值限值和定频率控制端限幅值确定定频率控制端内环电流控制器输出值，包括：将预设的柔性直流输电系统频率参考值与频率实际值的差值经PI控制环节，之后通过定频率控制端限幅值上限和定频率控制端限幅值下限限幅后，得到定高裕度直流电压控制外环电流限幅值上限；将预设的柔性直流输电系统直流电压参考值与定高裕度直流电压限幅值下限系数的乘积与直流电压实际值做差，并将该差值经PI控制环节，之后通过定高裕度直流电压控制外环电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，张锦芳，闻福岳，李兰芳，杨岳峰，
申请(专利权)人：中电普瑞电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：