一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法及系统技术方案

本申请公开了一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法及系统，属于柔性直流输电技术领域。该方法包括：将陷波器和计数器接入换流器的电压前馈控制环节；实时检测换流器网侧母线电压的谐波含量，设定第一门槛值，将超过第一门槛值的含量最高的谐波频率输出；根据谐波频率给陷波器输出二阶陷波器传递函数；设定第二门槛值和第三门槛值得到比较结果，计数器根据结果计数并决定陷波器的投退。系统包括谐波检测单元、陷波参数选择单元及谐波抑制单元。本申请能够快速抑制高频谐波分量、有效降低因交流系统运行方式改变而可能出现的多点高频谐振风险，且逻辑简单、计算量小、适合工程应用，可为柔直输电系统的全工况稳定运行提供保障。可为柔直输电系统的全工况稳定运行提供保障。可为柔直输电系统的全工况稳定运行提供保障。

An adaptive suppression method and system of flexible DC high frequency resonance

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法及系统


[0001]本申请属于柔性直流输电
，具体涉及一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法及系统。

技术介绍

[0002]在柔性直流输电技术中，模块化多电平换流器(modular multilevel converters，MMC)凭借模块化设计、易于扩展、输出电压畸变小等优势成为高压大功率柔直工程的主流选择。MMC的开关数目较多、内部动态特性复杂，控制链路延时较长导致MMC高频阻抗呈现“负电阻电感”特性，与长输电线路的分布电容相互作用可能出现高频振荡现象。高频振荡发生后导致换流站闭锁，由此产生的功率盈余/缺额对接入的交流电网产生严重的冲击。
[0003]工程上常采用对前馈支路频带宽度处理等手段，暂时解决高频谐振的问题，但这些手段一方面会牺牲系统其他频段的阻抗特性而可能导致新的谐振点出现，另一方面无法适应交流系统多变的运行方式。也有一些方法在系统运行方式发生变化时，首先退出已投入的陷波器，待系统谐波含量满足设定的投入条件时再重新投入陷波器。然而，由于工程上难以找到一种简单快速确定系统运行方式发生变化的方法，且系统运行方式的变化未必会导致系统出现新的谐振频率，该方法实现工程应用有一定困难。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本申请的目的在于提供一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，用于模块化多电平换流器的协调控制，能够快速抑制高频谐波分量、有效降低因交流系统运行方式改变而可能出现的多点高频谐振风险；本申请的另一目的在于提供一种柔性直流高频谐振的自适应抑制系统。
[0005]本申请实施例提供一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，包括：
[0006]将陷波器和计数器接入换流器的电压前馈控制环节，并确定所述陷波器的中心频率；
[0007]实时检测所述换流器网侧母线电压的谐波含量，设定第一门槛值，将超过所述第一门槛值的含量最高的谐波频率输出给所述计数器；
[0008]根据所述谐波频率给所述陷波器输出二阶陷波器传递函数，确定所述陷波器的运行参数；
[0009]设定第二门槛值，得到所述谐波频率和所述第二门槛值的第一比较结果；
[0010]设定第三门槛值，确定所述谐波频率与所述中心频率的差值，得到所述差值和所述第三门槛值的第二比较结果；
[0011]所述计数器根据所述第一比较结果和所述第二比较结果进行计数，并决定所述陷波器的投入或退出。
[0012]在一些实施例中，所述实时检测所述换流器网侧母线电压的谐波含量的步骤，进
一步包括：
[0013]对所述换流器网侧母线电压进行实时FFT分析，获得各次谐波幅值及其相比基波幅值的百分比。
[0014]在一些实施例中，FFT分析具体是指快速傅立叶变换(fast Fourier transform)。
[0015]在一些实施例中，所述FFT分析的频率间隔为50Hz，检测范围为150～4000Hz。
[0016]在一些实施例中，所述第一门槛值为谐波含量门槛值，所述第一门槛值的范围为5％～10％。
[0017]在一些实施例中，所述二阶陷波器传递函数的确定方法包括：采用离线计算获得对应每个频率点的二阶陷波器传递函数，并存储入表，然后根据接收到的所述谐波频率选择对应的二阶陷波器传递函数。
[0018]在一些实施例中，所述二阶陷波器传递函数的表达式为：
[0019][0020]式中，S表示拉普拉斯算子，f
i
表示中心频率，ξ表示阻尼比。
[0021]在一些实施例中，阻尼比ξ根据谐波频率所处区间可选择不同数值。
[0022]在一些实施例中，所述计数器根据所述第一比较结果和所述第二比较结果进行计数，并决定所述陷波器的投入或退出的步骤，进一步包括：
[0023]当所述谐波频率大于所述第二门槛值，且所述差值大于所述第三门槛值时，延时一段时间后所述计数器进行计数，并控制所述陷波器投入；
[0024]当所述谐波频率小于等于所述第二门槛值或所述计数器的计数累加到输出上限N时，所述计数器接收短脉冲后清零并重新计数，同时控制所述陷波器退出；
[0025]所述的计数器的计数输出范围为0～N之间的任意整数；其中，N的取值比所述陷波器的总数多1，且N为正整数，N建议的取值范围为3～5。
[0026]在一些实施例中，
[0027]当所述计数器的输出为K时，控制第K个陷波器投入并保持K个陷波器的投入状态；其中，1≤K≤N
‑
1，K取整数；
[0028]当所述计数器的输出为0或N时，控制所述陷波器退出。
[0029]在一些实施例中，
[0030]当所述第K个陷波器投入时，前馈电压为母线电压测量值经过K个陷波器滤波之后的电压；
[0031]当所述陷波器退出时，前馈电压为不经过所述陷波器滤波的实际采集电压。
[0032]在一些实施例中，所述第二门槛值为高频振荡抑制频率范围的下限。
[0033]在一些实施例中，所述第三门槛值大于实时检测所述谐波含量的频率采样间隔且小于2f
i
ξ；其中，f
i
表示中心频率，ξ表示阻尼比。
[0034]在一些实施例中，第二门槛值的建议值为300Hz。
[0035]在一些实施例中，第三门槛值的取值小于2f
i
ξ可以避免在已投入陷波器的带阻边缘发生振荡时新的陷波器无法投入的情况。
[0036]在一些实施例中，所述延时的时间为2～4ms；所述短脉冲的宽度为4～6ms。
[0037]在一些实施例中，延时的目的用于保证谐波频率的稳定性，避免因为频率干扰而
造成的误判。
[0038]在一些实施例中，所述中心频率根据所述谐波频率的大小确定；在一些实施例中，所述二阶陷波器传递函数是根据所述谐波频率的值来确定。
[0039]在一些实施例中，本申请实施例提供一种柔性直流高频谐振的自适应抑制系统，包括：
[0040]谐波抑制单元，所述谐波抑制单元包括接入电压前馈控制环节的陷波器和与所述陷波器并联的计数器；
[0041]谐波检测单元，与所述谐波抑制单元通讯连接，用于实时检测所述换流器网侧母线电压谐波含量，将超过第一门槛值的含量最高的谐波频率输出给所述计数器；
[0042]陷波参数选择单元，分别与所述谐波抑制单元和所述谐波检测单元通讯连接，用于根据所述谐波频率给所述陷波器输出二阶陷波器传递函数，确定所述陷波器的运行参数；
[0043]所述陷波器用于滤除前馈电压中的特定频次谐波；所述计数器根据设定的累加机制计数，其输出作为控制所述陷波器投入或退出的使能信号。
[0044]在一些实施例中，所述谐波检测单元配置在直流保护主机中，所述谐波抑制单元和陷波参数选择单元配置在直流控制主机中，陷波参数选择单元的输出为二阶陷波器传递函数。
[0045]在一些实施例中，所述累加机制包括：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，包括：将陷波器和计数器接入换流器的电压前馈控制环节，并确定所述陷波器的中心频率；实时检测所述换流器网侧母线电压的谐波含量，设定第一门槛值，将超过所述第一门槛值的含量最高的谐波频率输出给所述计数器；根据所述谐波频率给所述陷波器输出二阶陷波器传递函数，确定所述陷波器的运行参数；设定第二门槛值，得到所述谐波频率和所述第二门槛值的第一比较结果；设定第三门槛值，确定所述谐波频率与所述中心频率的差值，得到所述差值和所述第三门槛值的第二比较结果；所述计数器根据所述第一比较结果和所述第二比较结果进行计数，并决定所述陷波器的投入或退出。2.根据权利要求1所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述实时检测所述换流器网侧母线电压的谐波含量的步骤，进一步包括：对所述换流器网侧母线电压进行实时FFT分析，获得各次谐波幅值及其相比基波幅值的百分比。3.根据权利要求2所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述FFT分析的频率间隔为50Hz，检测范围为150～4000Hz。4.根据权利要求1所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述第一门槛值为谐波含量门槛值，所述第一门槛值的范围为5％～10％。5.根据权利要求1所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述二阶陷波器传递函数的确定方法包括：采用离线计算获得对应每个频率点的二阶陷波器传递函数，并存储入表，然后根据接收到的所述谐波频率选择对应的二阶陷波器传递函数。6.根据权利要求5所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述二阶陷波器传递函数的表达式为：式中，S表示拉普拉斯算子，f
i
表示中心频率，ξ表示阻尼比。7.根据权利要求1所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述计数器根据所述第一比较结果和所述第二比较结果进行计数，并决定所述陷波器的投入或退出的步骤，进一步包括：当所述谐波频率大于所述第二门槛值，且所述差值大于所述第三门槛值时，延时一段时间后所述计数器进行计数，并控制所述陷波器投入；当所述谐波频率小于等于所述第二门槛值或所述计数器的计数累加到输出上限N时，所述计数器接收短脉冲后清零并重新计数，同时控制所述陷波器退出；所述的计数器的计数输出范围为0～N之间的任意整数；其中，N的取值比所述陷波器的总数多1，且N为正整数。8.根据权利要求7所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，当所述计数器的输出为K时，控制第K个陷波器投入并保持K个陷波器的投入状态；其
中，1≤K≤N
‑
1，K取整数；当所述计数器的输出为0或N时，控制所述陷波器退出。9.根据权利要求8所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，当所述第K个陷波器投入时，前馈电压为母线电压测量值经过K个陷波器滤波之后的电压；当所述陷波器退出时，前馈电压为不经过所述陷波器滤波的实际采集电压。10.根据权利要求7所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述第二门槛值为高频振荡抑制频率范围的下限。11.根据权利要求7所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述第三门槛值大于实时检测所述谐波含量的频率采样间隔且小于2f
i
ξ；其中，f
i
表示中心频率，ξ表示阻尼比。12.根据权利要求7所述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述延时的时间为2～4ms；所述短脉冲的宽度为4～6ms。13.根据权利要求1述的一种柔性直流高频谐振的自适应抑制方法，其特征在于，所述中心频率根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志强，李钢，邹凯凯，邹强，董云龙，卢宇，田杰，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司常州博瑞电力自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：