适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法，包括以下步骤：1）考虑受端交流母线发生三相故障时电压跌落程度，将受端交流母线电压输入至换相失败预防控制模块，通过设置合理的检测阈值来检测是否发生故障，然后判断故障类型，计算电压跌落值U

【技术实现步骤摘要】
适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法


[0001]本专利技术属于高压直流输电
，具体涉及一种适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法。

技术介绍

[0002]我国幅员辽阔，资源丰富，但负荷中心远离能源中心，能源中心丰富的电力资源需要经过长距离输电线路才能输送到负荷中心，因此我国的电网建设必须能够满足跨区域、长距离、低损耗、高容量的传输要求，将中西部丰富的电力资源输送到东部负荷中心。高压直流输电具有输电容量大、输电距离远以及线路损耗小等优点，是解决能源外送、提高能源利用率的重要措施。从上世纪开始我国就开始研究高压直流输电技术，至今已有近50条直流输电线路投运，目前国家电网和南方电网已建成“八交十直”特高压工程，我国已形成明显的交直流混连大电网。
[0003]目前高压直流输电领域中运用最多的是电网换相高压直流输电(line commutated converterhigh voltage direct current，LCC
‑
HVDC)，传统的LCC
‑
HVDC技术采用不具备自关断能力的晶闸管作为换流元件，当受端交流系统发生故障时易发生换相失败，当系统发生换相失败后可能造成许多严重后果，例如电压骤降、电流激增以及传输功率大幅度跌落等，严重地威胁着交直流系统的安全稳定运行。后续换相失败作为单次换相失败的继发性故障，会给交直流系统带来多次冲击，引发更加恶劣的后果，例如直流闭锁、机组脱网、甩负荷等，因此，研究抑制后续换相失败的方法具有重要的理论和工程意义。标准的LCC
‑
HVDC控制系统不能根据故障严重程度增大输出关断角增量的值，此外，CEC斜坡函数的斜率K由输出关断角增量最大值和输入直流电流偏差饱和值决定，当输出关断角增量最大值和输入直流电流偏差饱和值固定时斜率K也固定，在不同严重程度故障下输出关断角增量对电流偏差的灵敏度一致，此时灵敏度不能根据故障严重程度进行自适应调节。逆变侧关断角不足是发生换相失败的根本原因，逆变侧关断角整定值恒定时，CEC输出的关断角增量若能根据故障严重程度自适应地快速增大输出的关断角增量进而增大实际的换相裕度，则可能减少发生后续换相失败的风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法，该方法有利于降低后续换相失败的发生概率，改善系统在故障情况下的运行特性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法，包括以下步骤：
[0006]1)考虑受端交流母线发生三相故障时电压跌落程度，将受端交流母线电压输入至换相失败预防控制模块，通过设置合理的检测阈值来检测是否发生故障，然后判断故障类型，计算电压跌落值U
CF
；
[0007]2)将电压跌落值U
CF
输入至电流偏差控制器CEC中，通过改变其输入直流电流偏差
饱和值和其输出关断角增量最大值，增大CEC斜坡函数的斜率K，以自适应调节CEC输出，进而抑制后续换相失败。
[0008]进一步地，根据实时测量的受端交流母线电压值求取跌落电压值：将实测电压值引入对称和不对称故障检测器后，通过三相零序电压计算及克拉克变换，得到对称和不对称故障时三相零序电压；将实测得到的对称和不对称故障时的电压值与设置的检测阈值比较，若大于检测阈值则进行后续环节；然后再将对称故障时的电压跌落值与不对称故障时的电压跌落值比较，结果较大者即为逆变侧交流母线故障电压跌落值。
[0009]进一步地，采用下式计算不对称故障时电压跌落值：
[0010]U0＝U
a
+U
b
+U
c
ꢀꢀꢀ
(1)
[0011]式中，U
a
、U
b
、U
c
分别为母线三相交流电压瞬时值；U0为母线三相交流电压瞬时值的零序电压。
[0012]进一步地，采用下式计算对称故障时电压跌落值：
[0013][0014]式中，U
α
、U
β
分别为两相静止坐标系下α、β相坐标；U
αβ
为U
α
和U
β
的均方根值。
[0015]进一步地，将受端交流母线三相故障下逆变侧交流电压跌落值引入CEC中抑制后续换相失败，考虑故障严重程度，自适应地调节斜坡函数的斜率和输出关断角增量。
[0016]进一步地，将电压跌落值U
CF
输入至CEC中，乘以系数P后分别引入到CEC斜坡函数的横纵坐标；改变CEC斜坡函数的斜率，使得CEC在电流偏差不变时，输出的关断角裕量增大；关断角输出量β
CEA
＝γ
ord
+γ
in
+Δγ，通过设置合理的PI参数，使得定关断角控制的输出量增大，从而降低后续换相失败的发生概率。
[0017]进一步地，CEC特征曲线如式(3)所示：
[0018][0019]式中，Δγ为CEC输出关断角增量，U
CF
为故障时电压跌落值，ΔI
d
为整流侧直流电流指令值与逆变侧直流电流实际值的差值，ΔI
N
为输入直流电流偏差饱和值。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：提供了一种适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法，该方法以故障时受端交流母线电压的跌落值为依据，可以快速、精准地检测线路是否发生故障。本方法将故障严重程度引入控制系统，增大故障情况下关断角裕量，可有效降低后续换相失败的发生概率，提高系统在故障情况下的运行能力。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中搭建的标准CIGRE HVDC模型示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例中搭建的CIGRE HVDC标准测试系统控制结构示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例中自适应电流偏差控制结构示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例中标准电流偏差控制特性曲线示意图；
[0025]图5为本专利技术实施例中改进纵坐标电流偏差特性曲线示意图；
[0026]图6为本专利技术实施例中改进横坐标电流偏差特性曲线示意图；
[0027]图7为本专利技术实施例中用于展示改进横纵坐标后的电流偏差控制特性曲线示意图；
[0028]图8为本专利技术实施例中用于展示三相故障下接地电感为0.6H时采用本专利技术提出的自适应电流偏差控制时关断角变化情况和采用采用现有技术中的控制系统时关断角变化情况示意图；
[0029]图9为本专利技术实施例中用于展示三相故障下接地电感为0.6H时采用本专利技术提出的自适应电流偏差控制时直流功率有效值变化情况和采用采用现有技术中的控制系统时直流功率有效值变化情况示意图；
[0030]图10为本专利技术实施例中用于展示三相故障下接地电感为0.6H时采用本专利技术提出的自适应电流偏差控制时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)考虑受端交流母线发生三相故障时电压跌落程度，将受端交流母线电压输入至换相失败预防控制模块，通过设置的检测阈值来检测是否发生故障，然后判断故障类型，计算电压跌落值U
CF
；2)将电压跌落值U
CF
输入至电流偏差控制器CEC中，通过改变其输入直流电流偏差饱和值和其输出关断角增量最大值，增大CEC斜坡函数的斜率K，以自适应调节CEC输出，进而抑制后续换相失败。2.根据权利要求1所述的适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法，其特征在于，根据实时测量的受端交流母线电压值求取跌落电压值：将实测电压值引入对称和不对称故障检测器后，通过三相零序电压计算及克拉克变换，得到对称和不对称故障时三相零序电压；将实测得到的对称和不对称故障时的电压值与设置的检测阈值比较，若大于检测阈值则进行后续环节；然后再将对称故障时的电压跌落值与不对称故障时的电压跌落值比较，结果较大者即为逆变侧交流母线故障电压跌落值。3.根据权利要求2所述的适用于高压直流线路的变斜率电流偏差控制方法，其特征在于，采用下式计算不对称故障时电压跌落值：U0＝U
a
+U
b
+U
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，U
a
、U
b
、U
c
分别为母线三相交流电压瞬时值；U0为母线三相交流电压瞬时值的零序电压。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁武杰，邓超平，林国栋，罗克伟，尹元，郭健生，李智诚，戴立宇，黄均纬，王渝红，李元琦，陈立维，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司四川大学，
类型：发明
国别省市：