基于变斜率动态电流偏差控制的后续换相失败抑制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于变斜率动态电流偏差控制的后续换相失败抑制方法包括以下步骤：对换流母线电压幅值进行快速检测；利用零序分量法判别逆变侧交流系统发生的故障类型；当故障类型为对称故障时，获得变斜率电流偏差控制中对应的电流偏差ΔId与关断角增量Δγ1的关系，以得到关断角增量Δγ1；当故障类型为不对称故障时，根据余弦定理可求得不对称故障下的线电压过零点前移角最大值进而得到在不对称故障时，新的关断角增量。该方法采用变斜率曲线作为电流偏差控制运行特性曲线，基于瞬时电压实时检测换流母线电压幅值，根据换流母线电压跌落量调整关断角增量灵敏度和最大值，通过增大实际关断角裕度以抑制不同故障类型下的后续换相失败。型下的后续换相失败。型下的后续换相失败。

【技术实现步骤摘要】
基于变斜率动态电流偏差控制的后续换相失败抑制方法


[0001]本专利技术涉及高压直流输电
，特别是涉及一种基于变斜率动态电流偏差控制的后续换相失败抑制方法。

技术介绍

[0002]换相失败是高压直流输电系统中最常见的故障之一。首次换相失败后的故障恢复后期控制交互不当易引发后续换相失败，对交流系统造成多次冲击，甚至会引发直流闭锁导致功率传输中断，由局部故障演变为连锁故障，严重威胁交直流混联大电网的安全稳定运行。
[0003]目前国内外专家学者主要针对后续换相失败机理及抑制策略开展了研究。现有技术指出逆变侧交流故障类型、锁相环、单相跳闸及谐波会影响首次换相失败后的故障恢复过程，增大后续换相失败风险。现有技术分别利用仿真波形和换相时间面积理论分析得出故障恢复后期实际关断角不可控下降是引发后续换相失败的根本原因。部分学者提出采用全控型器件改造换流站或增添额外的无功补偿设备，但有效抑制后续换相失败的同时增加了控制系统的复杂度及投资成本。现有技术通过实时检测故障相电压动态调整电流偏差控制器的关断角增量最大值和运行特性曲线，对抑制后续换相失败起到了一定的效果，但未考虑过零点偏移角的影响，不对称故障下的抑制效果有待提高。现有技术在考虑过零点偏移角的基础上对控制切换后的关断角进行更为精确的动态补偿，而控制切换后关断角快速下降，PI控制器难以短时间内有效动作调节超前触发角，后续换相失败抑制成功率较低。现有技术基于交流故障严重程度自适应调整电流偏差控制特性曲线斜率，降低了后续换相失败的发生概率，但未考虑抑制成功后的直流系统传输功率变化，运行经济性较差。上述电流偏差控制改进策略仅单一调节其控制参数，对后续换相失败的抑制效果有限，且采用的正余弦检测法难以快速准确获得不对称故障下的换流母线电压幅值，影响后续换相失败的抑制效果。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于变斜率动态电流偏差控制的后续换相失败抑制方法,本专利技术能够有效降低不同故障程度下后续换相失败的发生概率，改善交直流系统的故障运行特性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于变斜率动态电流偏差控制的后续换相失败抑制方法，包括以下步骤：
[0007]S1：对换流母线电压幅值进行快速检测，并基于检测结果判别逆变侧交流系统发生的故障类型；
[0008]S2：当故障类型为对称故障时，根据二阶函数分析符合变斜率电流偏差控制特性曲线的选取原则，以调整关断角裕度和最大值的变斜率动态电流偏差，并获得自适应变斜率电流偏差控制中对应的电流偏差ΔI
d
与关断角增量Δγ1的关系，得到关断角增量Δγ
1；
[0009]S3：当故障类型为不对称故障时，获取故障后的三相电压幅值U
fa
、U
fb
、U
fc
、线电压幅值U
fab
、U
fac
、U
fbc
和故障后的线电压幅值的过零点前移角和故障后的线电压幅值的过零点前移角并根据余弦定理确定不对称故障下的线电压过零点前移角最大值并根据所述线电压过零点前移角得到在不对称故障时获取新的关断角增量，所述新的关断角增量是由第一公式计算得到的，所述第一公式为：
[0010][0011]S4：根据所述新的关断角增量调整偏差电流。
[0012]优选地，对所述换流母线电压幅值进行快速检测包括：
[0013]获取逆变侧交流系统三相电压瞬时值u
ai
、u
bi
与u
ci
；所述逆变侧交流系统三相电压瞬时值是由第二公式计算得到的，所述第二公式为：
[0014][0015]其中，u
ai
、u
bi
与u
ci
分别为三相电压中各相的有效值；φ
a
、φ
b
与φ
c
分别为三相电压的各项初始相位；ω为交流系统角频率；
[0016]利用第三公式计算Ua，所述第三公式为：
[0017][0018]其中，u
a
(t)是通过实时采样获取得到的；
[0019]采用第四公式对u
a
(t)进行积分；所述第四公式为：
[0020][0021]其中，t为采样时间；Δt为采样步长；
[0022]采用第五公式对sin(ωt+φ
a
‑
ωΔt)进行改写；所述第五公式为：
[0023][0024]令将所述第二公式代入所述第一公式得到第六公式；所述第六公式为：
[0025][0026]其中，K为预设的系数；
[0027]基于所述第二公式和所述第六公式，采用第七公式计算所述第七公式为：
[0028][0029]联立所述第三公式和所述第七公式得到第八公式；所述第八公式为：
[0030][0031]将所述第八公式开平方后得到第九公式；所述第九公式为：
[0032][0033]其中，K1、K2和K3分别为第一变量、第二变量和第三变量；
[0034]利用第十公式计算K1、K2和K3；所述第十公式为：
[0035][0036]根据所述第十公式实现交流系统故障运行状态下换流母线三相电压幅值的实时快速检测。
[0037]优选地，所述零序分量法包括：
[0038]获取零序电压幅值u
0m
，零序电压阈值u
0set
，若u
0m
<u
0set
时，判定逆变侧交流系统发生对称性故障，若u
0m
≥u
0set
时，判定逆变侧交流系统发生不对称故障。
[0039]优选地，包括：
[0040]根据第十一公式确定所述自适应变斜率电流偏差控制中对应的电流偏差ΔI
d
与关断角增量Δγ1的关系；所述第十一公式为：
[0041][0042]其中，m、n分别为确定变斜率电流偏差控制的第一自变量参数和第二自变量参数。
[0043]优选地，步骤S4具体包括：
[0044]采用第十二公式确定和所述第十二公式为：
[0045][0046]采用第十三公式确定AF、BG、AC、GH、BC、CF、FG和CG；所述第十三公式为：
[0047][0048]其中，U
fa
、U
fb
、U
fc
分别为故障后的a、b、c相电压；U
fab
、U
fac
、U
fbc
分别为a相与b相、a相与c相、b相与c相故障后的线电压；AF、BG、AC、GH、BC、CF、FG和CG分别为第一中间变量、第二中间变量、第三中间变量、第四中间变量、第五中间变量、第六中间变量、第七中间变量和第八中间变量；
[0049]将所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变斜率动态电流偏差控制的后续换相失败抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对换流母线电压幅值进行快速检测，并基于检测结果判别逆变侧交流系统发生的故障类型；S2：当故障类型为对称故障时，根据二阶函数分析符合变斜率电流偏差控制特性曲线的选取原则，以调整关断角裕度和最大值的变斜率动态电流偏差，并获得自适应变斜率电流偏差控制中对应的电流偏差ΔI
d
与关断角增量Δγ1的关系，以得到关断角增量Δγ1；S3：当故障类型为不对称故障时，获取故障后的三相电压幅值U
fa
、U
fb
、U
fc
、线电压幅值U
fab
、U
fac
、U
fbc
和故障后的线电压幅值的过零点前移角和故障后的线电压幅值的过零点前移角并根据余弦定理确定不对称故障下的线电压过零点前移角最大值并根据所述线电压过零点前移角得到在不对称故障时获取新的关断角增量，所述新的关断角增量是由第一公式计算得到的，所述第一公式为：S4：根据所述新的关断角增量调整偏差电流。2.根据权利要求1所述的后续换相失败抑制方法，其特征在于，对所述换流母线电压幅值进行快速检测包括：获取逆变侧交流系统三相电压瞬时值u
ai
、u
bi
与u
ci
；所述逆变侧交流系统三相电压瞬时值是由第二公式计算得到的，所述第二公式为：其中，u
ai
、u
bi
与u
ci
分别为三相电压中各相的有效值；φ
a
、φ
b
与φ
c
分别为三相电压的各项初始相位；ω为交流系统角频率；利用第三公式计算Ua，所述第三公式为：其中，u
a
(t)是通过实时采样获取得到的；采用第四公式对u
a
(t)进行积分；所述第四公式为：其中，t为采样时间；Δt为采样步长；采用第五公式对sin(ωt+φ
a
‑
ωΔt)进行改写；所述第五公式为：
令将所述第二公式代入所述第一公式得到第六公式；所述第六公式为：其中，K为预设的系数；基于所述第二公...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛超山，苏常胜，王晓斌，尹纯亚，宋新甫，李凤婷，陈伟伟，陈睿康，解超，余中平，周红莲，张高航，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：