一种直流输电系统换相失败检测方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术提供一种直流输电系统换相失败检测方法、系统及电子设备，属于直流输电领域，直流输电系统换相失败检测方法包括：获取直流输电系统的送端当前振荡频率；基于送端当前振荡频率，获取设定时段内直流输电系统的送端电气量、受端电气量及受端控制量；根据设定时段内直流输电系统的送端电气量、受端电气量及受端控制量，确定直流输电系统是否发生换相失败。考虑了送端振荡频率对受端换相失败的影响，提高了直流输电系统换相失败检测的准确度。高了直流输电系统换相失败检测的准确度。高了直流输电系统换相失败检测的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种直流输电系统换相失败检测方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术涉及直流输电领域，特别是涉及一种基于送端振荡的直流输电系统换相失败检测方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]HVDC(High voltage direct current，高压直流输电)因其输电距离远、输送容量大、输电损耗小等优点已被广泛运用于远距离输电及非同步联网领域。CF(Commutation Failure，换相失败)是直流输电系统最常见的故障之一，发生换相失败会导致直流电流剧增，直流电压剧降，严重时甚至会造成直流闭锁，对电网的安全稳定运行造成严重冲击。一般认为换相失败是由受端交流系统故障引发的，且对受端交流系统故障引发换相失败的机理研究已相对成熟。但随着沙漠、戈壁、荒漠为重点的大型新能源基地的开工建设，新能源送端系统附近无常规机组支撑，极易受到故障扰动。由于直流送、受端存在电气及控制耦合，送端(整流侧)系统遭受扰动后有可能导致受端电气量响应变化以及控制切换，进而引发受端换相失败。
[0003]目前，对于送端扰动引发受端换相失败的机理研究主要集中于送端故障等大扰动，主要研究方法分为以下三种：一、将送端故障分为严重故障和轻微故障，结合仿真现象、直流输电系统的准稳态公式以及逆变侧控制作用，分析不同故障恢复过程中系统电压电流等电气量和控制系统的控制量变化情况，得出换相失败的机理；二、详细分析送端不同故障下受端换相失败过程中，送端以及受端的控制系统的变化情况，并结合受端换流器的无功消耗来分析受端换相失败的机理；三、从受端大扰动下电压不同跌落程度的角度，分析了整流侧换流母线电压跌落程度不同时整流器及逆变器所采用的控制方式，推导了电压跌落程度不同时的关断角表达式。进而分析受端换相失败的机理。
[0004]现有研究主要分析了送端交流系统大扰动对受端电气量和控制系统的影响特性，对送端系统故障引发受端换相失败机理有了初步认识，但是并未考虑到送端小扰动引发受端换相失败，导致受端换相失败检测的准确度较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种直流输电系统换相失败检测方法、系统及电子设备，基于送端振荡检测受端是否发生换相失败，可提高直流输电系统换相失败的检测精度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种直流输电系统换相失败检测方法，所述直流输电系统包括通过直流输电线路依次连接的送端交流电源、整流器、逆变器及受端交流电源，所述直流输电系统换相失败检测方法包括：
[0008]获取直流输电系统的送端当前振荡频率；
[0009]基于所述送端当前振荡频率，获取设定时段内所述直流输电系统的送端电气量、受端电气量及受端控制量；
[0010]根据设定时段内直流输电系统的送端电气量、受端电气量及受端控制量，确定所述直流输电系统是否发生换相失败。
[0011]可选地，所述送端电气量包括送端直流电压；所述受端电气量包括受端直流电流及受端直流电压；所述受端控制量包括逆变器在定电流控制及在定关断角控制下的超前触发角。
[0012]可选地，采用以下公式，确定送端直流电压：
[0013][0014]其中，U
dr
为送端直流电压，E
r
为整流器的换相线电压，α
r
为整流器的触发角，γ
r
为送端关断角。
[0015]可选地，采用以下公式，确定受端直流电流：
[0016][0017]其中，I
d
为受端直流电流，U1为送端交流电源，E
r
为整流器的换相线电压，x1为送端的交流线路电抗。
[0018]可选地，采用以下公式，确定受端直流电压：
[0019][0020]其中，U
di
为受端直流电压，U
dr
为送端直流电压，为送端直流电压，α
r
为整流器的触发角，X
cr
为整流器的换相电抗，x1为送端的交流线路电抗，R
d
为直流电路电阻，U1为送端交流电源。
[0021]可选地，采用以下公式，确定逆变器在定电流控制下的超前触发角：
[0022]β
cc
＝K
pcc
(I
dr
‑
order
‑
I
di
‑
0.1)+K
icc
∫(I
dr
‑
order
‑
I
di
‑
0.1)dt；
[0023]其中，β
cc
逆变器在定电流控制下的超前触发角，K
pcc
为PI控制器在定电流控制中的比例增益，K
icc
为PI控制器在定电流控制中的积分增益，I
dr
‑
order
为逆变器传输至整流器的直流电流指令值，I
di
为逆变器直流电流测量值。
[0024]可选地，采用以下公式，确定逆变器在定关断角控制下的超前触发角：
[0025]β
cea
＝K
pcea
(γ
ref
‑
γ+Δγ
rec
)+K
icea
∫(γ
ref
‑
γ+Δγ
rec
)dt；
[0026]其中，β
cea
逆变器在定关断角控制下的超前触发角，K
pcea
为PI控制器在定关断角控制中的比例增益，K
icea
为PI控制器在定关断角控制中的积分增益，γ
ref
为定关断角控制下的关断角参考值，γ为逆变器关断角测量值，Δγ
rec
为逆变器在电流偏差控制下的输出值。
[0027]可选地，所述根据设定时段内直流输电系统的送端电气量、受端电气量及受端控制量，确定所述直流输电系统是否发生换相失败，具体包括：
[0028]针对设定时段内的任一时刻，判断直流输电系统当前时刻的送端电气量与前一时刻的送端电气量的变化量是否大于第一设定阈值，且当前时刻的受端电气量与前一时刻的受端电气量的变化量是否大于第二设定阈值，且当前时刻的受端控制量与前一时刻的受端控制量的变化量是否大于第三设定阈值；
[0029]若是，则所述直流输电系统发生换相失败，否则，所述直流输电系统未发生换相失败。
[0030]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0031]一种直流输电系统换相失败检测系统，包括：
[0032]振荡频率检测单元，用于获取直流输电系统的送端当前振荡频率；
[0033]电气控制量确定单元，与所述振荡频率检测单元连接，用于基于所述送端当前振荡频率，获取设定时段内所述直流输电系统的送端电气量、受端电气量及受端控制量；
[0034本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流输电系统换相失败检测方法，所述直流输电系统包括通过直流输电线路依次连接的送端交流电源、整流器、逆变器及受端交流电源，其特征在于，所述直流输电系统换相失败检测方法包括：获取直流输电系统的送端当前振荡频率；基于所述送端当前振荡频率，获取设定时段内所述直流输电系统的送端电气量、受端电气量及受端控制量；根据设定时段内直流输电系统的送端电气量、受端电气量及受端控制量，确定所述直流输电系统是否发生换相失败。2.根据权利要求1所述的直流输电系统换相失败检测方法，其特征在于，所述送端电气量包括送端直流电压；所述受端电气量包括受端直流电流及受端直流电压；所述受端控制量包括逆变器在定电流控制及在定关断角控制下的超前触发角。3.根据权利要求2所述的直流输电系统换相失败检测方法，其特征在于，采用以下公式，确定送端直流电压：其中，U
dr
为送端直流电压，E
r
为整流器的换相线电压，α
r
为整流器的触发角，γ
r
为送端关断角。4.根据权利要求2所述的直流输电系统换相失败检测方法，其特征在于，采用以下公式，确定受端直流电流：其中，I
d
为受端直流电流，U1为送端交流电源，E
r
为整流器的换相线电压，x1为送端的交流线路电抗。5.根据权利要求2所述的直流输电系统换相失败检测方法，其特征在于，采用以下公式，确定受端直流电压：其中，U
di
为受端直流电压，U
dr
为送端直流电压，为送端直流电压，α
r
为整流器的触发角，X
cr
为整流器的换相电抗，x1为送端的交流线路电抗，R
d
为直流电路电阻，U1为送端交流电源。6.根据权利要求2所述的直流输电系统换相失败检测方法，其特征在于，采用以下公式，确定逆变器在定电流控制下的超前触发角：β
cc
＝K
pcc
(I
dr
‑
order
‑
I
di
‑
0.1)+K
icc
∫(I
dr
‑
order
‑
I
di
‑
0.1)dt；其中，β
cc
逆变器在定电流控制下的超前触发角，K
pcc
为PI控制器在定电流控制中的比...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晶，魏鑫，左优，黎晓，林毅，黎萌，薛静玮，林章岁，刘崇茹，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：