一种基于控制带宽切换的振荡抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于控制带宽切换的振荡抑制方法，应用于柔性直流输电系统的一个或多个电压源型换流器，根据第一组低控制带宽参数合第二组高控制带宽参数的换流器阻抗特性，确定频率切换定值Fset，判断当前运行方式的当振荡频率F大于频率切换定值Fset将换流器的控制器设置为低控制带宽参数，否则将换流器的控制器设置为高控制带宽参数。采用本发明专利技术的振荡抑制方法，换流器在振荡频率附近呈正阻，不需要增加额外设备，能够避免因振荡引起跳闸。能够避免因振荡引起跳闸。能够避免因振荡引起跳闸。

【技术实现步骤摘要】
一种基于控制带宽切换的振荡抑制方法


[0001]本专利技术属于电力系统柔性直流输电
，具体涉及一种振荡抑制方法。

技术介绍

[0002]柔性直流输电技术在国内外已广泛应用，随着柔性直流工程投运数量的增加，其所带来的稳定性问题逐渐凸显，柔性直流系统所引发的振荡问题是目前亟待解决的重要问题之一。舟山五端直流工程以及鲁西直流工程在系统试运行期间均发生过高频振荡现象，渝鄂直流工程在调试期间也发生过高频振荡现象。振荡现象一旦发生，轻则影响系统电能质量，重则导致控制保护系统失效、系统停运甚至设备损坏。
[0003]从阻抗特性角度看，振荡现象是由于系统谐振点附近阻尼不足导致的。由于电力系统中谐波源广泛存在，很难将谐波完全消除，在弱阻尼或负阻尼情况下，谐波会被放大从而引发振荡现象。相关研究表明，控制链路延时是造成柔性直流系统接入交流电网后引发高频振荡的重要原因，缩减控制链路延时应是抑制高频振荡现象的重要手段之一。但控制延时收到硬件和架构的影响，很难无限制降低。抑制振荡问题的另一类有效方法是改善系统阻尼，目前学者们大多利用附加阻尼控制策略来抑制各类振荡问题，但实际系统中运行方式复杂多变，附加阻尼控制策略很难适应所有运行方式。文献《柔性直流输电系统高频振荡抑制策略研究》（中国电机工程学报，2021年41卷11期）还提出利用RLC二阶高通滤波器来抑制高频振荡，但将增加设备成本。目前尚未见到利用换流器自身的在中频和高频的阻尼特性差异主动实现振荡抑制的方法的报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的，在于提供一种基于控制带宽切换的振荡抑制方法，利用高控制带宽和低控制带宽时换流器中频和高频的阻尼特性差异，根据运行方式的振荡频率切换控制带宽，使换流器在振荡频率附近呈正阻，实现振荡抑制，避免因振荡引起跳闸。
[0005]为了达成上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于控制带宽切换的振荡抑制方法，应用于柔性直流输电系统的一个或多个电压源型换流器，包括如下步骤：1）选择两组换流器控制参数，其中一组控制参数为低控制带宽参数，另一组控制参数为高控制带宽参数，进入步骤2）；2）根据两组控制参数的换流器阻抗特性，确定频率切换定值Fset，进入步骤3）；3）确定当前运行方式的振荡频率F，进入步骤4）；4）当振荡频率F大于频率切换定值Fset，且持续时间超过延时定值td时，进入步骤5），否则进入步骤6）；5）将换流器的控制器设置为低控制带宽参数，进入步骤3）；6）将换流器的控制器设置为高控制带宽参数，进入步骤3）。
[0006]进一步地，在步骤1）中，所述低控制带宽参数和高控制带宽参数根据系统研究确
定。
[0007]进一步地，在步骤2）中，所述确定频率切换定值Fset为，根据控制器低控制带宽和高控制带宽下的换流器阻抗特性，选择频率切换定值Fset为小于或等于高控制带宽中阻抗角度穿越90度的频率。
[0008]进一步地，在步骤3）中，所述确定当前运行方式的振荡频率F为，通过离线方式计算该运行方式下换流器与系统的振荡频率。
[0009]进一步地，在步骤3）中，所述确定当前运行方式的振荡频率F为，通过实时监测交流电压或电流中的谐波分量，当谐波分量中的最大幅值大于振荡幅值设定值时，该谐波分量对应的频率为振荡频率F。
[0010]进一步地，所述振荡幅值设定值根据系统研究确定。
[0011]进一步地，在步骤4）中，所述延时定值td的取值范围为1微秒至1秒。
[0012]采用上述方案后，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术利用高控制带宽和低控制带宽时时换流器不同频段呈正阻的特性，根据运行方式的振荡频率切换控制带宽，使换流器在振荡频率附近呈正阻，实现振荡抑制，避免因振荡引起跳闸；2、本专利技术不会对运行方式进行限制，适应性好；3、本专利技术不需要额外增加设备，具有较高的经济性。
附图说明
[0013]图1中的（a）和（b）分别为换流器接入交流电网的示意图和等效电路图；图2为实施例提供的一种换流器低控制带宽和高控制带宽的阻抗曲线图；图3为实施例提供的一种基于控制带宽切换的振荡抑制方法流程图。
具体实施方式
[0014]以下将结合附图及具体实施例，对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0015]图1中的（a）为换流器接入交流电网的示意图，换流器VSC接入交流电网的公共耦合点PCC，并与交流电网组成串联系统。图1中的（b）为（a）对应的等效电路图。V
g
(s)为交流系统的谐波电压源，Zg(s) 为交流系统的阻抗，V
vsc
(s)为换流器VSC的谐波电压源，Z
vsc
(s)为换流器VSC的阻抗。根据阻抗原理，当Zg(s)+Z
vsc
(s)在某个频率的实部为复数时存在负阻，易发生振荡。因此，为了避免引起振荡，一种方法为在该频率点通过调整换流器的阻抗特性使换流器的负阻减小甚至为正阻。
[0016]图2为一种换流器低控制带宽和高控制带宽的阻抗曲线，其中实线是换流器为低控制带宽的阻抗特性曲线，虚线是换流器为高控制带宽的阻抗特性曲线，上图为阻抗的幅值，下图为阻抗的角度。高控制带宽阻抗角度在823HZ穿越90度，由正阻转为负阻且负阻逐渐增大，并在1300HZ后减小，但在2000HZ时仍具有加大的负阻。低控制带宽阻抗角度在220HZ穿越90度，由正阻转为负阻且负阻逐渐增大，但在600HZ以后为微正负或微负阻，由于实际的IGBT、电感、变压器等都存在电阻，因此换流器将呈现正阻。因此在振荡频率低于823HZ时，控制器采用高控制带宽时换流器产生较大的正阻尼能够抑制振荡；在振荡频率大于600时，控制器采用低控制带宽时换流器为微正负或微负阻，由于交流系统中的一次设备
均存在适当电阻，一般不易发生振荡。
[0017]图3为一种基于控制带宽切换的振荡抑制方法流程图，应用于柔性直流输电系统的一个或多个电压源型换流器，包括如下步骤：步骤201：选择两组换流器控制参数，其中第一组控制参数为低控制带宽参数，第二组控制参数为高控制带宽参数，进入步骤202；所述低控制带宽参数和高控制带宽频率值根据系统研究确定，如可选择图2中的两组换流器控制参数，其中第一组控制器参数对应实线的低控制带宽控制器参数，第二组控制器参数对应虚线的高控制带宽控制器参数。
[0018]步骤202：根据两组控制参数的换流器阻抗特性，确定频率切换定值Fset，进入步骤203；所述频率切换定值Fset应小于或等于高控制带宽中阻抗角度穿越90度的频率。如图2所示的虚线所示高控制带宽阻抗角度在823HZ穿越90度，较优地可以选择切换定值Fset为800HZ。
[0019]步骤203：判断当前运行方式的振荡频率F，进入步骤204；所述判断当前运行方式的振荡频率F可以通过离线方式计算该运行方式下换流器与系统的振荡频率；也可以通过实时监测交流电压或电流中的谐波分量，当谐波分量中的最大幅值大于振荡幅值设定值时，该谐波分量对应的频率为振荡频率F，所述振荡幅值设定值根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于控制带宽切换的振荡抑制方法，应用于柔性直流输电系统的一个或多个电压源型换流器，其特征在于，包括如下步骤：1）选择两组换流器控制参数，其中一组控制参数为低控制带宽参数，另一组控制参数为高控制带宽参数，进入步骤2）；2）根据两组控制参数的换流器阻抗特性，确定频率切换定值Fset，进入步骤3）；3）确定当前运行方式的振荡频率F，进入步骤4）；4）当振荡频率F大于频率切换定值Fset，且持续时间超过延时定值td时，进入步骤5），否则进入步骤6）；5）将换流器的控制器设置为低控制带宽参数，进入步骤3）；6）将换流器的控制器设置为高控制带宽参数，进入步骤3）。2.如权利要求1所述基于控制带宽切换的振荡抑制方法，其特征在于，在步骤1）中，所述低控制带宽参数和高控制带宽参数根据系统研究确定。3.如权利要求1所述基于控制带宽切换的振荡抑制方法，其特征在于，在步骤2）中，所述确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪楠楠，姚宏洋，谢晔源，王柯，邱德锋，马秀达，吴小丹，胡应宏，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司国网冀北电力有限公司，
类型：发明
国别省市：