一种直流输电系统及其熄弧角控制方法技术方案

本发明专利技术属于电力系统换流技术领域，具体涉及一种直流输电系统及其熄弧角控制方法

【技术实现步骤摘要】
一种直流输电系统及其熄弧角控制方法、设备和装置


[0001]本专利技术属于电力系统换流
，具体涉及一种直流输电系统及其熄弧角控制方法
、
设备和装置
。

技术介绍

[0002]LCC
换流器具有通流能力大
、
损耗小
、
可靠性高等优点，在高压和特高压直流输电工程中应用广泛
。
当交流电网接入的直流换流站越来越多时，
LCC
换流器的换相失败对交流系统稳定性产生非常大的影响
。
对于大规模新能源场站，使用
LCC
换流器远距离送电，
LCC
换相失败或者交流系统故障极易产生严重过电压导致新能源逆变器过压保护动作，使得新能源大面积脱网，影响新能源消纳和交流系统稳定性
。
对于换流站用地面积限制较大的情况，
LCC
换流器需要配置大量的交流滤波器，使得换流站占地面积可能超过限制
。
在
LCC
换流器的换流变压器阀侧接入
SVG,
用于补偿
LCC
和换流变压器消耗的无功功率和滤除
LCC
产生的谐波电流，简言之，
SVG
代替了常规换流站的交流滤波器和无功补偿装置的作用
。SVG
具备快速的无功功率调节能力，能够提升抵御换相失败能力和有效抑制交流系统过电压，因此在实现“双碳”目标和建设新型电力系统的背景下，
LCC+SVG
混合换流器具有广阔的应用前景
。
[0003]LCC+SVG
混合换流器中
SVG
的电流将从
LCC
换流阀和换流变压器阀侧绕组流过，因此
SVG
影响
LCC
的换相过程
。
常规的预测型熄弧角控制方法使用直流电流计算
α
max
，预测型熄弧角控制方法基于
LCC
换流器的换相原理，根据当前时刻的理想空载电压
U
di0
、
直流电流
I
d
和熄弧角参考值
γ
ref
，计算熄弧角达到参考值所需的触发角
α
max
，但是这种方式会导致熄弧角和直流电压产生较大的稳态误差
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种直流输电系统及其熄弧角控制方法
、
设备和装置，用以解决由于常规熄弧角控制方法中用直流电路计算输出触发角，计算的换相重叠面积分量偏大使得输出触发角比实际需要的触发角小，造成熄弧角和直流电压存在较大稳态误差的问题
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种直流输电系统熄弧角控制方法，具体步骤如下：
[0006]计算直流输电系统中
LCC
换流器所包括的各个换流阀中每个阀的换相开始时刻和换相结束时刻，获取各个换流阀交流侧所连接的换流变压器阀侧绕组对应的换相开始时刻和换相结束时刻的电流，计算每个阀的换相电流变化量；将每个换流阀中每个阀的换相电流变化量的最大值与设定倍数的直流电流进行比较，根据二者中的最大值计算得到预测型熄弧角控制的输出触发角；将得到的输出触发角作为触发角控制器的最小限制值对熄弧角进行控制
。
[0007]其有益效果为：在交流系统存在扰动的情况下，直流电压偏低会使得触发角控制器进入最小限幅状态，最小限幅值的具体计算过程为：采集换流阀相电流和换流变压器阀
侧绕组电流计算得到换相开始时刻
、
换相结束时刻和换相电流变化量，取换相电流变化量的最大值和设定倍数的直流电流二者中的最大值进行计算，最后经过计算得到熄弧角控制的输出触发角，并用触发角的余弦值作为触发角控制器的最小限制值
。
相对于传统的预测型熄弧角控制方法，本专利技术方法考虑了
SVG
的影响，避免了计算时换相重叠面积分量偏大，输出触发角比实际触发角小很多的问题，为换相时熄弧角提供了充足的余量，并且具有实现熄弧角高精度控制
、
熄弧角响应速度快
、
直流电压稳态误差小的优点
。
[0008]进一步地，计算换流阀每个阀换相开始时刻的具体计算过程为：若持续设定时长出现如下现象，则将设定时长的结束时刻作为当前阀的换相开始时刻：当前阀换相至对应阀时，对应阀的相电流值大于设定的第一电流阈值，且大于第二电流阈值并持续一定的时长
。
[0009]其有益效果为：判断是否达到开始换相条件，计算换相开始时刻，规定换相电流变化量开始计算的时刻，方便换相电流变化量的时长区域划分和计算，减小直流电压稳态误差，减小换相失败的概率
。
[0010]进一步地，计算换流阀每个阀换相结束时刻的具体计算过程为：若持续设定时长出现如下现象，则将设定时长的结束时刻作为当前阀的换相结束时刻：当前阀换相至对应阀时，当前阀的相电流值大于设定的第一电流阈值，且大于第一电流阈值并持续一定的时长
。
[0011]其有益效果为：判断是否达到结束换相条件，计算换相结束时刻，规定换相电流变化量结束计算的时刻，方便换相电流变化量的时长区域划分和计算，减小直流电压稳态误差，减小换相失败的概率
。
[0012]进一步地，计算换相电流变化量具体计算公式如下：
[0013]Δ
I_V*
＝
I
Y(*e)
‑
I
Y(*s)
‑
(I
X(*e)
‑
I
X(*s)
)
[0014]其中，
I
X(*s)
表示当前阀换相开始时刻对应的换流变压器阀侧相电流，
I
X(*e)
表示当前阀换相结束时刻对应的换流变压器阀侧相电流，
I
Y(*s)
表示对应阀换相开始时刻对应的换流变压器阀侧相电流，
I
Y(*e)
表示对应阀换相结束时刻对应的换流变压器阀侧相电流，
X
表示换流变压器阀侧某相电流，
Δ
I_V*
表示每个阀的换相电流变化量，
*
表示阀号，
s
表示换相开始，
e
表示换相结束
。
[0015]其有益效果为：借助换相开始和换相结束时刻以及对应时刻的换流变压器阀侧相电流使换相电流变化量进行计算更精确，对后续输出触发角的计算提供可靠数值，实现熄弧角高精度控制
。
[0016]进一步地，计算预测型熄弧角控制的输出触发角的计算公式如下：
[0017][0018]其中，
γ
ref
为熄弧角参考值，
ω
为电网角频率，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种直流输电系统熄弧角控制方法，其特征在于，包括如下步骤：计算直流输电系统中
LCC
换流器所包括的各个换流阀中每个阀的换相开始时刻和换相结束时刻，获取各个换流阀交流侧所连接的换流变压器阀侧绕组对应的换相开始时刻和换相结束时刻的电流，计算每个阀的换相电流变化量；将每个换流阀中每个阀的换相电流变化量的最大值与设定倍数的直流电流进行比较，根据二者中的最大值计算得到预测型熄弧角控制的输出触发角的余弦值；将得到的输出触发角的余弦值作为触发角控制器的最小限制值对熄弧角进行控制
。2.
根据权利要求1所述的直流输电系统熄弧角控制方法，其特征在于，计算换流阀每个阀换相开始时刻的具体计算过程为：若持续设定时长出现如下现象，则将设定时长的结束时刻作为当前阀的换相开始时刻：当前阀换相至对应阀时，对应阀的相电流值大于设定的第一电流阈值，且相电流大于第二电流阈值并持续一定的时长
。3.
根据权利要求1所述的直流输电系统熄弧角控制方法，其特征在于，计算换流阀每个阀换相结束时刻的具体计算过程为：若持续设定时长出现如下现象，则将设定时长的结束时刻作为当前阀的换相结束时刻：当前阀换相至对应阀时，当前阀的相电流值大于设定的第一电流阈值，且大于第一电流阈值并持续一定的时长
。4.
根据权利要求1所述的直流输电系统熄弧角控制方法，其特征在于，计算换相电流变化量具体计算公式如下：
Δ
I_V*
＝
I
Y(*)
‑
I
Y(*)
‑
(I
X(*)
‑
I
X(*)
)
其中，
I
X(*s)
表示当前阀换相开始时刻对应的换流变压器阀侧相电流，
I
X(*e)
表示当前阀换相结束时刻对应的换流变压器阀侧相电流，
I
Y(*s)
表示对应阀换相开始时刻对应的换流变压器阀侧相电流，
I
Y(*e)
表示对应阀换相结束时刻对应的换流变压器阀侧相电流，
X
表示换流变压器阀侧某相电流，
Δ
I_V*
表示每个阀的换相电流变化量，
*
表示阀号，
s
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭忠，李泰，申笑林，梁晨光，郝俊芳，王晓斌，廖孟柯，赵静，苏进国，张艳浩，程晓磊，荆雪记，李艳梅，胡永昌，肖龙，申帅华，鲁庆华，孙攀磊，李玉龙，曹清易，毛丽娜，付艳，芦开平，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司国网新疆电力有限公司经济技术研究院许继电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：