CN104218565B - 一种高压/特高压直流输电控制策略切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高压/特高压直流输电控制策略切换方法，包括如下步骤：获取频率控制功能状态，若频率控制功能投入，若站间通信状态由正常转变为故障，整流站将定电流控制器输出限幅定电压控制器的输出，逆变站将定电压控制器输出限幅定电流控制器的输出；若站间通信状态由故障转变为正常，整流站将定电压控制器输出限幅定电流控制器的输出，逆变站将定电流控制器输出限幅定电压控制器的输出；若频率控制功能退出，整流站保持定电流控制不变，逆变站保持定电压控制不变。此方法可根据站间通信状态进行控制策略的转变，控制策略变化时，能够实现直流输电的无扰动切换。
Description
技术领域
本发明属于高压直流输电和特高压直流输电领域，特别涉及一种高压直流输电系统控制策略切换方法。
背景技术
高压直流输电系统包含整流站和逆变站，两站均配置了定电流控制器（如图1所示）和定电压控制器（如图2所示），其中，定电流控制器的逻辑原理是：电流测量值减去电流指令值得到偏差值，该偏差值输入比例积分环节，得到的输出经限幅环节后，得到定电流控制器的输出，其中，电流指令值为电流指令参考值与电流裕度补偿的和再减去电流裕度，电流裕度在整流站为0安培，在逆变站为额定直流电流的0.1标幺；定电压控制器的逻辑原理是：电压测量值的绝对值减去电压指令值得到偏差值，该偏差值输入比例积分环节，得到的输出经限幅环节后，得到定电压控制器的输出，其中，电压指令值为电压参考值与电压参考值补偿的和；另外，整流站还配置了最小触发角控制器、逆变站还配置了定熄弧角控制器；采用限幅的方式在定熄弧角控制器、定电压控制器、定电流控制器之间进行协调配合，如图3所示。定熄弧角控制器的输出作为电压调节器的最大值限幅，电压调节器的输出在逆变运行时作为电流调节器的最大值限幅，在整流运行时作为最小值限幅。
在两端电流调节器同时工作时，为了避免引起调节不稳定，逆变站电流调节器的定值一般比整流站小额定直流电流的0.1标幺，这就是电流裕度。当进入逆变站定电流控制时，由于直流电流减小一个裕度，使直流输送功率也相应减小。为了弥补直流功率的减少，直流输电工程采用了电流裕度补偿功能。它的原理是同时提高两端电流调节器的定值：当整流站进入最小触发角控制时，将实际电流与原电流定值的差加到电流调节器最后使用的定值上，这个新定值也将送到逆变站，提高正在工作的电流调节器的定值，使得既补偿直流功率的损失，又不造成两端调节器来回切换不稳定。同时整流站的定电压控制器参考值在逆变站电压参考值基础上增加了一个补偿，从而使得其只有在整流站定电压控制的时候才会起作用。
频率控制是高压直流输电系统中的一种稳定控制方法，其利用直流系统的快速可控性，通过调节直流功率，达到改变所连交流系统的频率。当与直流系统相连接的交流系统受到扰动时，频率控制功能通过调节直流系统的传输功率使交流系统恢复到稳定。在受端交流电网为弱系统时，频率控制对系统稳定尤为重要。
在常规直流运行中，整流站采用定电流（功率）控制，逆变站采用定电压或定熄弧角的控制。由于整流站定电流（功率）控制，因此，常规直流中的频率控制器配置在整流站，逆变站的频率控制是通过将逆变站的频率测量值经过站间通信送到整流站的频率控制器执行而达到的。显然，当站间通信故障时，逆变站的频率测量值无法送到整流站。另一种方法是通过采用调节逆变站的直流电压进行调频；这种方法，一方面直流电压的减小会增大无功的损耗，另一方面，直流电压的调节范围有限，导致调频能力有限。
站间通信故障的时刻存在随机性，可能出现在直流输电系统起极之前，也可能出现在直流输电系统运行过程中。本专利适用于直流输电系统运行过程中出现站间通信故障的情况。
为满足站间通信故障下的逆变站的频率控制需求，需要改变两站的控制方式，整流站由定电流控制转变为定电压控制，逆变站由定电压控制转变为定电流控制。
总之，在站间通信正常时，整流站定电流控制，逆变站定电压控制，逆变站的频率的控制在整流站实现；在站间通信故障时，整流站定电压控制，逆变站定电流控制，逆变站的频率的控制在逆变站实现。基于此，在站间通信发生故障，或由故障恢复正常时，两站的控制策略需要切换。不采用适当的切换方法，由两站的控制系统自我调节实现上述控制策略转换，将导致切换不成功及切换过程中系统动态扰动过大，切换持续时间过长,甚至导致两站控制系统不稳定而崩溃。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种高压/特高压直流输电控制策略切换方法，其可根据站间通信状态进行控制策略的转变，控制策略变化时，能够实现直流输电的无扰动切换。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种高压/特高压直流输电控制策略切换方法，包括如下步骤：
（1）获取频率控制功能状态，若频率控制功能投入则进入步骤（2），若频率控制功能退出则进入步骤（3）；
（2）获取站间通信状态，若站间通信状态由正常转变为故障则进入步骤（4），若站间通信状态由故障转变为正常则进入步骤（5）；
（3）整流站保持定电流控制不变，逆变站保持定电压控制不变；结束所述切换方法；
（4）整流站：将定电流控制器输出限幅定电压控制器的输出，4～200ms后释放限幅，同时修改电压、电流参考值；逆变站：将定电压控制器输出限幅定电流控制器的输出，4～200ms后释放限幅，同时修改电压、电流参考值；结束所述切换方法；
（5）整流站：将定电压控制器输出限幅定电流控制器的输出，4～200ms后释放限幅，同时修改电压、电流参考值；逆变站：将定电流控制器输出限幅定电压控制器的输出，4～200ms后释放限幅，同时修改电压、电流参考值。
上述步骤（4）中两站修改电压、电流参考值的步骤为：整流站：立即取消电压参考值的补偿，补偿电流裕度，经过6～800ms的低通滤波环节将电流指令修改为1.0标幺；逆变站：立即补偿电流裕度，经过0.2～5s的低通滤波环节增加电压参考值补偿。
上述步骤（5）中两站修改电压、电流参考值的步骤为：整流站：立即将电流指令修改为实际电流指令，取消补偿电流裕度，经过0.2～5s的低通滤波环节增加电压参考值补偿；逆变站：立即取消电压参考值的补偿，立即取消补偿电流裕度。
采用上述方案后，本发明具有以下特点：
（1）在站间通信故障或恢复正常时，整流站和逆变站的定电流控制器与定电压控制器可以实现直流输电无扰动切换；
（2）可以实现逆变站调频功能在站间通信正常时在整流站实现，在站间通信故障时在逆变站实现，在通信状态发生变化时二者的平稳转换。
附图说明
图1是本发明中定电流控制器的原理逻辑框图；
图2是本发明中定电压控制器的原理逻辑框图；
图3是定电流控制器、定电压控制器和定熄弧角控制器三者之间的限幅逻辑框图，其中，ALPHA指令为经过限幅后的定电流控制器输出；
图4是本发明的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图4所示，本发明提供一种高压/特高压直流输电控制策略切换方法，可以实现高压/特高压直流输电中根据站间通信状态变化进行整流站和逆变站的定电流控制器与定电压控制器之间的无扰动切换，具体包括如下步骤：
（1）获取系统运行人员设置的频率控制功能状态，若频率控制功能投入则进入步骤（2），若频率控制功能退出则进入步骤（3）；
（2）获取站间通信状态，若站间通信状态由正常转变为故障则进入步骤（4），若站间通信状态由故障转变为正常则进入步骤（5）；
（3）整流站保持定电流控制不变，逆变站保持定电压控制不变，结束所述切换方法；
（4）整流站：立即取消电压参考值的补偿，同时补偿电流裕度，将定电流控制器的输出限幅定电压控制器的输出，C毫秒后释放限幅，经过时间常数为G毫秒的低通滤波环节将电流指令修改为额定直流电流的1.0标幺；逆变站：立即补偿电流裕度，将定电压控制器的输出限幅定电流控制器的输出，D毫秒后释放限幅，经过时间常数为H秒的低通滤波环节增加电压参考值补偿；结束所述切换方法；
其中，C的取值范围是4～200ms，D的取值范围是4～200ms，G的取值范围是6～800ms，H的取值范围是0.2～5s；
（5）整流站：立即将电流指令修改为实际测量电流值，取消电流裕度补偿，将定电压控制器的输出限幅定电流控制器的输出，E毫秒后释放限幅，经过时间常数为I秒的低通滤波环节增加电压参考值补偿；逆变站：立即取消电压参考值补偿，立即取消电流裕度补偿，将定电流控制器的输出限幅定电压控制器的输出，F毫秒后释放限幅；
其中，E的取值范围是4～200ms，F的取值范围是4～200ms，E、F及前述C、D的实际取值相互独立，没有关联；I的取值范围是0.2～5s。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高压/特高压直流输电控制策略切换方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)获取频率控制功能状态，若频率控制功能投入则进入步骤(2)，若频率控制功能退出则进入步骤(3)；
(2)获取站间通信状态，若站间通信状态由正常转变为故障则进入步骤(4)，若站间通信状态由故障转变为正常则进入步骤(5)；
(3)整流站保持定电流控制不变，逆变站保持定电压控制不变；结束所述切换方法；
(4)整流站：将定电流控制器输出限幅定电压控制器的输出，4～200ms后释放限幅，同时修改电压、电流参考值；逆变站：将定电压控制器输出限幅定电流控制器的输出，4～200ms后释放限幅，同时修改电压、电流参考值；结束所述切换方法；
(5)整流站：将定电压控制器输出限幅定电流控制器的输出，4～200ms后释放限幅，同时修改电压、电流参考值；逆变站：将定电流控制器输出限幅定电压控制器的输出，4～200ms后释放限幅，同时修改电压、电流参考值。
2.如权利要求1所述的一种高压/特高压直流输电控制策略切换方法，其特征在于：所述步骤(4)中修改电压、电流参考值的步骤为：整流站：立即取消电压参考值的补偿，补偿电流裕度，经过6～800ms的低通滤波环节将电流指令修改为1.0标幺；逆变站：立即补偿电流裕度，经过0.2～5s的低通滤波环节增加电压参考值补偿。
3.如权利要求1或2所述的一种高压/特高压直流输电控制策略切换方法，其特征在于：所述步骤(5)中修改电压、电流参考值的步骤为：整流站：立即将电流指令修改为实际电流指令，取消补偿电流裕度，经过0.2～5s的低通滤波环节增加电压参考值补偿；逆变站：立即取消电压参考值的补偿，立即取消补偿电流裕度。
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