CN104269870A - 一种采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，包括以下步骤：通过交流联络线功率P_ac计算直流功率调制量P_mod；通过交流联络线功率P_ac确定调制允许指令K_mod；确定经过校正逻辑控制的直流功率调制量P′_mod。发明提供的采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，控制采用交流联络线功率作为输入量的直流功率调制功能的投入和退出，用以校正功能的投入和退出时机，防止功能误动。

Description

一种采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法

技术领域

本发明涉及一种调制方法，具体涉及一种采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法。

背景技术

对于交直流混联电网，应用直流功率调制技术可以对交流电网的功率/电压波动等进行抑制。直流功率调制技术通过采集交流系统电气量并经过设计传函来计算调制量，将计算结果发送给被控直流来调制直流输送功率，以达到抑制系统振荡的目的。

跨大区联网系统发生的系统振荡通常在大区间的交流联络线功率波动上得到集中体现。采用交流联络线功率作为直流功率调制功能控制传函的输入量，可以直观的反映系统振荡情况，对系统振荡能够进行有效抑制。但实际工程应用中，采用交流联络线功率作为直流调制功能的控制输入量存在一些实际问题。

这些问题体现为：1)系统正常运行工况下，交流联络线必然存在一定的随机功率波动。如果不进行特定控制，则该线路的随机功率波动将导致被控直流时刻都处于被调制状态，这是不必要的且会影响对直流输电系统的稳定运行。2)在交流系统出现短路、一次设备投退或其它可能导致交流联络线功率发生突变的暂态过程时，如果不进行特定控制，可能导致直流调制功能的误动，引起被控直流输送功率的大幅波动。

在实际工程中常用的直流功率调制技术，通常采用系统中某个母线频率作为直流功率调制功能的控制输入量，如各个直流输电工程极控系统中内置的频率调制功能。由于50Hz/60Hz为已知的系统额定频率，因此通常采用相对该额定频率的偏差确定其投退条件，采用该输入量方式的直流功率调制技术其投退条件较易实现。但该方式不能直观反映联络线功率波动程度，对于想通过在系统不同运行方式下，通过联络线功率水平来确定功能是否投入的要求难以实现。

而在直流功率调制技术中，已有见诸文献的采用交流线路功率作为输入量的应用，未曾提及相应防误动措施。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，控制采用交流联络线功率作为输入量的直流功率调制功能的投入和退出，用以校正功能的投入和退出时机，防止功能误动。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过交流联络线功率P_ac计算直流功率调制量P_mod；

步骤2：通过交流联络线功率P_ac确定调制允许指令K_mod；

步骤3：确定经过校正逻辑控制的直流功率调制量P′_mod。

所述步骤1中，采用交流联络线功率P_ac作为输入，依次通过低通滤波环节、WASHOUT环节、增益/滤波环节、第一超前滞后环节和第二超前滞后环节，最后经过限幅环节得到直流功率调制量P_mod，其表示为：

$P_{\mathrm{mod}}=P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s}\·\frac{T_{W}s}{1+T_{W}s}\·\frac{K_p}{1+T_{0}s}\·\frac{1+s{T}_1}{1+s{T}_2}\·\frac{1+s{T}_3}{1+s{T}_4}$

其中，T_mes为低通滤波环节时间常数，T_W为WASHOUT环节时间常数，K_p为调节器增益，T₀为增益/滤波环节时间常数，T₁和T₂为第一超前滞后环节时间常数，T和T₄为第二超前滞后环节时间常数；

且P_mod满足：

P_min≤P_mod≤P_max

其中，P_max和P_min为直流功率调制量上下限。

所述步骤2中，采用交流联络线功率P_ac作为输入，通过低通滤波环节、功率阈值环节、功率死区环节和触发保持环节，得到调制允许指令K_mod。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：通过功率阈值环节判断是否满足交流联络线功率阈值条件；

步骤2-2：通过功率死区环节判断是否满足交流联络线功率死区条件；

步骤2-3：通过触发保持环节计算调制允许指令K_mod。

所述步骤2-1中，比较P_ac通过低通滤波环节和绝对值环节后得到的值与交流联络线功率阈值P_threshold的大小，若满足则表明交流联络线功率阈值条件满足。

所述步骤2-2具体包括以下步骤：

步骤2-2-1：计算P_ac在T_n内的平均值表示为：

$\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{ac}}}=P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s}\·\frac{{\∫}_{t-T_n}^t(P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s})\mathrm{dt}}{T_n}$

其中，T_n为计算的时间窗长度，取值范围为30s～40s；

步骤2-2-2：求交流联络线功率波动量，即P_ac与的差值ΔP_ac，有

步骤2-2-3：比较ΔP_ac与交流联络线功率死区定值d的大小，若满足|ΔP_ac|>d/2，则表明交流联络线功率死区条件满足。

所述步骤2-3中，若交流联络线功率阈值条件和交流联络线功率死区条件同时持续满足的时间大于触发时间定值T_d1，则调制允许指令K_mod为1；如果调制允许指令为1后，交流联络线功率阈值条件和交流联络线功率死区条件有任一不满足的时间大于保持时间定值T_d2，则调制允许指令K_mod为0。

触发时间定值T_d1取值范围为0.3s～0.5s。

所述步骤3中，直流功率调制量P′_mod表示为P′_mod＝P_mod·K_mod。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，使得应用交流线路功率作为输入量的直流功率调制功能可以适用于跨大区交直流协调控制。并使得跨大区直流功率调制功能在系统复杂的运行方式和运行条件下，能够有条件的投入功能及防止功能的误动，并取得较好的控制效果。

附图说明

图1是采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1，本发明提供一种采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过交流联络线功率P_ac计算直流功率调制量P_mod；

所述步骤1中，采用交流联络线功率P_ac作为输入，依次通过低通滤波环节、WASHOUT环节、增益/滤波环节、第一超前滞后环节和第二超前滞后环节，最后经过限幅环节得到直流功率调制量P_mod，其表示为：

$P_{\mathrm{mod}}=P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s}\·\frac{T_{W}s}{1+T_{W}s}\·\frac{K_p}{1+T_{0}s}\·\frac{1+s{T}_1}{1+s{T}_2}\·\frac{1+s{T}_3}{1+s{T}_4}$

其中，T_mes为低通滤波环节时间常数，T_W为WASHOUT环节时间常数，K_p为调节器增益，T₀为增益/滤波环节时间常数，T₁和T₂为第一超前滞后环节时间常数，T和T₄为第二超前滞后环节时间常数；

且P_mod满足：

P_min≤P_mod≤P_max

其中，P_max和P_min为直流功率调制量上下限。

步骤2：通过交流联络线功率P_ac确定调制允许指令K_mod；

所述步骤2中，采用交流联络线功率P_ac作为输入，通过低通滤波环节、功率阈值环节、功率死区环节和触发保持环节，得到调制允许指令K_mod。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：通过功率阈值环节判断是否满足交流联络线功率阈值条件；

比较P_ac通过低通滤波环节和绝对值环节后得到的值与交流联络线功率阈值P_threshold的大小，若满足则表明交流联络线功率阈值条件满足；可以通过设置不同的阈值参数来控制在不同运行方式下的投入条件。

步骤2-2：通过功率死区环节判断是否满足交流联络线功率死区条件；

具体包括以下步骤：

步骤2-2-1：计算P_ac在T_n内的平均值表示为：

$\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{ac}}}=P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s}\·\frac{{\∫}_{t-T_n}^t(P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s})\mathrm{dt}}{T_n}$

其中，T_n为计算的时间窗长度，通过现场调研和仿真试验确定T_n取值范围为30s～40s为比较合理的数值。在可预见的大多数情况下，该取值范围既不会因为平均值变化太快导致功能拒动，亦不会因为平均值变化太慢导致功能误动。

步骤2-2-2：求交流联络线功率波动量，即P_ac与的差值ΔP_ac，有

步骤2-2-3：比较ΔP_ac与交流联络线功率死区定值d的大小，若满足|ΔP_ac|＞d2，则表明交流联络线功率死区条件满足。可以通过死区定值的设置，来躲过所监控交流联络线存在的正常随机功率波动。

步骤2-3：通过触发保持环节计算调制允许指令K_mod；

若交流联络线功率阈值条件和交流联络线功率死区条件同时持续满足的时间大于触发时间定值T_d1，则调制允许指令K_mod为1；如果调制允许指令为1后，交流联络线功率阈值条件和交流联络线功率死区条件有任一不满足的时间大于保持时间定值T_d2，则调制允许指令K_mod为0。该过程用来躲过当交流系统出现短路、一次设备投退或其它可能导致交流联络线功率发生突变等暂态过程时，联络线功率发生短时突变的情况下，直流功率调制功能的误动。

触发时间定值T_d1对于正确判断系统振荡，防止功能误动影响很大，通过实际调研和仿真试验所确定的参数，T_d1取值范围为0.3s～0.5s，可以有效躲过大多数交流系统短路故障引起的暂态功率波动，以及躲过非直流功率调制功能所需应对的系统较高频率功率振荡。

所述步骤3中，确定经过校正逻辑控制的直流功率调制量P′_mod，P′_mod表示为P_m′_od＝P_mod·K_mod。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过交流联络线功率P_ac计算直流功率调制量P_mod；

步骤2：通过交流联络线功率P_ac确定调制允许指令K_mod；

步骤3：确定经过校正逻辑控制的直流功率调制量P′_mod。

2.根据权利要求1所述的采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤1中，采用交流联络线功率P_ac作为输入，依次通过低通滤波环节、WASHOUT环节、增益/滤波环节、第一超前滞后环节和第二超前滞后环节，最后经过限幅环节得到直流功率调制量P_mod，其表示为：

$P_{\mathrm{mod}}=P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s}\·\frac{T_{w}s}{1+T_{w}s}\·\frac{K_p}{1+T_{0}s}\·\frac{1+s{T}_1}{1+s{T}_2}\·\frac{1+s{T}_3}{1+{\mathrm{sT}}_{\text{4}}}$

其中，T_mes为低通滤波环节时间常数，T_W为WASHOUT环节时间常数，K_p为调节器增益，T₀为增益/滤波环节时间常数，T₁和T₂为第一超前滞后环节时间常数，T和T₄为第二超前滞后环节时间常数；

且P_mod满足：

P_min≤P_mod≤P_max

其中，P_max和P_min为直流功率调制量上下限。

3.根据权利要求1所述的采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤2中，采用交流联络线功率P_ac作为输入，通过低通滤波环节、功率阈值环节、功率死区环节和触发保持环节，得到调制允许指令K_mod。

4.根据权利要求1或3所述的采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：通过功率阈值环节判断是否满足交流联络线功率阈值条件；

步骤2-2：通过功率死区环节判断是否满足交流联络线功率死区条件；

步骤2-3：通过触发保持环节计算调制允许指令K_mod。

5.根据权利要求4所述的采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤2-1中，比较P_ac通过低通滤波环节和绝对值环节后得到的值与交流联络线功率阈值P_threshold的大小，若满足则表明交流联络线功率阈值条件满足。

6.根据权利要求4所述的采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤2-2具体包括以下步骤：

步骤2-2-1：计算P_ac在T_n内的平均值表示为：

$\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{ac}}}=P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s}\·\frac{{\∫}_{t-T_n}^t(P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mas}}s})\mathrm{dt}}{T_n}$

其中，T_n为计算的时间窗长度，取值范围为30s～40s；

步骤2-2-2：求交流联络线功率波动量，即P_ac与的差值ΔP_ac，有

步骤2-2-3：比较ΔP_ac与交流联络线功率死区定值d的大小，若满足|ΔP_ac|＞d/2，则表明交流联络线功率死区条件满足。

7.根据权利要求4所述的采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤2-3中，若交流联络线功率阈值条件和交流联络线功率死区条件同时持续满足的时间大于触发时间定值T_d1，则调制允许指令K_mod为1；如果调制允许指令为1后，交流联络线功率阈值条件和交流联络线功率死区条件有任一不满足的时间大于保持时间定值T_d2，则调制允许指令K_mod为0。

8.根据权利要求7所述的采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，其特征在于：触发时间定值T_d1取值范围为0.3s～0.5s。

9.根据权利要求1所述的采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤3中，直流功率调制量P′_mod表示为P′_mod＝P_mod·K_mod。