CN105375504B - 一种换流阀熄弧角预测控制方法 - Google Patents
一种换流阀熄弧角预测控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105375504B CN105375504B CN201410421668.3A CN201410421668A CN105375504B CN 105375504 B CN105375504 B CN 105375504B CN 201410421668 A CN201410421668 A CN 201410421668A CN 105375504 B CN105375504 B CN 105375504B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- msub
- igct
- mfrac
- converter valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- BYACHAOCSIPLCM-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[bis(2-hydroxyethyl)amino]ethyl-(2-hydroxyethyl)amino]ethanol Chemical group OCCN(CCO)CCN(CCO)CCO BYACHAOCSIPLCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000033999 Device damage Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种换流阀熄弧角预测控制方法，包括下述步骤：(1)监测晶闸管的电压应力和电流应力，并确定换流阀的换相角和晶闸管关断时的电流变化率；(2)确定换流阀内晶闸管通态损耗、总损耗和晶闸管结温；(3)确定晶闸管安全换相所需的最小熄弧角，与下一个触发脉冲产生的实际熄弧角进行比较，判断是否安全换相。该方法降低换相失败发生机率，提高高压直流输电工程的能源利用率，提高高压直流输电工程乃至整个交直流系统的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种换流阀的控制方法，具体讲涉及一种换流阀熄弧角预测控制方法。
背景技术
对于常规直流输电工程，在运行中刚退出导通的换流阀没有恢复阻断能力；或者换相过程一直未能进行完毕；当阀电压转变为正向时，预定导通的阀都向原来预定退出导通的阀倒换相，该现象被称为换相失败。
导致换相失败最主要的原因是换流阀内晶闸管安全换相所需的最小熄弧角小于实际熄弧角。实际熄弧角和最小熄弧角都是变量。实际熄弧角由运行工况和直流输电控制系统控制策略决定。而安全换相所需最小熄弧角则主要受交流电压幅值、阀内电压分布、晶闸管特征参数、晶闸管结温等的影响。
通过实时监测电压、电流幅值大小的变化，在线计算换流阀实际熄弧角与安全换相熄弧角，从而对是否可能会发生换相失败进行较为准确的预测控制，为主动防御换相失败的触发角控制提供判断依据。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种换流阀熄弧角预测控制方法，该方法降低换相失败发生机率，提高高压直流输电工程的能源利用率，提高高压直流输电工程乃至整个交直流系统的可靠性和稳定性。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种换流阀熄弧角预测控制方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
(1)监测晶闸管的电压应力和电流应力，并确定换流阀的换相角和晶闸管关断时的电流变化率；
(2)确定换流阀内晶闸管通态损耗、总损耗和晶闸管结温；
(3)确定晶闸管安全换相所需的最小熄弧角，与下一个触发脉冲产生的实际熄弧角进行比较，判断是否安全换相。
进一步地，所述步骤(1)中，换流阀的换相角μ和晶闸管关断时的电流变化率用下述表达式表示：
其中：Id为直流电流、Xc为换相电抗、Vv为阀侧线电压、γ为熄弧角、Ls为换相电感。
进一步地，所述步骤(2)中，晶闸管通态损耗、总损耗和晶闸管结温分别用下述表达式表示：
其中，UT为晶闸管门槛电压，RT为晶闸管斜率电阻；μ为换流阀的换相角；
总损耗：
PT＝pon+pad 4)；
其中，pon和pad分别为晶闸管开通损耗和关断损耗；
晶闸管结温：
Tj＝Tin+PT×Rth 5)；
其中：Tin为冷却系统入口水温，Rth为晶闸管到冷却液的热阻。
进一步地，所述步骤(3)中，获得晶闸管结温，进一步获得晶闸管实际存储电荷和所需的最小关断时间，分别用下述表达式表示：
其中：Qrrav为基准反向恢复电荷、Tj为晶闸管的结温，为晶闸管关断时的电流变化率；
若实际运行过程中的晶闸管实际存储电荷Qrr及所需的最小关断时间tqs超过固定的限值，则判定换流阀的熄弧角超过系统给定的熄弧角，即将发生换相失败，由阀基电子设备向控制保护系统提出熄弧角控制命令。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
本发明提供的换流阀熄弧角预测控制方法，可降低换相失败发生机率、有效减少由换相失败带来的直流闭锁和设备损坏，提高高压直流输电工程的能源利用率，提高高压直流输电工程乃至整个交直流系统的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本发明提供的换流阀熄弧角预测控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供的换流阀熄弧角预测控制方法的流程图如图1所示，对晶闸管的电压、电流应力进行监测，从而计算获得包括晶闸管结温在内的状态参数，并计算晶闸管安全换相所需的最小熄弧角，与下一个触发脉冲产生的实际熄弧角进行比较，判断是否能安全换相。具体包括下述步骤：
(1)监测晶闸管的电压应力和电流应力，并确定换流阀的换相角和晶闸管关断时的电流变化率；
换流阀的换相角μ和晶闸管关断时的电流变化率用下述表达式表示：
其中：Id为直流电流、Xc为换相电抗、Vv为阀侧线电压、γ为熄弧角、Ls为换相电感。
(2)确定换流阀内晶闸管通态损耗、总损耗和晶闸管结温；
晶闸管通态损耗、总损耗和晶闸管结温分别用下述表达式表示：
其中，UT为晶闸管门槛电压，RT为晶闸管斜率电阻；μ为换流阀的换相角；
总损耗：
PT＝pon+pad 4)；
其中，pon和pad分别为晶闸管开通损耗和关断损耗；
晶闸管结温：
Tj＝Tin+PT×Rth 5)；
其中：Tin为冷却系统入口水温，Rth为晶闸管到冷却液的热阻。
(3)确定晶闸管安全换相所需的最小熄弧角，与下一个触发脉冲产生的实际熄弧角进行比较，判断是否安全换相：
获得晶闸管结温，进一步获得晶闸管实际存储电荷Qrr及所需的最小关断时间tqs，分别用下述表达式表示：
其中：Qrrav为基准反向恢复电荷、Tj为晶闸管的结温，为晶闸管关断时的电流变化率。
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，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：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，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种换流阀熄弧角预测控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)监测晶闸管的电压应力和电流应力，并确定换流阀的换相角和晶闸管关断时的电流变化率；
(2)确定换流阀内晶闸管通态损耗、总损耗和晶闸管结温；
(3)确定晶闸管安全换相所需的最小熄弧角，与下一个触发脉冲产生的实际熄弧角进行比较，判断是否安全换相；
所述步骤(3)中，获得晶闸管结温，进一步获得晶闸管实际存储电荷和所需的最小关断时间，分别用下述表达式表示：
<mrow>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>r</mi>
<mi>a</mi>
<mi>v</mi>
</mrow>
</msub>
<mn>1.814</mn>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msup>
<mi>e</mi>
<mfrac>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mn>100</mn>
</mfrac>
</msup>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mfrac>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<msub>
<mo>|</mo>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>f</mi>
<mi>f</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<msup>
<mn>10</mn>
<mn>6</mn>
</msup>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>0.65</mn>
</msup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>t</mi>
<mrow>
<mi>q</mi>
<mi>s</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>500</mn>
<msup>
<mi>e</mi>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mn>5000</mn>
</mrow>
<mn>5000</mn>
</mfrac>
</msup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中：Qrrav为基准反向恢复电荷、Tj为晶闸管的结温，为晶闸管关断时的电流变化率；
若实际运行过程中的晶闸管实际存储电荷Qrr及所需的最小关断时间tqs超过固定的限值，则判定换流阀的熄弧角超过系统给定的熄弧角，即将发生换相失败，由阀基电子设备向控制保护系统提出熄弧角控制命令。
2.如权利要求1所述的换流阀熄弧角预测控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，换流阀的换相角μ和晶闸管关断时的电流变化率用下述表达式表示：
<mrow>
<mi>&mu;</mi>
<mo>=</mo>
<mi>arc</mi>
<mi> </mi>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mi>&gamma;</mi>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>I</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<msub>
<mi>X</mi>
<mi>c</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msqrt>
<mn>2</mn>
</msqrt>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>v</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mi>&gamma;</mi>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mfrac>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<msub>
<mo>|</mo>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>f</mi>
<mi>f</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msqrt>
<mn>2</mn>
</msqrt>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>v</mi>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
<mi>&gamma;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中：Id为直流电流、Xc为换相电抗、Vv为阀侧线电压、γ为熄弧角、Ls为换相电感。
3.如权利要求1所述的换流阀熄弧角预测控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，晶闸管通态损耗、总损耗和晶闸管结温分别用下述表达式表示：
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>I</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>3</mn>
</mfrac>
<mo>&lsqb;</mo>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>T</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>T</mi>
</msub>
<msub>
<mi>I</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>&pi;</mi>
<mo>-</mo>
<mi>&mu;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>&pi;</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，UT为晶闸管门槛电压，RT为晶闸管斜率电阻；μ为换流阀的换相角；
总损耗：
PT＝Pon+Pad 4)；
其中，Id为直流电流、Pon和Pad分别为晶闸管开通损耗和关断损耗；
晶闸管结温：
Tj＝Tin+PT×Rth 5)；
其中：Tin为冷却系统入口水温，Rth为晶闸管到冷却液的热阻。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410421668.3A CN105375504B (zh) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | 一种换流阀熄弧角预测控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410421668.3A CN105375504B (zh) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | 一种换流阀熄弧角预测控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105375504A CN105375504A (zh) | 2016-03-02 |
| CN105375504B true CN105375504B (zh) | 2018-03-16 |
Family
ID=55377421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410421668.3A Active CN105375504B (zh) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | 一种换流阀熄弧角预测控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105375504B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108808719B (zh) * | 2018-06-26 | 2021-09-24 | 华南理工大学 | 预测型定关断角控制方法 |
| CN110988522B (zh) * | 2019-11-13 | 2021-11-19 | 许昌许继风电科技有限公司 | 一种用于换流器熄弧角裕度测试的发生器及检测方法 |
| CN110942197A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-31 | 赵永生 | 一种智能型供电可靠性指标分级预测方法 |
| CN111277192A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-06-12 | 能科科技股份有限公司 | 电机系统温度检测方法及电机控制器 |
| CN111812423B (zh) * | 2020-03-25 | 2022-11-25 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | 一种高压直流换流阀换相失败预测识别系统和方法 |
| CN112257742B (zh) * | 2020-09-07 | 2021-09-14 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | 一种换流阀入水温度预测修正方法及运维系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1124263A (en) * | 1965-08-05 | 1968-08-21 | Narain Ghuriomal Hingorani | A control arrangement for electrical energy converters |
| CN101359875A (zh) * | 2008-09-18 | 2009-02-04 | 国网电力科学研究院 | 静止变频启动器逆变桥换相超前角多自由度动态控制方法 |
| CN102353874A (zh) * | 2011-07-11 | 2012-02-15 | 四川大学 | 基于换相电流时间面积指标的换相失败检测方法 |
| CN103487680A (zh) * | 2013-09-11 | 2014-01-01 | 国家电网公司 | 一种换流阀换相失败判别方法 |
| KR20140036797A (ko) * | 2012-09-18 | 2014-03-26 | 한국전력공사 | Ｈｖｄｃ 시스템의 정류실패 방지를 위한 소호각 제어 장치 |
| CN103838934A (zh) * | 2014-03-19 | 2014-06-04 | 国家电网公司 | 一种全关断过程的晶闸管宏模型及其实现方法 |
-
2014
- 2014-08-25 CN CN201410421668.3A patent/CN105375504B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1124263A (en) * | 1965-08-05 | 1968-08-21 | Narain Ghuriomal Hingorani | A control arrangement for electrical energy converters |
| CN101359875A (zh) * | 2008-09-18 | 2009-02-04 | 国网电力科学研究院 | 静止变频启动器逆变桥换相超前角多自由度动态控制方法 |
| CN102353874A (zh) * | 2011-07-11 | 2012-02-15 | 四川大学 | 基于换相电流时间面积指标的换相失败检测方法 |
| KR20140036797A (ko) * | 2012-09-18 | 2014-03-26 | 한국전력공사 | Ｈｖｄｃ 시스템의 정류실패 방지를 위한 소호각 제어 장치 |
| CN103487680A (zh) * | 2013-09-11 | 2014-01-01 | 国家电网公司 | 一种换流阀换相失败判别方法 |
| CN103838934A (zh) * | 2014-03-19 | 2014-06-04 | 国家电网公司 | 一种全关断过程的晶闸管宏模型及其实现方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105375504A (zh) | 2016-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105375504B (zh) | 一种换流阀熄弧角预测控制方法 | |
| Li et al. | Protection of nonpermanent faults on DC overhead lines in MMC-based HVDC systems | |
| WO2016101787A1 (zh) | 一种孤岛转联网方法 | |
| EP3249781B1 (en) | Selective protection circuit and method, and power supply system | |
| CN109873443B (zh) | 基于临界电压的电网故障下直流连续换相失败预测方法 | |
| CN104158171B (zh) | 一种高压直流断路器拓扑电路 | |
| CN104900444A (zh) | 直流断路器的拓扑结构及其控制方法 | |
| CN112130063B (zh) | 混合式高压直流断路器机械开关偷跳的检测与保护方法 | |
| CN104614640A (zh) | 一种高压直流输电系统换相失败检测方法 | |
| CN109510230A (zh) | 一种用于高压直流输电系统的连续换相失败抑制方法 | |
| CN110429635B (zh) | 基于直流电流有限时域预测的换相失败预测方法 | |
| CN107181276A (zh) | 混合直流输电系统换相失败恢复的方法及装置 | |
| CN109450269B (zh) | 风电变流器功率模块的结温检测方法和装置、存储介质 | |
| CN105186451A (zh) | 换流变压器阀侧区内接地故障涌流闭锁自适应投退方法 | |
| Rahman et al. | Analysis of DC fault for dual-active bridge DC/DC converter including prototype verification | |
| CN103311946B (zh) | 一种直流输电控制系统定熄弧面积控制方法 | |
| CN110492521A (zh) | 一种抑制逆变站换相失败的控制方法 | |
| CN104022523A (zh) | 一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法 | |
| CN104167716B (zh) | 功率因数校正电路的保护控制方法和系统 | |
| CN105914751B (zh) | 一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法 | |
| He et al. | A novel hybrid dc circuit breaker with reverse-biased voltage source for mvdc | |
| CN105305508B (zh) | 一种换相失败期间触发角控制方法 | |
| CN109861264A (zh) | 励磁涌流是否会导致hvdc换相失败的评估方法和装置 | |
| CN107026464B (zh) | 一种换流阀的优化方法 | |
| CN108306266B (zh) | 一种具有重合闸模块的混合式直流断路器及其控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170607 Address after: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: China-EPRI Electric Power Engineering Co., Ltd. Applicant after: Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Company Address before: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: State Grid Smart Grid Institute Applicant before: China-EPRI Electric Power Engineering Co., Ltd. Applicant before: Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Company |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |