CN105844063A - 一种特高压直流多数据源参数实测和校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种特高压直流多数据源参数实测和校核方法，其特征在于，所述方法包括对多种数据源依次进行分环节实测和整体校核两个步骤，所述分环节实测依据特高压直流模型的特点，将控制模块解耦，一个模块的参数根据一项试验数据实测得到；所述整体校核用故障扰动数据，校核电流控制的积分时间常数Ti_I，和低压限流控制模块的参数，同时从整体特性上校核其他各环节参数；所述多数据源包括实际电网试验、实际控保联调试验和控保数字模型仿真。本发明提升了直流输电仿真建模技术水平，解决了特高压直流仿真计算参数的确定缺乏依据的问题，填补技术空白。

Description

一种特高压直流多数据源参数实测和校核方法

技术领域

本发明涉及电力系统仿真与建模技术领域，具体涉及一种特高压直流多数据源参数实测和校核方法。

背景技术

特高压直流工程连续投运，交直流系统相互影响作用显著。特高压直流的暂态特性与其计算参数关系紧密，因此通过一定的方法获取准确的计算参数对特高压直流的机电暂态仿真具有重要意义。目前国内电力系统规划和运行计算中广泛使用的特高压直流模型是基于实际工程的控制特性建模的，具有普遍适用性。然而，模型所使用的计算参数却仍为一套典型参数，不能够体现不同直流工程之间的差异性，影响了交直流电网计算的准确性。主要的限制在于没有一套完整可行的参数获取方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种特高压直流多数据源参数实测和校核方法。本发明提升了直流输电仿真建模技术水平，解决了特高压直流仿真计算参数的确定缺乏依据的问题，填补技术空白。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种特高压直流多数据源参数实测和校核方法，所述方法包括对多种数据源依次进行分环节实测和整体校核两个步骤，所述分环节实测依据特高压直流模型的特点，将控制模块解耦，一个模块的参数根据一项试验数据实测得到；所述整体校核用故障扰动数据，校核电流控制的积分时间常数Ti_I，和低压限流控制模块的参数，同时从整体特性上校核其他各环节参数；所述多数据源包括实际电网试验、实际控保联调试验和控保数字模型仿真。

优选的，所述分环节实测包括如下步骤：

步骤1-1、根据直流电流阶跃试验数据，实测电流控制模块参数；

步骤1-2、根据直流电压阶跃试验数据，实测电压控制模块参数Kp_V，Ti_V；

步骤1-3、根据整流侧换流母线三相瞬时性短路试验数据，实测整流侧最小触发角控制模块参数K1_ra，K2_ra，Cdl，Dl，Decr；

步骤1-4、根据逆变侧换流母线三相瞬时性短路试验数据，实测换相失败预测模块参数K_cf，G_cf，Tdn_cf；

步骤1-5、根据直流线路短路试验数据，实测重启动控制模块参数Alpha_Ret，Th_ret，Alpha_Res，Th_Res。

优选的，所述整体校核包括如下步骤：

步骤2-1、校核电流控制模块的积分时间常数Ti_I，通过比较逆变测换流母线三相瞬时性短路试验条件下的直流电流动态变化曲线，增大或减小Ti_I以使直流电流的变化趋势吻合；

步骤2-2、校核低压限流控制模块的5个参数，所述参数包括：低压阈值Udlow、高压阈值Udhigh、上升时间常数Tup、下降时间常数Tdn和最小电流Iomin；通过比较逆变测换流母线三相瞬时性短路试验条件下的低压限流输出I_olim和直流换流器吸收的无功Q_hvdc，获得低压限流控制模块参数的数值。

优选的，所述步骤1-1中，所述电流控制模块进行电流指令阶跃试验，阶跃量ΔI_o，阶跃瞬间，根据电流偏差增益值I_diff与电流偏差I_d-I_o的变化量确定参数Gain：

$Gain=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diff}}{{\mathrm{\ΔI}}_d-{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(1\right)$

式中：ΔI_d为直流电流的增量，ΔI_o为直流电流指令的增量，ΔI_diff为直流电流与指令的偏差增量，Gain为电流控制总增益；

由于阶跃瞬时，直流电流不能突变，有ΔI_d＝0，故：

$Gain=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diff}}{-{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(2\right)$

一次试验有向下、向上两次阶跃，根据两次实测值取平均即为最终的参数Gain，如下：

向下阶跃时：

${\mathrm{Gain}}_{dn}=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diffdn}}{{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(3\right)$

向上阶跃时：

${\mathrm{Gain}}_{up}=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diffup}}{-{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(4\right)$

二者取均值：

$Gain=\frac{{\mathrm{Gain}}_{dn}+{\mathrm{Gain}}_{up}}{2}---\left(5\right)$

式中，ΔI_diffdn为向下阶跃时直流电流与指令的偏差增量，ΔI_diffup为向上阶跃时直流电流与指令的偏差增量；

阶跃瞬间，根据α_i_P确定Kp_I：

式中：α_i_P为电流控制模块比例支路的输出角度，α_i ^n-1为阶跃前电流控制模块输出的触发角指令，Kp_I为电流控制比例增益；

向下阶跃时：

向上阶跃时：

二者取均值：

$Kp\_I=\frac{Kp\_I_{dn}+Kp\_I_{up}}{2}---\left(9\right)$

式中，α_i_P_dn为向下阶跃时电流控制模块比例支路的输出角度，α_i_P_up为向上阶跃时电流控制模块比例支路的输出角度，Kp_I_dn为向下阶跃时电流控制比例增益，Kp_I_up为向上阶跃时电流控制比例增益。

10.优选的，所述步骤1-2中，所述电压控制模块进行电压指令阶跃试验，阶跃量ΔU_dref，忽略积分环节的变化，且直流电压不突变，故根据输出触发角的变化量Δα_v与电压指令的变化量ΔU_dref确定Kp_V：

$Kp\_V=\frac{{\mathrm{\Δ\α}}_v}{{\mathrm{\ΔU}}_{dref}}---\left(10\right)$

式中：Δα_v为电压控制模块的输出触发角度的增量，ΔU_dref为直流电压指令的增量；

向下阶跃时，KP_V为电压控制比例增益：

$Kp\_V_{dn}=\frac{{\mathrm{\Δ\α}}_{vdn}}{-{\mathrm{\ΔU}}_{dref}}---\left(11\right)$

向上阶跃时：

$Kp\_V_{up}=\frac{{\mathrm{\Δ\α}}_{vup}}{{\mathrm{\ΔU}}_{dref}}---\left(12\right)$

二者取均值：

$Kp\_V=\frac{Kp\_V_{dn}+Kp\_V_{up}}{2}---\left(13\right)$

式中，Δα_vdn为向下阶跃时电压控制模块的输出触发角度的增量，Δα_vup为向上阶跃时电压控制模块的输出触发角度的增量；将电压控制积分时间常数Ti_V设置为直流工程设计值，逐步调整Ti_V，当模型的仿真曲线与实测曲线吻合程度最佳时，则确定Ti_V。

优选的，所述步骤1-3中，所述整流侧最小触发角控制模块进行整流侧换流母线三相瞬时性短路试验，逐步减小故障电阻，使得故障期间整流侧换流母线电压跌落幅度逐步增大，根据整流最小触发角控制模块的输出角度α_raml变化实测K1_ra、K2_ra、Cdl、Dl，当故障期间母线电压等于设定电压值U_acr1时，α_raml由零出现第一级输出角度α₁，则：

K1_ra＝U_acr0-U_acr1 (14)

式中：U_ac0时为故障前的初始换流母线电压，K1_ra为该模块启动的第一级交流母线电压阈值；

当障期间母线电压等于设定电压值U_ac2时，α_raml由α₁增加为第二级输出角度α₂，则：

K2_ra＝U_acr0-U_acr2 (15)

式中，K2_ra为该模块启动的第二级交流母线电压阈值；

相应的有：

Cdl＝α₁ (16)

Dl＝α₂ (17)

式中，Cdl为第一级角度置位值；Dl为第二级角度置位值；

一种特殊情况是，金属性短路α_raml仅有一级输出α₁，即α₂＝α₁，有：

K2_ra＝K1_ra (18)

Dl＝Cdl＝α₁ (19)

将输出角下降速率Decr设为工程设计值，逐步调整Decr的大小，当模型的仿真曲线的α_raml与实测曲线最为吻合时，则确定Decr。

优选的，所述步骤1-4中，所述换相失败预测模块进行逆变侧换流母线三相瞬时性短路试验，逐步减小故障电阻，使故障期间换流母线电压跌落幅度逐步增大，根据换相失败预测模块的输出角度Δα变化实测K_cf和G_cf，当故障期间母线电压U_aci等于U_aci1时，Δα由零出现正值，有：

K_cf＝1-(U_aci0-U_aci1) (20)

式中：U_aci0为换流母线初始电压，K_cf为环节启动的交流电压阈值；

若Δα在故障期间的最小值为A₁，有：

$G\_cf=\frac{1-{\mathrm{cosA}}_1}{U_{aci0}-U_{aci1}}---\left(21\right)$

式中，G_cf为环节电压增益；将K_cf、G_cf代入模型，进行相同的短路故障，将角度下降时间常数T_{dn_cf}设为工程设计值，逐步调整T_{dn_cf}的大小，当模型的仿真曲线的Δα与实测曲线最为吻合时，则确定T_{dn_cf}。

优选的，所述步骤1-5中，所述重启动控制模块进行直流线路瞬时性短路试验，若整流侧触发角α的第一级输出为α_1dcf，维持时间T_1dcf，第二级输出为α_2dcf，维持时间T_2dcf，有：

$\left\{\begin{array}{c}Alpha\_\mathrm{Re}t={\mathrm{\α}}_{1dcf}\\ Th\_\mathrm{Re}t=T_{1dcf}\\ Alpha\_\mathrm{Re}s={\mathrm{\α}}_{2dcf}\\ Th\_\mathrm{Re}s=T_{2dcf}\end{array}\right.---\left(22\right)$

式中，Alpha_Ret为移相角度，Th_Ret为移相时间，Alpha_Res为重启动角度，Th_Res为重启动保持时间。

优选的，所述步骤2-1包括如下步骤：

步骤2-1-1、比较下降段的起始时刻t₁和上升段的终止时刻t₄，若仿真曲线较实测曲线t₁超前，t₄滞后，则减小参数高压阈值Udhigh，反之增大；

步骤2-1-2、比较下降段的终止时刻t₂和上升段的起始时刻t₃，若仿真曲线较实测曲线t₂超前，t₃滞后，则减小参数低压阈值Udlow，反之增大；

步骤2-1-3、调整参数Udhigh与Udlow后，比较下降段的斜率k_dn，若仿真曲线较实测曲线平缓，则减小参数下降时间常数T_dn，反之增大；

步骤2-1-4、调整参数Udhigh与Udlow后，比较上升段的斜率k_up，若仿真曲线较实测曲线平缓，则减小参数上升时间常数T_up，反之增大。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的特高压直流多数据源参数实测和校核方法，提升了直流输电仿真建模技术水平，解决了特高压直流仿真计算参数的确定缺乏依据的问题，填补技术空白；

本发明与特高压直流仿真模型相结合，为特高压直流系统的工程设计，以及含有特高压直流的交直流电网的规划、运行提供了仿真手段与技术支撑。

附图说明

图1是本发明提供的一种特高压直流多数据源参数实测和校核方法的流程图

图2是本发明提供的电流控制模块逻辑框图；

图3是本发明提供的电压控制模块逻辑框图；

图4是本发明提供的整流侧最小触发角控制模块逻辑框图；

图5是本发明提供的换相失败预测模块逻辑框图；

图6是本发明提供的低压限流控制模块输出示意图；

图7是本发明提供的电流控制模块I_diff信号录波；

图8是本发明提供的电流控制模块α_{i_P}信号录波；

图9是本发明提供的电流控制模块α_i信号录波；

图10是本发明提供的向下阶跃时电压控制模块α_v信号录波(局部)；

图11是本发明提供的向上阶跃时电压控制模块α_v信号录波(局部)；

图12是本发明提供的直流电压仿真与试验曲线比较；

图13是本发明提供的整流侧最小触发角控制模块输出试验曲线；

图14是本发明提供的整流侧最小触发角控制模块输出仿真与试验曲线对比；

图15是本发明提供的换相失败预测模块输出试验曲线；

图16是本发明提供的换相失败预测模块输出仿真与试验曲线对比；

图17是本发明提供的重启动控制模块输出试验曲线；

图18是本发明提供的直流电流仿真与试验曲线对比(Ti_I＝0.009)；

图19是本发明提供的低压限流控制模块输出仿真与试验曲线对比(校核前参数)；

图20是本发明提供的低压限流控制模块输出仿真与试验曲线对比(校核后参数)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

基于目前电力系统规划和运行计算所使用的特高压直流模型，根据需求提取其中需要实测校核的参数。该模型对特高压直流工程实际的控制系统进行简化、等效，依据机电暂态仿真需求进行转化，包括主控制模块、低压限流控制模块、电流控制模块、电压控制模块、熄弧角控制模块、整流侧最小触发角控制模块、换相失败预测模块、电压恢复控制模块和重启动控制模块。其中，需要确定动态参数的模块有：电流控制模块、电压控制模块、整流侧最小触发角控制模块、换相失败预测模块、低压限流控制模块和重启动控制模块。参数列表如表1所示。

表1特高压直流模型计算参数列表

如图1所示，为特高压直流多数据源参数实测和校核方法，步骤如下：

一是分环节实测。根据模型特性，将上述模块解耦，一个模块的参数根据一项试验数据实测得到。试验数据来源于实际电网试验、实际直流控保联调试验或者控保数字模型的仿真试验。分环节实测根据环节数量又细分为5个步骤：

(1)根据直流电流阶跃试验数据，实测电流控制模块参数Gain，Kp_I；

(2)根据直流电压阶跃试验数据，实测电压控制模块参数Kp_V，Ti_V；

(3)根据整流侧换流母线三相瞬时性短路试验数据，实测整流侧最小触发角控制模块参数K1_ra，K2_ra，Cdl，Dl，Decr；

(4)根据逆变侧换流母线三相瞬时性短路试验数据，实测换相失败预测模块参数K_cf，G_cf，Tdn_cf；

(5)根据直流线路短路试验数据，实测重启动控制模块参数Alpha_Ret，Th_ret，Alpha_Res，Th_Res。

二是整体校核。采用较大的故障扰动数据，校核电流控制模块参数Ti_I，和低压限流控制模块的参数Udlow，Udhigh，Tup，Tdn，Iomin。同时从整体特性上校核其他各环节参数。

下面详细阐述参数实测和校核方法流程。

分环节实测

(1)电流控制模块

电流控制模块的逻辑框图如图2所示。进行电流指令阶跃试验，阶跃量ΔI_o，维持一定时间后，阶跃至初始指令。阶跃瞬间，根据电流偏差增益值I_diff与电流偏差I_d-I_o的变化量确定参数Gain：

$Gain=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diff}}{{\mathrm{\ΔI}}_d-{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(1\right)$

式中：ΔI_d为直流电流的增量，ΔI_o为直流电流指令的增量，ΔI_diff为直流电流与指令的偏差增量，Gain为电流控制总增益；

由于阶跃瞬时，直流电流不能突变，有ΔI_d＝0，故：

$Gain=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diff}}{-{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(2\right)$

一次试验有向下、向上两次阶跃，根据两次实测值取平均即为最终的参数Gain，如下：

向下阶跃时：

${\mathrm{Gain}}_{dn}=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diffdn}}{{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(3\right)$

向上阶跃时：

${\mathrm{Gain}}_{up}=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diffup}}{-{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(4\right)$

二者取均值：

$Gain=\frac{{\mathrm{Gain}}_{dn}+{\mathrm{Gain}}_{up}}{2}---\left(5\right)$

式中，ΔI_diffdn为向下阶跃时直流电流与指令的偏差增量，ΔI_diffup为向上阶跃时直流电流与指令的偏差增量；

阶跃瞬间，根据α_i_P确定Kp_I：

式中：α_i_P为电流控制模块比例支路的输出角度，α_i ^n-1为阶跃前电流控制模块输出的触发角指令，Kp_I为电流控制比例增益；

向下阶跃时：

向上阶跃时：

二者取均值：

$Kp\_I=\frac{Kp\_I_{dn}+Kp\_I_{up}}{2}---\left(9\right)$

式中，α_{i_}P_dn为向下阶跃时电流控制模块比例支路的输出角度，α_{i_}P_up为向上阶跃时电流控制模块比例支路的输出角度，K_P_I_dn为向下阶跃时电流控制比例增益，K_P_I_up为向上阶跃时电流控制比例增益。

(2)电压控制模块

11.电压控制模块的逻辑框图如图3所示。进行电压指令阶跃试验，阶跃量ΔU_dref，忽略积分环节的变化，且直流电压不突变，故根据输出触发角的变化量Δα_v与电压指令的变化量ΔU_dref确定Kp_V：

$Kp\_V=\frac{{\mathrm{\Δ\α}}_v}{{\mathrm{\ΔU}}_{dref}}---\left(10\right)$

式中：Δα_v为电压控制模块的输出触发角度的增量，ΔU_dref为直流电压指令的增量；

向下阶跃时，KP_V为电压控制比例增益：

$Kp\_V_{dn}=\frac{{\mathrm{\Δ\α}}_{vdn}}{-{\mathrm{\ΔU}}_{dref}}---\left(11\right)$

向上阶跃时：

$Kp\_V_{up}=\frac{{\mathrm{\Δ\α}}_{vup}}{{\mathrm{\ΔU}}_{dref}}---\left(12\right)$

二者取均值：

$Kp\_V=\frac{Kp\_V_{dn}+Kp\_V_{up}}{2}---\left(13\right)$

式中，Δα_vdn为向下阶跃时电压控制模块的输出触发角度的增量，Δα_vup为向上阶跃时电压控制模块的输出触发角度的增量；将电压控制积分时间常数Ti_V设置为直流工程设计值，逐步调整Ti_V，当模型的仿真曲线与实测曲线吻合程度最佳时，则确定Ti_V。

(3)整流侧最小触发角控制模块

整流侧最小触发角控制模块的逻辑框图如图4所示。参数含义如下：

K1_ra——该模块启动的第一级交流母线电压阈值；

K2_ra——该模块启动的第二级交流母线电压阈值；

Cdl——整流侧第一级置位角度；

Dl——整流侧第二级置位角度；

Decr——环节退出后输出角下降速率。

该模块在整流侧发生交流故障时启动，其逻辑为：正常状态下，整流最小触发角控制模块的输出角度α_raml为零；当换流母线电压幅值U_acr低于第一级阈值K1_ra时，输出角度为α_raml＝Cdl；若母线电压继续降低至小于第二级阈值K2_ra时，输出角度为α_raml＝Dl，一般有Dl≥Cdl；故障清除，母线电压恢复至K1_ra以上，输出角按照一定的斜率(与Decr相关)逐渐下降至零。

根据上述逻辑，进行整流侧换流母线三相瞬时性短路试验，逐步减小故障电阻，使得故障期间整流侧换流母线电压跌落幅度逐步增大，根据α_raml变化实测K1_ra、K2_ra、Cdl、Dl。当故障期间母线电压等于U_acr1时，α_raml由零出现第一级输出角度α₁，则：

K1_ra＝U_acr0-U_acr1 (14)

式中：U_ac0时为故障前的初始换流母线电压。

当障期间母线电压等于U_ac2时，α_raml由α₁增加为第二级输出角度α₂，则：

K2_ra＝U_acr0-U_acr2 (15)

相应的有：

Cdl＝α₁ (16)

Dl＝α₂ (17)

一种特殊情况是，金属性短路α_raml仅有一级输出α₁，即α_2＝α₁，有：

K2_ra＝K1_ra (18)

Dl＝Cdl＝α₁ (19)

在特高压直流机电暂态模型中将上述参数设置为实测值，进行相同的短路故障，通过拟合法确定参数Decr，即首先将Decr设为工程设计值，逐步调整Decr的大小，当模型的仿真曲线的α_raml与实测曲线最为吻合时，即确定Decr。

(4)换相失败预测模块

换相失败预测模块的逻辑如图5所示。参数含义如下：

K_cf——环节启动的交流电压阈值；

G_cf——环节电压增益；

T_{dn_cf}——环节退出后角度下降滤波时间常数。

进行逆变侧换流母线三相瞬时性短路试验，逐步减小故障电阻，使故障期间换流母线电压跌落幅度逐步增大，根据模块的输出角度Δα变化实测K_cf和G_cf。当故障期间母线电压U_aci等于U_aci1时，Δα由零出现正值，有：

K_cf＝1-(U_aci0-U_aci1) (20)

式中：U_aci0为换流母线初始电压。

若Δα在故障期间的最小值为A₁，根据图5，有：

$G\_cf=\frac{1-{\mathrm{cosA}}_1}{U_{aci0}-U_{aci1}}---\left(21\right)$

在特高压直流机电暂态模型中将K_cf、G_cf设置为实测值，进行相同的短路故障，通过拟合法确定参数T_{dn_cf}，即首先将T_{dn_cf}设为工程设计值，逐步调整T_{dn_cf}的大小，当模型的仿真曲线的Δα与实测曲线最为吻合时，即确定T_{dn_cf}。

(5)重启动控制模块

重启动控制的主要逻辑为：发生直流线路短路故障，整流侧控制器调节触发角移相至角度Alpha_Ret，并维持时间Th_Ret；随后，调节触发角至Alpha_Res进行重启并维持时间Th_Res。

进行直流线路瞬时性短路试验，根据整流侧触发角指令值α_ord的变化实测上述参数。若α_ord的第一级输出为α_1dcf，维持时间T_1dcf，第二级输出为α_2dcf，维持时间T_2dcf，有：

$\left\{\begin{array}{c}Alpha\_\mathrm{Re}t={\mathrm{\α}}_{1dcf}\\ Th\_\mathrm{Re}t=T_{1dcf}\\ Alpha\_\mathrm{Re}s={\mathrm{\α}}_{2dcf}\\ Th\_\mathrm{Re}s=T_{2dcf}\end{array}\right.---\left(22\right)$

整体校核

(1)校核电流控制模块参数Ti_I

首先校核参数Ti_I，进行逆变测换流母线三相瞬时性短路试验，以典型值代入模型，比较直流电流动态变化的仿真曲线和实测曲线，增大或减小Ti_I以使直流电流的变化趋势吻合。

(2)校核低压限流控制模块参数

先给出一组典型参数(可以是设计参数)，同样进行逆变测换流母线三相瞬时性短路试验，比较低压限流的输出值I_olim和直流换流器吸收的无功Q_hvdc，根据实测曲线的变化趋势，校核低压限流控制的五个参数。具体方法结合图6说明如下。

图6为低压限流控制模块输出I_olim示意图。其动态过程由三个线段组成：下降段，保持段，上升段。保持段的值为I₁，有：

I_omin＝I₁ (23)

第一步，比较下降段的起始时刻t₁和上升段的终止时刻t₄，若仿真曲线较实测曲线t₁超前，t₄滞后，则减小参数Udhigh，反之增大；

第二步，比较下降段的终止时刻t₂和上升段的起始时刻t₃，若仿真曲线较实测曲线t₂超前，t₃滞后，则减小参数Udlow，反之增大；

第三步，调整参数Udhigh与Udlow后，比较下降段的斜率k_dn，若仿真曲线较实测曲线平缓，则减小参数T_dn，反之增大；

第三步，调整参数Udhigh与Udlow后，比较上升段的斜率k_up，若仿真曲线较实测曲线平缓，则减小参数T_up，反之增大。

进一步比较直流系统的无功功率，对低压限流控制模块的参数进一步校核。

经过上述的分环节实测和整体校核流程，可以获得特高压直流模型的全部计算参数。该方法基于实际电网试验、实际控保联调试验、控保数字模型仿真等多种数据源完成，优先采用实际电网试验数据，对受客观条件限制现场无法进行的试验，采用实际控保联调试验和控保数字模型仿真的数据。多数据源之间相互校核，可以确保参数的科学、准确、合理。

以下通过几个具体的数据实例，对该方法进行具体说明。

分环节实测部分

(1)电流控制模块

I_diff录波如图7所示。向下阶跃时，依据式(3)，有：

${\mathrm{Gain}}_{dn}=\frac{2.9572-0.0074}{0.1}=29.498---\left(24\right)$

向上阶跃时：

${\mathrm{Gain}}_{up}=\frac{-3.1215+0.0635}{-0.1}=30.58---\left(25\right)$

二者取均值：

$Gain=\frac{{\mathrm{Gain}}_{dn}+{\mathrm{Gain}}_{up}}{2}=30.04---\left(26\right)$

α_{i_P}与α_i的录波如图8、图9所示。向下阶跃时，依据式(4)，有：

向上阶跃时：

二者取均值：

$Kp\_I=\frac{2.75+2.847}{2}=2.799---\left(29\right)$

(2)电压控制模块

α_v录波如图10所示，向下阶跃时：

$Kp\_V_{dn}=\frac{139.16-139.313}{-34/800}=3.6---\left(30\right)$

如图11所示，向上阶跃时：

$Kp\_V_{up}=\frac{136.877-136.684}{42/800}=3.676---\left(31\right)$

二者取均值：

$Kp\_V=\frac{3.6+3.676}{2}=3.64---\left(32\right)$

当Ti_V＝0.0005时，仿真与实测的直流电压曲线最为吻合，如图12所示。

(3)整流最小触发角控制模块

整流侧换流母线三相瞬时性短路条件下，α_raml实测曲线如图13所示。故障期母线电压U_acr＝0.9pu时，α_raml始终为零；U_acr＝0.8pu时，α_raml在故障期间为30度，说明模块启动，有：

K1_ra＝0.85，Cdl＝30 (33)

又U_acr＝0.0即金属性短路时，α_raml在故障期间亦为30度，依据式(18)，(19)，有：

K2_ra＝0.85，Dl＝30 (34)

通过拟合法确定参数Decr，仿真曲线与实测曲线对比如图14所示。当Decr＝0.37时，仿真曲线与实测曲线吻合，因此：

Decr＝0.37 (35)

(4)换相失败预测模块

在逆变侧换流母线三相瞬时性短路条件下，Δα实测曲线如图15所示。当故障期间母线电压U_aci最低为0.8pu时，模块不启动；U_aci最低0.7pu时，模块启动，初始母线电压U_aci0＝1.0pu，依据式(20)，有：

K_cf＝0.75 (36)

依据式(21)，有：

通过拟合法确定参数T_{dn_cf}。仿真曲线与实测曲线对比如图16所示。T_{dn_cf}＝0.02时，仿真曲线与实测曲线吻合，则：

T_{dn_cf}＝0.02 (38)

(5)重启动控制模块

直流线路短路故障条件下，整流侧触发角实测曲线如图17所示。依据曲线特征和式(22)，有：

整体校核部分

校核电流控制模块的积分时间常数Ti_I。该值对直流电流I_d的变化趋势有关键的影响。首先给出Ti_I初始值0.007。进行逆变侧三相短路试验，调整Ti_I＝0.009，进一步比较，，如图18所示。调整后仿真与实测曲线更为吻合，Ti_I的取值大小对直流电流的横向时间位置产生较大影响，取值越小，故障后直流电流下降至零以及开始上升(恢复)的时间均较早。因此：

Ti_I＝0.009 (40)

校核低压限流控制模块的参数。给出初始参数VDCOL参数为Udlow＝0.15，Udhigh＝0.8，Tup＝0.04，Tdn＝0.015，Iomin＝0.345。在初始参数下，逆变侧三相短路的仿真曲线与实测曲线对比如图19所示。低压限流的输出有一定的差距，依据前文给出的校核方法，对上述参数进行调整，调整后为：

Udlow＝0.25，Udhigh＝0.7，Tup＝0.04，Tdn＝0.018，Iomin＝0.345 (41)

调整参数后，调整后仿真与实测对比如图20所示。仿真曲线与实测曲线的吻合程度得到较大提升。

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 (9)

1.一种特高压直流多数据源参数实测和校核方法，其特征在于，所述方法包括对多种数据源依次进行分环节实测和整体校核两个步骤，所述分环节实测依据特高压直流模型的特点，将控制模块解耦，一个模块的参数根据一项试验数据实测得到；所述整体校核用故障扰动数据，校核电流控制的积分时间常数Ti_I，和低压限流控制模块的参数，同时从整体特性上校核其他各环节参数；所述多数据源包括实际电网试验、实际控保联调试验和控保数字模型仿真。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述分环节实测包括如下步骤：

步骤1-1、根据直流电流阶跃试验数据，实测电流控制模块参数；

步骤1-2、根据直流电压阶跃试验数据，实测电压控制模块参数；

步骤1-3、根据整流侧换流母线三相瞬时性短路试验数据，实测整流侧最小触发角控制模块参数；

步骤1-4、根据逆变侧换流母线三相瞬时性短路试验数据，实测换相失败预测模块参数；

步骤1-5、根据直流线路短路试验数据，实测重启动控制模块参数。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述整体校核包括如下步骤：

步骤2-1、校核电流控制模块的积分时间常数Ti_I，通过比较逆变测换流母线三相瞬时性短路试验条件下的直流电流动态变化曲线，增大或减小Ti_I以使直流电流的变化趋势吻合；

步骤2-2、校核低压限流控制模块的5个参数，所述参数包括：低压阈值Udlow、高压阈值Udhigh、上升时间常数Tup、下降时间常数Tdn和最小电流Iomin；通过比较逆变测换流母线三相瞬时性短路试验条件下的低压限流输出I_olim和直流换流器吸收的无功Q_hvdc，获得低压限流控制模块参数的数值。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤1-1中，所述电流控制模块进行电流指令阶跃试验，阶跃量ΔI_o，阶跃瞬间，根据电流偏差增益值I_diff与电流偏差I_d-I_o的变化量确定参数Gain：

$Gain=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diff}}{{\mathrm{\ΔI}}_d-{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(1\right)$

式中：ΔI_d为直流电流的增量，ΔI_o为直流电流指令的增量，ΔI_diff为直流电流与指令的偏差增量，Gain为电流控制总增益；

由于阶跃瞬时，直流电流不能突变，有ΔI_d＝0，故：

$Gain=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diff}}{-{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(2\right)$

一次试验有向下、向上两次阶跃，根据两次实测值取平均即为最终的参数Gain，如下：

向下阶跃时：

${\mathrm{Gain}}_{dn}=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diffdn}}{{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(3\right)$

向上阶跃时：

${\mathrm{Gain}}_{up}=\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{diffup}}{-{\mathrm{\ΔI}}_o}---\left(4\right)$

二者取均值：

$Gain=\frac{{\mathrm{Gain}}_{dn}+{\mathrm{Gain}}_{up}}{2}---\left(5\right)$

式中，ΔI_diffdn为向下阶跃时直流电流与指令的偏差增量，ΔI_diffup为向上阶跃时直流电流与指令的偏差增量；

阶跃瞬间，根据α_i_P确定Kp_I：

式中：α_i_P为电流控制模块比例支路的输出角度，α_i ^n-1为阶跃前电流控制模块输出的触发角指令，Kp_I为电流控制比例增益；

向下阶跃时：

向上阶跃时：

二者取均值：

$Kp\_I=\frac{Kp\_I_{dn}+Kp\_I_{up}}{2}---\left(9\right)$

式中，α_i_P_dn为向下阶跃时电流控制模块比例支路的输出角度，α_i_P_up为向上阶跃时电流控制模块比例支路的输出角度，Kp_I_dn为向下阶跃时电流控制比例增益，Kp_I_up为向上阶跃时电流控制比例增益，为向上阶跃时电流控制模块输出的触发角指令，为向下阶跃时电流控制模块输出的触发角指令。

5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤1-2中，所述电压控制模块进行电压指令阶跃试验，阶跃量ΔU_dref，忽略积分环节的变化，且直流电压不突变，故根据输出触发角的变化量Δα_v与电压指令的变化量ΔU_dref确定Kp_V：

$Kp\_V=\frac{{\mathrm{\Δ\α}}_v}{{\mathrm{\ΔU}}_{dref}}---\left(10\right)$

式中：Δα_v为电压控制模块的输出触发角度的增量，ΔU_dref为直流电压指令的增量；

向下阶跃时，KP_V为电压控制比例增益：

$Kp\_V_{dn}=\frac{{\mathrm{\Δ\α}}_{vdn}}{-{\mathrm{\ΔU}}_{dref}}---\left(11\right)$

向上阶跃时：

$Kp\_V_{up}=\frac{{\mathrm{\Δ\α}}_{vup}}{{\mathrm{\ΔU}}_{dref}}---\left(12\right)$

二者取均值：

$Kp\_V=\frac{Kp\_V_{dn}+Kp\_V_{up}}{2}---\left(13\right)$

式中，Kp_V_dn为向下阶跃时电压控制比例增益，Kp_V_up为向上阶跃时电压控制比例增益，Δα_vdn为向下阶跃时电压控制模块的输出触发角度的增量，Δα_vup为向上阶跃时电压控制模块的输出触发角度的增量；将电压控制积分时间常数Ti_V设置为直流工程设计值，逐步调整Ti_V，当模型的仿真曲线与实测曲线吻合程度最佳时，则确定Ti_V。

6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤1-3中，所述整流侧最小触发角控制模块进行整流侧换流母线三相瞬时性短路试验，逐步减小故障电阻，使得故障期间整流侧换流母线电压跌落幅度逐步增大，根据整流最小触发角控制模块的输出角度α_raml变化实测K1_ra、K2_ra、Cdl、Dl，当故障期间母线电压等于设定电压值U_acr1时，α_raml由零出现第一级输出角度α₁，则：

K1_ra＝U_acr0-U_acr1 (14)

式中：U_acr0时为故障前的初始换流母线电压，K1_ra为该模块启动的第一级交流母线电压阈值；

当障期间母线电压等于设定电压值U_acr2时，α_raml由α₁增加为第二级输出角度α₂，则：

K2_ra＝U_acr0-U_acr2 (15)

式中，K2_ra为该模块启动的第二级交流母线电压阈值；

相应的有：

Cdl＝α₁ (16)

Dl＝α₂ (17)

式中，Cdl为第一级角度置位值；Dl为第二级角度置位值；

一种特殊情况是，金属性短路α_raml仅有一级输出α₁，即α_2＝α₁，有：

K2_ra＝K1_ra (18)

Dl＝Cdl＝α₁ (19)

将输出角下降速率Decr设为工程设计值，逐步调整Decr的大小，当模型的仿真曲线的α_raml与实测曲线最为吻合时，则确定Decr。

7.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤1-4中，所述换相失败预测模块进行逆变侧换流母线三相瞬时性短路试验，逐步减小故障电阻，使故障期间换流母线电压跌落幅度逐步增大，根据换相失败预测模块的输出角度Δα变化实测K_cf和G_cf，当故障期间母线电压U_aci等于设定电压值U_aci1时，Δα由零出现正值，有：

K_cf＝1-(U_aci0-U_aci1) (20)

式中：U_aci0为换流母线初始电压，K_cf为环节启动的交流电压阈值；

若Δα在故障期间的最小值为A₁，有：

$G\_cf=\frac{1-\cos A_1}{U_{aci0}-U_{aci1}}---\left(21\right)$

式中，G_cf为环节电压增益；将K_cf、G_cf代入模型，进行相同的短路故障，将角度下降时间常数T_{dn_cf}设为工程设计值，逐步调整T_{dn_cf}的大小，当模型的仿真曲线的Δα与实测曲线最为吻合时，则确定T_{dn_cf}。

8.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤1-5中，所述重启动控制模块进行直流线路瞬时性短路试验，若整流侧触发角α的第一级输出为α_1dcf，维持时间T_1dcf，第二级输出为α_2dcf，维持时间T_2dcf，有：

$\left\{\begin{array}{c}Alpha\_\mathrm{Re}t={\mathrm{\α}}_{1dcf}\\ Th\_\mathrm{Re}t=T_{1dcf}\\ Alpha\_\mathrm{Re}s={\mathrm{\α}}_{2dcf}\\ Th\_\mathrm{Re}s=T_{2dcf}\end{array}\right.---\left(22\right)$

式中，Alpha_Ret为移相角度，Th_Ret为移相时间，Alpha_Res为重启动角度，Th_Res为重启动保持时间。

9.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤2-1包括如下步骤：

步骤2-1-1、比较下降段的起始时刻t₁和上升段的终止时刻t₄，若仿真曲线较实测曲线t₁超前，t₄滞后，则减小参数高压阈值Udhigh，反之增大；

步骤2-1-2、比较下降段的终止时刻t₂和上升段的起始时刻t₃，若仿真曲线较实测曲线t₂超前，t₃滞后，则减小参数低压阈值Udlow，反之增大；

步骤2-1-3、调整参数Udhigh与Udlow后，比较下降段的斜率k_dn，若仿真曲线较实测曲线平缓，则减小参数下降时间常数T_dn，反之增大；

步骤2-1-4、调整参数Udhigh与Udlow后，比较上升段的斜率k_up，若仿真曲线较实测曲线平缓，则减小参数上升时间常数T_up，反之增大。