CN105914751B - 一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法，当整流侧正常运行时，整流侧采用定电流控制；当受端系统某一层换流母线电压发生跌落导致直流电压下降至启动阀值时，则激活整流侧低压限流控制环节，直流系统处于低压限流控制下的电流控制模式；当逆变侧正常运行时，断路器开关关断，逆变侧均采用定电压控制；取逆变侧的双12脉动换流器的熄弧角的最小值作为最小熄弧角，当最小熄弧角小于7度时，则触发断路器开关导通，取整流侧PI环节输出量β1、逆变侧PI环节输出量β2、β3三者的最大值为β，则逆变器触发角α＝180°‑β。既有利于受端交流电压的稳定、减少无功波动，也降低了换相失败发生的几率。

Description

一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法
技术领域
本发明涉及一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法。
背景技术
特高压直流分层接入方式下，混联系统逆变侧定电压控制和定熄弧角控制均有相应的缺点和优点。逆变侧高低端采用相同的控制方式时，混联系统的无功外特性呈现出类似的变化规律：逆变侧均定熄弧角控制时，扰动后无功波动范围较小，但不利于交流电压的稳定；逆变侧均定电压控制时，无功和熄弧角波动范围较大，但混联系统的无功外特性更利于受端电压的稳定，此外当轻负荷时采用该控制方式，可以以较大的熄弧角运行，减小发生换相失败的可能性。
考虑到我国部分电网目前存在的“强直弱交”的现状，本发明提出一种在特高压直流分层接入方式下综合利用定熄弧角和定电压控制的混合协调控制模式。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法，既有利于受端交流电压的稳定、减少无功波动，也降低了换相失败发生的几率。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法，其特征在于：
A)当整流侧正常运行时，整流侧采用定电流控制；当受端系统某一层换流母线电压发生跌落导致直流电压下降至启动阀值时，则激活整流侧低压限流控制环节，直流系统处于低压限流控制下的电流控制模式；
B)当逆变侧正常运行时，断路器开关关断，逆变侧均采用定电压控制；取逆变侧的双12脉动换流器的熄弧角的最小值作为最小熄弧角，当最小熄弧角小于7度时，则触发断路器开关导通，取整流侧PI环节输出量β1、逆变侧PI环节输出量β2、β3三者的最大值为β，则逆变器触发角α＝180°-β。
优选：设整流侧输出电流目标值Idref的最小值为Id-1、最大值为Id-h，整流侧电压测量值Ud的启动阀值为Ud-h：
正常运行时，整流侧电压测量值大于Ud-h，输出电流目标值为Id-h；
当电压测量值小于Ud-h时，设Id-1对应的电压测量值为Ud-I，当电压测量值Ud满足：Ud-I≤Ud≤Ud-H时，则输出电流目标值Idref与Ud呈线性关系且Ud-h对应的输出电流目标值为Id-h。
优选：输出电流目标值Idref与整流侧电流测量值Id之差作为整流侧PI环节输入量，并输出β1。
优选：正常运行时，断路器开关关断，逆变侧均采用定电压控制，取逆变侧电压设定值Udref与电压测量值Udi的差值作为逆变侧PI环节输入量，并输出β2。
优选：当最小熄弧角小于7度时，则触发断路器开关导通，取逆变侧熄弧角设定值γref与最小熄弧角的差值作为逆变侧PI环节输入量，并输出β3。
本发明的有益效果是：
第一、本发明提出一种在特高压直流分层接入方式下综合利用定熄弧角和定电压控制的混合协调控制模式，该方式既有利于受端交流电压的稳定、减少无功波动，也降低了换相失败发生的几率。
第二、逆变侧换流器均采用定电压控制作为主控制，并辅以最小熄弧角限制控制作为约束，实现了对两种控制方式的“取优去劣”。
附图说明
图1是本发明一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法的示意图；
图2是本发明VDCOL环节特性曲线示意图；
图3是本发明混联系统的无功外特性比对示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法：
A)当整流侧正常运行时，整流侧采用定电流控制；当受端系统某一层换流母线电压发生跌落导致直流电压下降至启动阀值时，则激活整流侧低压限流控制(VDCOL)环节，直流系统处于低压限流控制下的电流控制模式。
电流控制模式即通过直流控制系统来控制直流电流的大小。正常情况下，整流侧定电流控制，即VDCOL环节输出电流目标值为Idref恒定为Id-h，当换流母线电压跌落较多导致直流电压下降到一定值后，VDCOL环节启动，使直流电流按直流电压等比例降低，降低换流器发生换相失败的可能性。
B)当逆变侧正常运行时，断路器开关BRK关断，即逆变侧均采用定电压控制；取逆变侧的双12脉动换流器的熄弧角的最小值作为最小熄弧角，当最小熄弧角小于7度时，则触发断路器开关导通，取整流侧PI环节输出量β1、逆变侧PI环节输出量β2、β3三者的最大值β作为Max环节输出量，则逆变器触发角α＝180°-β。
VDCOL环节特性曲线如图2所示，设整流侧输出电流目标值Idref的最小值为Id-1、最大值为Id-h，整流侧电压测量值Ud的启动阀值为Ud-h：
正常运行时，整流侧电压测量值大于Ud-h，输出电流目标值为Id-h；
当电压测量值小于Ud-h时，激活低压限流环节，设Id-1对应的电压测量值为Ud-I，当电压测量值Ud满足：Ud-I≤Ud≤Ud-H时，则输出电流目标值Idref与Ud呈线性关系且Ud-h对应的输出电流目标值为Id-h。
当电压测量值过低时，通过VDCOL环节使输出电流目标值不低于Id-1，取VDCOL环节输出电流目标值与整流侧电流测量值Id之差作为整流侧PI环节输入量，并输出β1。
正常运行时，断路器开关关断，逆变侧均采用定电压控制，取逆变侧电压设定值Udref与电压测量值Udi的差值作为逆变侧PI环节输入量，并输出β2。
当最小熄弧角小于7度时，则触发断路器开关导通，取逆变侧熄弧角设定值γref与最小熄弧角的差值作为逆变侧PI环节输入量，并输出β3。
下面结合具体实施例进行说明：
设置500kV母线受到持续0.05s的三相短路故障，混联系统无功电压动态外特性如附图3所示。图中(a)、(b)分别为受端交流500kV和1000kV换流母线电压；图(c)、(d)分别为逆变侧高低端换流器传输的直流有功功率；图(e)、(f)分别为逆变侧高低端换流器与交流系统的无功功率交换。
500kV换流母线发生最严重的三相短路故障后，当采用普通控制方法不加辅助最小熄弧角控制时，虽然500/1000kV两层交流母线电压仍能恢复到一定值，但是故障后的连续换相失败导致直流闭锁，高低端换流器传输的有功均降为0，系统失稳；当采用混合协调控制模式时，故障切除后最小熄弧角的控制用使得换流器传输的有功功率逐渐恢复，母线电压恢复至稳态值，交直流系统间无功交换在故障期间有所加剧，但是恢复后的稳态值更接近0这一控制目标。综上，体现出了该混合控制方法的适用性和优势。
本发明的有益效果是：
第一、本发明提出一种在特高压直流分层接入方式下综合利用定熄弧角和定电压控制的混合协调控制模式，该方式既有利于受端交流电压的稳定、减少无功波动，也降低了换相失败发生的几率。
第二、逆变侧换流器均采用定电压控制作为主控制，并辅以最小熄弧角限制控制作为约束，实现了对两种控制方式的“取优去劣”。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法，其特征在于：
A)当整流侧正常运行时，整流侧采用定电流控制；当受端系统某一层换流母线电压发生跌落导致直流电压下降至启动阀值时，则激活整流侧低压限流控制环节，直流系统处于低压限流控制下的电流控制模式；
B)当逆变侧正常运行时，断路器开关关断，逆变侧均采用定电压控制；取逆变侧的双12脉动换流器的熄弧角的最小值作为最小熄弧角，当最小熄弧角小于7度时，则触发断路器开关导通，取整流侧PI环节输出量β1、逆变侧PI环节输出量β2、β3三者的最大值为β，则逆变器触发角α＝180°-β；
设整流侧输出电流目标值Idref的最小值为Id-1、最大值为Id-h，整流侧电压测量值Ud的启动阀值为Ud-h：
正常运行时，整流侧电压测量值大于Ud-h，输出电流目标值为Id-h；
当电压测量值小于Ud-h时，设Id-1对应的电压测量值为Ud-I，当电压测量值Ud满足：Ud-I≤Ud≤Ud-H时，则输出电流目标值Idref与Ud呈线性关系且Ud-h对应的输出电流目标值为Id-h；
输出电流目标值Idref与整流侧电流测量值Id之差作为整流侧PI环节输入量，并输出β1。
2.根据权利要求1所述的一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法，其特征在于：正常运行时，断路器开关关断，逆变侧均采用定电压控制，取逆变侧电压设定值Udref与电压测量值Udi的差值作为逆变侧PI环节输入量，并输出β2。
3.根据权利要求2所述的一种适用于强直弱交混联电网的无功电压协调控制方法，其特征在于：当最小熄弧角小于7度时，则触发断路器开关导通，取逆变侧熄弧角设定值γref与最小熄弧角的差值作为逆变侧PI环节输入量，并输出β3。
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