CN106712069B - 一种基于电流变化速率的换相失败抑制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于电流变化速率的换相失败抑制方法及系统，包括：将常规直流单元控制系统中测量得到的直流电流对时间求导，并乘以附加功率系数，得到柔性直流单元的附加功率；将原来输入柔性直流单元有功功率外环控制的有功功率参考值减去柔性直流单元的附加功率，得到柔性直流单元新的有功功率参考值；以新的有功功率参考值作为柔性直流单元有功外环控制的输入，最终控制柔性直流单元的有功功率。本发明的基于电流变化速率的换相失败抑制方法及系统，当常规直流单元的直流电流快速上升时，降低柔性直流传输的有功功率，增大系统的短路比，即增大交流系统的强度，减小常规直流发生换相失败的概率。

Description

一种基于电流变化速率的换相失败抑制方法及系统
技术领域
本发明涉及输配电技术领域，具体涉及一种基于电流变化速率的换相失败抑制方法及系统。
背景技术
传统电流源型电网换相高压直流输电(Line Commutated Converter HighVoltage Direct Current，LCC-HVDC)在我国已经广泛应用，具有输送功率大、输电距离远的特点，但是存在发生换相失败的危险、运行中消耗大量无功功率等局限。近年来以全控型器件为基础的电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter based HighVoltage Direct Current，VSC-HVDC)迅速发展，具有有功无功独立解耦控制、无功功率连续可调等优点，但也存在造价高、传输容量相对传统直流输电系统较小等问题。随着直流输电技术快速进步，克服各自存在的问题，发挥二者各自的长处，将VSC-HVDC与LCC-HVDC结合形成混合直流输电技术已成为研究与工程应用的热点。南方电网为防范交流联网导致大面积停电的风险，世界上首次采用大容量高压背靠背柔性直流和背靠背传统直流并列运行的异步联网方案对云南电网进行解列。
背靠背柔性直流与背靠背常规直流并列运行的直流输电系统即为混合背靠背直流系统，兼具良好的经济技术性与优越的控制性，具有广泛的应用前景。目前，现有技术的混合双馈入直流输电系统与混合背靠背直流系统相类似，区别在于混合双馈入系统的两直流的受端为同一交流电网，但是不处于同一换流站内，具有一定的电气距离，柔性直流与常规直流之间也没有通讯交换。因此，现有技术缺少柔性直流与常规直流之间协调控制以减小常规直流发生换相失败概率的技术方案。
关于短路比和直流系统的文献：
[1]林伟芳,汤涌,卜广全.多馈入交直流系统短路比的定义和应用[J].中国电机工程学报,2008,31:1-8.
[2]赵成勇，郭春义，刘文静.混合直流输电[M].北京：科学出版社，2014.
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提出了一种基于电流变化速率的换相失败抑制方法，可以有效抑制换相失败。
为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于电流变化速率的换相失败抑制方法，应用于柔性直流、常规直流并列运行的背靠背直流输电系统，所述柔性直流单元与常规直流单元位于同一换流站内，且二者共用同一交流系统的换流母线，换相失败抑制方法包括如下步骤：
步骤1，将常规直流单元控制系统中测量得到的直流电流对时间求导，并乘以附加功率系数，得到柔性直流单元的附加功率；
步骤2，将原来输入柔性直流单元有功功率外环控制的有功功率参考值减去柔性直流单元的附加功率，得到柔性直流单元新的有功功率参考值；
步骤3，以新的有功功率参考值作为柔性直流单元有功外环控制的输入，最终控制柔性直流单元的有功功率。
一种基于电流变化速率的换相失败抑制系统，包括有：微分环节、乘积单元、第一差值单元、第二差值单元和PI环节；
所述微分环节用以对常规直流单元控制系统测量得到的直流电流IdLCC对时间求导；所述乘积单元用以将微分环节的输出结果与附加功率系数K做乘积运算，并输出柔性直流单元的附加功率ΔP；
所述第一差值单元用以将乘积单元输出的附加功率ΔP与原来输入柔性直流单元有功功率外环控制的有功功率参考值PMMCref做差值运算，输出新的有功功率参考值P′MMCref；
所述第二差值单元和PI环节构成柔性直流单元有功外环控制模块，用以接收新的有功功率参考值P′MMCref，并控制柔性直流单元的有功功率。
本发明的一种基于电流变化速率的换相失败抑制方法，在背靠背柔性直流与背靠背常规直流并列运行的直流输电系统配置该协调控制策略，当常规直流单元的直流电流快速上升时，降低柔性直流传输的有功功率，增大系统的短路比，即增大交流系统的强度，减小常规直流发生换相失败的概率。
附图说明
图1为本发明采用的混合背靠背直流系统结构示意图。
图2为本发明的基于电流变化速率的换相失败抑制方法的流程图。
图3为本发明的基于电流变化速率的换相失败抑制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。
参看图1，为本发明应用的混合背靠背直流系统的结构示意图，一种基于电流变化速率的换相失败抑制方法，应用于柔性直流、常规直流并列运行的背靠背直流输电系统，所述柔性直流单元与常规直流单元位于同一换流站内，且二者共用同一交流系统的换流母线，参看图2，所述方法包括如下步骤：
步骤1，将常规直流单元控制系统中测量得到的直流电流对时间求导，并乘以附加功率系数，得到柔性直流单元的附加功率，其计算公式为：
式中，IdLCC为常规直流单元直流电流的测量值，K为附加功率系数，ΔP为柔性直流单元的附加功率；
步骤2，将原来输入柔性直流单元有功功率外环控制的有功功率参考值减去柔性直流单元的附加功率，得到柔性直流单元新的有功功率参考值，其计算公式为：
P'MMCref＝PMMCref-ΔP … (2)
式中，PMMCref为原来柔性直流单元的有功功率参考值，P′MMCref为新的有功功率参考值；
步骤3，以新的有功功率参考值作为柔性直流单元有功外环控制的输入，最终控制柔性直流单元的有功功率。
当常规直流单元的直流电流快速上升时，通过上述方法，实现降低柔性直流传输的有功功率，增大系统的短路比，短路比为直流换流母线的短路容量与直流功率的比值[1]，其可以作为表征交流系统强弱的指标，其值越大表示交流系统越强，越小则交流系统越弱[2]，因此在本发明的实施例中，实现增大交流系统的强度，减小常规直流发生换相失败的概率。
一种基于电流变化速率的换相失败抑制系统，其特征在于，包括有：微分环节1、乘积单元2、第一差值单元3、第二差值单元41和PI环节42；
所述微分环节1用以对常规直流单元控制系统测量得到的直流电流IdLCC对时间求导；
所述乘积单元2用以将微分环节1的输出结果与附加功率系数K做乘积运算，并输出柔性直流单元的附加功率ΔP；
所述第一差值单元3用以将乘积单元2输出的附加功率ΔP与原来输入柔性直流单元有功功率外环控制的有功功率参考值PMMCref做差值运算，输出新的有功功率参考值P′MMCref；
所述第二差值单元41和PI环节42构成柔性直流单元有功外环控制模块4，用以接收新的有功功率参考值P′MMCref，并将该有功功率参考值P′MMCref与有功实际值PMMC做差值计算，并在PI环节42计算出有功电流参考值Idref，通过该有功电流参考值Idref控制柔性直流单元的有功功率。
上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于电流变化速率的换相失败抑制方法，应用于柔性直流、常规直流并列运行的背靠背直流输电系统，柔性直流单元与常规直流单元位于同一换流站内，且二者共用同一交流系统的换流母线，其特征在于，换相失败抑制方法包括如下步骤：
步骤1，将常规直流单元控制系统中测量得到的直流电流对时间求导，并乘以附加功率系数，得到柔性直流单元的附加功率；
步骤2，将原来输入柔性直流单元有功功率外环控制的有功功率参考值减去柔性直流单元的附加功率，得到柔性直流单元新的有功功率参考值；
步骤3，以新的有功功率参考值作为柔性直流单元有功外环控制的输入，最终控制柔性直流单元的有功功率。
2.一种基于电流变化速率的换相失败抑制系统，其特征在于，包括有：微分环节、乘积单元、第一差值单元、第二差值单元和PI环节；
所述微分环节用以对常规直流单元控制系统测量得到的直流电流IdLCC对时间求导；
所述乘积单元用以将微分环节的输出结果与附加功率系数K做乘积运算，并输出柔性直流单元的附加功率ΔP；
所述第一差值单元用以将乘积单元输出的附加功率ΔP与原来输入柔性直流单元有功功率外环控制的有功功率参考值PMMCref做差值运算，输出新的有功功率参考值P′MMCref；
所述第二差值单元和PI环节构成柔性直流单元有功外环控制模块，用以接收新的有功功率参考值P′MMCref，并控制柔性直流单元的有功功率。
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