CN106786484B - 一种二次谐波电流的抑制方法及装置 - Google Patents

一种二次谐波电流的抑制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供一种二次谐波电流的抑制方法及装置，涉及直流输电技术领域，能够提高直流输电系统对二次谐波电流的抑制效果。具体方案包括：根据直流输电系统的运行状态，从K个二次谐波电流抑制环节中选通其一；被选通的一个二次谐波电流抑制环节，接收直流电流测量装置实时测量所得的直流电流信号，对所述直流电流信号进行带通滤波，按照预设的补偿量进行相位补偿，与直流控制系统中经过低压限流环节形成的原始电流指令相加，得到经过补偿的电流指令；根据经过补偿的电流指令生成换流阀的触发角指令。本发明用于抑制直流输电系统中的二次谐波电流。

Description

一种二次谐波电流的抑制方法及装置
技术领域
本发明的实施例涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种二次谐波电流的抑制方法及装置。
背景技术
在基于电网换相换流器的直流输电系统中，直流系统两侧(整流侧和逆变侧)分别连接有交流系统，由于直流系统和交流系统存在谐波传递现象，典型的交流系统的工频负序谐波电压会在直流侧产生2次谐波电压，直流侧由2次谐波电压引起的谐波电流将在交流系统中产生3次正序谐波电流和工频负序谐波电流，这将进一步产生谐波电流。
高压直流控制系统通常整流侧是定电流控制，此种控制是将电流指令信号指令与实测电流信号作差后，接到触发角控制模块中，最终形成换流阀的触发角指令，从而控制换流阀导通。现有技术中，为了抑制直流线路上的二次谐波电流，在整流侧定电流控制生成的电流指令信号中附加一个二次谐波电流抑制信号，通过改变换流阀触发角，从而改变直流控制系统的输入输出特性，达到增大直流系统二次谐波阻尼，减小二次谐波电流的目的。
在实际工程应用中，直流输电系统的运行方式可能有多种，典型的直流运行方式包括：单极金属回线模式，单极大地回线模式和双极模式。由于不同运行方式下系统回路不同，导致现有技术中的方案在某一种运行方式下对二次谐波电流的抑制作用显著，而在其他运行方式下对二次谐波电流的抑制作用不理想。
发明内容
本发明的实施例提供一种二次谐波电流的抑制方法及装置，能够提高直流输电系统对二次谐波电流的抑制效果。
为了达成上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种二次谐波电流的抑制方法，包括：
根据直流输电系统的运行状态，从K个二次谐波电流抑制环节中选通其一，K为大于1的整数；
被选通的一个二次谐波电流抑制环节，接收直流电流测量装置实时测量所得的直流电流信号，对所述直流电流信号进行带通滤波后，得到所述直流电流信号中的二次谐波信号，按照预设的补偿量对所述二次谐波信号进行相位补偿；其中，所述补偿量用于增大所述直流输电系统在当前运行状态下的二次谐波阻尼；
将经过相位补偿的所述二次谐波信号与直流控制系统中经过低压限流环节形成的原始电流指令相加，得到经过补偿的电流指令；
根据经过补偿的电流指令生成换流阀的触发角指令；所述触发角指令用于控制换流阀导通的触发角。
第二方面，提供一种直流输电系统中适应不同运行方式的二次谐波电流抑制装置，用于执行第一方面所提供的方法。
本发明的实施例所提供的直流输电系统中适应不同运行方式的二次谐波电流的抑制方法及装置，在直流输电系统整流侧定电流控制生成的电流指令信号中，针对不同运行方式，选择附加不同的二次谐波电流抑制信号以改变换流阀触发角，从而改变直流控制系统的输入输出特性，达到针对不同运行方式增大直流系统二次谐波阻尼，减小二次谐波电流的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的直流控制系统整流侧定电流控制器结构示意图；
图2为本发明的实施例所提供的针对直流输电系统的二次谐波电流的抑制方法的流程示意图；
图3为本发明的实施例中对二次谐波电流抑制环节的说明示意图；
图4为本发明的实施例所提供的针对直流输电系统的二次谐波电流抑制装置的结构示意图；
图5为本发明的实施例中对二次谐波电流抑制环节的另一说明示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为现有技术中的直流控制系统整流侧定电流控制器结构示意图，Ud为实测直流电压，Ido是调度人员给定的电流指令，低压限流环节根据实测的直流电压，判断是否维持当前电流指令，如出现交流系统电压下降等情况导致直流电压下降，那么低压限流环节将降低直流电流指令，生成新的电流指令信号Iord；Id为实测的直流电流值，将Iord和Id作差后，将差值输入电流控制放大器，电流控制放大器将该差值信号转换成换流阀对应的触发角指令，从而达到控制直流电流的目的。
然而直流输电系统的运行方式可能有多种，不同运行方式下系统回路不同，导致现有技术中的方案在某一种运行方式下对二次谐波电流的抑制作用显著，而在其他运行方式下对二次谐波电流的抑制作用不理想。
本发明的目的是在现有技术基础上，为直流输电系统整流侧定电流控制生成的电流指令信号中，针对不同运行方式附加一个对应的二次谐波电流抑制信号，通过改变换流阀触发角，从而改变直流控制系统的输入输出特性，增大直流输电系统在当前运行状态下的二次谐波阻尼，达到减小二次谐波电流的目的。以下结合本申请的实施例做具体说明。
实施例
本发明的实施例提供一种二次谐波电流的抑制方法，结合图2所示，包括以下步骤：
201、根据直流输电系统的运行状态，从K个二次谐波电流抑制环节中选通其一。
直流输电系统的运行状态可根据转换开关输出的状态信号确定，其中直流转换开关包括金属回线转换开关以及大地回线转换开关。
本实施例中直流输电系统运行状态的数量用K表示，K为大于1的整数，直流输电系统的K种运行状态分别对应K个二次谐波电流抑制环节。每个二次谐波电流抑制环节分别用于为直流输电系统整流侧定电流控制生成的电流指令信号，补偿一个二次谐波电流抑制信号。
不同二次谐波电流抑制环节提供不同的补偿量。每当确定直流输电系统的当前的运行状态时，选通对应的二次谐波电流抑制环节，以输出对应的补偿量。
202、二次谐波电流抑制环节接收直流电流测量装置实时测量所得的直流电流信号。
本实施例中，以Idf表示通过直流电流测量装置测量获得的直流电流信号，Idf为被选通的二次谐波电流抑制环节的输入信号。
203、对直流电流信号进行带通滤波后，得到直流电流信号中的二次谐波信号。
将Idf信号接入带通滤波器，带通滤波器范围的设定主要考虑一定的误差范围，保证二次谐波产生时能够滤出直流电流信号中的二次谐波信号。
204、按照预设的补偿量对二次谐波信号进行相位补偿。
经过带通滤波器滤波输出的二次谐波信号，接入超前滞后补偿环节环节，用以补偿因直流测量装置的延时作用带来的相位变化。超前滞后补偿环节环节的相位补偿量用于增大直流输电系统在当前运行状态下的二次谐波阻尼。
205、对经过相位补偿后的二次谐波信号，通过信号增益调节信号强度。
步骤205位可选步骤。
经过增益环节后，可以通过信号增益适当调节信号强弱，控制补偿效果。
206、对经过增益调节后的二次谐波信号，通过信号限幅消除信号突变。
步骤206为可选步骤。
为了防止信号测量误差导致的信号突变，可通过信号限幅消除信号突变。
当不执行可选步骤205时，将步骤204中生成的经过相位补偿的二次谐波信号接入限幅环节。
当执行可选步骤205时，将步骤205中生成的经过信号增益的二次谐波信号接入限幅环节。
207、将经过相位补偿的二次谐波信号与直流控制系统中经过低压限流环节形成的原始电流指令相加，得到经过补偿的电流指令。
步骤204之后，可跳转至步骤207。或者，在步骤205或者步骤206之后，可跳转至步骤207。
将直流控制系统中经过低压限流环节形成的原始电流指令，记作Iord。将K个二次谐波电流抑制环节的输出信号，记作Iord1、Iord2……IordK。结合图3所示，在一种具体的实施方式中，一个二次谐波电流抑制环节包括带通滤波301、超前滞后补偿环节302、信号增益环节303以及信号限幅环节304。对Idf经过滤波、相位补偿、信号增益以及信号限幅之后，输出IordK。
步骤207将IordK和Iord相加，输出的经过补偿的电流指令，记作(Iord+IordK)。此处补偿量IordK表示被选通的二次谐波电流抑制环节的输出信号，用于增大直流输电系统在当前运行状态下的二次谐波阻尼。
208、根据经过补偿的电流指令生成换流阀的触发角指令。
触发角指令用于控制换流阀导通的触发角。
具体的，将(Iord+IordK)与Id作差，将差值输入电流控制放大器，电流控制放大器将该差值信号转换成换流阀对应的触发角指令，从而达到控制直流电流的目的。
本发明的实施例所提供的直流输电系统中适应不同运行方式的二次谐波电流的抑制方法，在直流输电系统整流侧定电流控制生成的电流指令信号中，针对不同运行方式，选择附加不同的二次谐波电流抑制信号以改变换流阀触发角，从而改变直流控制系统的输入输出特性，达到针对不同运行方式增大直流系统二次谐波阻尼，减小二次谐波电流的目的。
本发明的实施例还提供一种针对直流输电系统的二次谐波电流抑制装置，用于执行上述实施例所描述的方法。结合图4所示，包括：
运行方式判断模块41、K个二次谐波电流抑制环节42、信号叠加模块43，以及触发角控制模块44，其中K为大于1的整数，图4所示为K＝2的情形，两个二次谐波电流抑制环节分别用图标42A和42B表示，二次谐波电流抑制环节32A的输出信号为Iord1，二次谐波电流抑制环节32B的输出信号为Iord2。
运行方式判断模块41，用于根据直流输电系统的运行状态，从K个二次谐波电流抑制环节42中选通其一。
结合图5所示，一个二次谐波电流抑制环节42包括带通滤波421以及超前滞后补偿环节422。
被选通的二次谐波电流抑制环节42的带通滤波421，用于接收直流电流测量装置实时测量所得的直流电流信号，对直流电流信号进行带通滤波后，得到直流电流信号中的二次谐波信号。
被选通的二次谐波电流抑制环节42的超前滞后补偿环节422，与被选通的二次谐波电流抑制环节42的带通滤波421连接，用于按照预设的补偿量对二次谐波信号进行相位补偿。其中，补偿量用于增大直流输电系统在当前运行状态下的二次谐波阻尼。
信号叠加模块43，与被选通的二次谐波电流抑制环节42的超前滞后补偿环节422连接，用于将经过相位补偿的二次谐波信号与直流控制系统中经过低压限流环节45形成的原始电流指令Iord相加，得到经过补偿的电流指令。结合图4所示，被选通的二次谐波电流抑制环节42为二次谐波电流抑制环节A时经过补偿的电流指令为(Iord+Iord1)，被选通的二次谐波电流抑制环节42为二次谐波电流抑制环节B时经过补偿的电流指令为(Iord+Iord2)。
触发角控制模块44，与信号叠加模块43连接，用于根据经过补偿的电流指令生成换流阀的触发角指令。触发角指令用于控制换流阀导通的触发角。
可选的，结合图5所示，被选通的二次谐波电流抑制环节42还包括信号增益环节423，连接在被选通的二次谐波电流抑制环节42的超前滞后补偿环节422与信号叠加模块43之间，用于对经过相位补偿后的二次谐波信号，通过信号增益调节信号强度。
可选的，结合图5所示，被选通的二次谐波电流抑制环节42还包括信号限幅环节424，连接在被选通的二次谐波电流抑制环节42的信号增益环节423与信号叠加模块43之间，用于对经过增益调节后的二次谐波信号，通过信号限幅消除信号突变。
本发明的实施例所提供的直流输电系统中适应不同运行方式的二次谐波电流抑制装置，在直流输电系统整流侧定电流控制生成的电流指令信号中，针对不同运行方式，选择附加不同的二次谐波电流抑制信号以改变换流阀触发角，从而改变直流控制系统的输入输出特性，达到针对不同运行方式增大直流系统二次谐波阻尼，减小二次谐波电流的目的。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种二次谐波电流的抑制方法，其特征在于，包括：
根据直流输电系统的运行状态，从K个二次谐波电流抑制环节中选通其一，K为大于1的整数；
被选通的一个二次谐波电流抑制环节，接收直流电流测量装置实时测量所得的直流电流信号，对所述直流电流信号进行带通滤波后，得到所述直流电流信号中的二次谐波信号，按照预设的补偿量对所述二次谐波信号进行相位补偿；其中，所述补偿量用于增大所述直流输电系统在当前运行状态下的二次谐波阻尼；
将经过相位补偿的所述二次谐波信号与直流控制系统中经过低压限流环节形成的原始电流指令相加，得到经过补偿的电流指令；
根据经过补偿的电流指令生成换流阀的触发角指令；所述触发角指令用于控制换流阀导通的触发角。
2.根据权利要求1所述的二次谐波电流的抑制方法，其特征在于，在将经过相位补偿的所述二次谐波信号与直流控制系统中经过低压限流环节形成的原始电流指令相加之前，还包括：
对经过相位补偿后的所述二次谐波信号，通过信号增益调节信号强度。
3.根据权利要求2所述的二次谐波电流的抑制方法，其特征在于，在将经过相位补偿的所述二次谐波信号与直流控制系统中经过低压限流环节形成的原始电流指令相加之前，还包括：
对经过增益调节后的所述二次谐波信号，通过信号限幅消除信号突变。
4.一种直流输电系统中适应不同运行方式的二次谐波电流抑制装置，其特征在于，包括：运行方式判断模块、K个二次谐波电流抑制环节、信号叠加模块，以及触发角控制模块，其中K为大于1的整数；
所述运行方式判断模块，用于根据直流输电系统的运行状态，从所述K个二次谐波电流抑制环节中选通其一；一个二次谐波电流抑制环节包括带通滤波以及超前滞后补偿环节；
被选通的二次谐波电流抑制环节的带通滤波，用于接收直流电流测量装置实时测量所得的直流电流信号，对所述直流电流信号进行带通滤波后，得到所述直流电流信号中的二次谐波信号；
被选通的二次谐波电流抑制环节的超前滞后补偿环节，与被选通的二次谐波电流抑制环节的带通滤波连接，用于按照预设的补偿量对所述二次谐波信号进行相位补偿；其中，所述补偿量用于增大所述直流输电系统在当前运行状态下的二次谐波阻尼；
所述信号叠加模块，与被选通的二次谐波电流抑制环节的超前滞后补偿环节连接，用于将经过相位补偿的所述二次谐波信号与直流控制系统中经过低压限流环节形成的原始电流指令相加，得到经过补偿的电流指令；
所述触发角控制模块，与所述信号叠加模块连接，用于根据经过补偿的电流指令生成换流阀的触发角指令；所述触发角指令用于控制换流阀导通的触发角；
被选通的二次谐波电流抑制环节还包括：
信号限幅环节，连接在被选通的二次谐波电流抑制环节的信号增益环节与所述信号叠加模块之间，用于对经过增益调节后的所述二次谐波信号，通过信号限幅消除信号突变；
被选通的二次谐波电流抑制环节还包括：
信号增益环节，连接在被选通的二次谐波电流抑制环节的超前滞后补偿环节与所述信号叠加模块之间，用于对经过相位补偿后的所述二次谐波信号，通过信号增益调节信号强度。
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