CN107482668A - 高压直流定无功功率交流故障恢复方法与装置 - Google Patents

高压直流定无功功率交流故障恢复方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高压直流定无功功率交流故障恢复方法与装置;其中,高压直流定无功功率交流故障恢复方法,包括以下步骤:根据换流母线电压和直流电流,对换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率允许范围,并从中选取出交换无功功率期望值、生成直流电流指令值;基于直流电流指令值,对换流站进行交流故障恢复。在交流故障恢复过程中,能够将交流系统与换流站的交换无功功率定量控制在期望值,改善系统的故障恢复性能,降低交流故障恢复过程中发生换相失败的概率;提高多直流馈入系统的电压稳定性以及系统的故障恢复性能,对提升直流输电系统的稳定性具有重要意义。

Description

高压直流定无功功率交流故障恢复方法与装置
技术领域
本发明涉及高压直流技术领域,特别是涉及一种高压直流定无功功率交流故障恢复方法与装置。
背景技术
高压直流已被广泛应用在远距离大功率输电和非同步电网互联场合,我国已投运和在建的直流输电线路超过30条,我国电网已经成为世界上最复杂的交直流混合运行电网。直流系统两端换流器在运行中要消耗大量无功功率,一般情况下,整流器和逆变器消耗的无功功率分别约为输送有功功率的30%~50%和40%~60%。当交流系统发生故障时,直流电压以及换流站附近换流母线电压会迅速降低,此时若直流系统仍工作在额定功率或者额定电流下,则换流站对交流系统的无功需求会大大增加,引起换相电压持续波动,影响直流正常换相甚至导致直流发生换相失败。
为解决这一问题,传统直流控制系统引入VDCOL(Voltage Dependent CurrentOrder Limiter,低压限流功能)来对低电压状态下的直流电流指令加以限制,减小故障期间换流站对交流系统的无功需求,有利于故障后交流电压和直流功率的恢复。在实现过程中,发明人发现传统技术中至少存在如下问题:
VDCOL中直流电压和直流电流为线性关系,直流电流指令与换流母线电压、无功功率的关系并不直接,逆变侧交流系统瞬时故障导致的换相失败发生概率极高。
发明内容
基于此,有必要针对交流故障恢复过程中发生换相失败概率高的问题,提供一种高压直流定无功功率交流故障恢复方法与装置。
为了实现上述目的,一方面,本发明提供了一种高压直流定无功功率交流故障恢复方法,包括:
根据换流母线电压和直流电流,对换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率允许范围;
在交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内选取出交换无功功率期望值,根据交换无功功率期望值,生成直流电流指令值;
基于直流电流指令值,对换流站进行交流故障恢复。
另一方面,本发明还提供一种高压直流定无功功率交流故障恢复装置,包括:
求差单元,用于根据换流母线电压和直流电流,对换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率允许范围;
处理单元,用于在交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内选取出交换无功功率期望值,根据交换无功功率期望值,生成直流电流指令值;
故障恢复单元,用于基于直流电流指令值,对换流站进行交流故障恢复。
一方面,本发明提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行程序时实现如上述高压直流定无功功率交流故障恢复方法的步骤。
另一方面,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如上述高压直流定无功功率交流故障恢复方法的步骤。
本发明具有如下优点和有益效果:
本发明高压直流定无功功率交流故障恢复方法与装置;通过换流母线电压以及直流电流的范围,分别获取换流器的消耗无功功率范围值以及换流站无功补偿设备发出的补偿无功功率;对消耗无功功率范围值与补偿无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率范围值;从交换无功功率范围值中选取交换无功功率期望值;根据所述交换无功功率期望值生成直流电流指令值,并根据直流电压指令值对换流站进行交流故障恢复。基于以上技术方案,在交流故障恢复过程中,能够将交流系统与换流站的交换无功功率定量控制在期望值,改善系统的故障恢复性能,降低交流故障恢复过程中发生换相失败的概率;本发明降低直流输电系统发生换相失败的概率,提高多直流馈入系统的电压稳定性以及系统的故障恢复性能,对提升直流输电系统的稳定性具有重要意义。
附图说明
图1为本发明高压直流换流站无功功率交换的示意图;
图2为本发明高压直流定无功功率交流故障恢复方法实施例1的流程示意图;
图3为本发明一个示例中的CIGRE直流输电标准测试系统;
图4为本发明一个示例中的CIGRE直流输电标准测试系统定无功功率控制下换流站Id-Qac特性;
图5为本发明一个示例中的CIGRE直流输电标准测试系统逆变侧换流母线电压Uac=0.6p.u.时交流系统与换流站的交换无功功率Qac测量值与计算值;
图6为本发明一个示例中高压直流定无功功率交流故障恢复方法下高压直流交流故障恢复特性测试;
图7为本发明高压直流定无功功率交流故障恢复装置实施例1的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
高压直流输电系统运行时,换流站的无功交换情况如附图1所示,图1为本发明高压直流换流站无功功率交换的示意图;其中,Uac为换流母线电压,Id为直流电流,Ud为直流电压,Qac为交流系统与换流站的交换无功功率,Qf为当前状态下无功补偿设备已提供的补偿无功功率,QI为换流器消耗无功功率。当Qac为负值时,表示交流系统吸收无功功率,反之则表示交流系统发出无功功率;当交流系统发生故障时,影响直流正常换相甚至导致直流发生换相失败;逆变侧交流系统瞬时故障导致的换相失败发生概率极高。
为解决交流故障恢复过程中发生换相失败概率高的问题,本发明提供一种高压直流定无功功率交流故障恢复方法与装置。
一种高压直流定无功功率交流故障恢复方法,参见图2所示,图2为本发明高压直流定无功功率交流故障恢复方法实施例1的流程示意图。如图2所示,本实施例中的高压直流定无功功率交流故障恢复方法包括如下步骤:
步骤S210:根据换流母线电压和直流电流,对换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率允许范围;
具体而言,可以基于以下公式获得交换无功功率:
Qac=QI-Qf
其中,Qac表示交流系统与换流站的交换无功功率,QI表示换流器消耗无功功率,Qf表示换流站无功补偿设备提供无功功率。
需要说明的是,上述求差是指换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率的差值;本发明将该差值作为交流系统与换流站的交换无功功率;换流站包括整流站和逆变站;整流站内设有整流器,逆变站内设有逆变器。
步骤S220:在交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内选取出交换无功功率期望值,根据交换无功功率期望值,生成直流电流指令值;
具体而言,交换无功功率期望值是指,交流系统与换流站的交换无功功率的大小,可以根据实际需要,在交换无功功率范围值内选择并设定;
步骤S230:基于直流电流指令值,对换流站进行交流故障恢复。
具体而言,在交流故障时,可以控制换流站的直流电流,使换流站的直流电流与直流电流指令值一致,对交流故障进行恢复。
上述实施例通过采集换流母线电压以及直流电流的范围,分别获取换流器的消耗无功功率范围值以及换流站无功补偿设备发出的补偿无功功率;对消耗无功功率范围值与补偿无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率范围值;从交换无功功率范围值中选取交换无功功率期望值;根据交换无功功率期望值获得直流电流指令值,并根据直流电压指令值对换流站进行交流故障恢复;
基于以上技术方案,在交流故障恢复过程中,能够将交流系统与换流站的交换无功功率定量控制在期望值,改善系统的故障恢复性能,降低交流故障恢复过程中发生换相失败的概率。
在具体的一个实施例中,步骤S210根据换流母线电压和直流电流,对换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率允许范围的步骤之前还包括步骤:
获取直流电流和换流母线电压,基于以下公式获取消耗无功功率范围值:
其中,QI表示换流器消耗无功功率,Id表示直流电流,Np表示极数,k表示换流变压器变比,Uac表示换流母线电压,γ表示逆变侧关断角,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗;
基于以下公式获取补偿无功功率:
其中,Qf表示换流站无功补偿设备提供无功功率,Bc表示换流站无功补偿设备容纳。
在具体的一个实施例中,直流电流的范围为0.1~1.0p.u.。
具体而言,0.1~1.0p.u.的直流电流范围是高压直流正常运行范围。
在具体的一个实施例中,在交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内选取出交换无功功率期望值,根据交换无功功率期望值,生成直流电流指令的步骤包括:
根据交流系统短路比SCR(Short-circuit ratio,短路比)、有效短路比ESCR(Effective short-circuit ratio,有效短路比)或多馈入有效短路比MIESCR(Multiplefeed interactive effective short circuit ratio,多馈入有效短路比),在交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内确定交换无功功率期望值;
基于以下公式获取直流电流指令值:
其中,
Id_ref表示直流电流指令值,Np表示极数,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗,k表示换流变压器变比,γmin表示逆变侧最小关断角,Uac表示换流母线电压,Bc表示换流站无功补偿设备容纳,Qac_ref表示交换无功功率期望值。
具体而言最小关断角γmin是逆变器不发生换相失败的关断角最小值,由晶闸管阀恢复时间确定,对于500kV高压直流工程用换流阀,晶闸管在反相电压作用下载流子复合恢复所需的时间约为400μs(约7°电角度),考虑到串联元件的误差,晶闸管阀恢复时间换算成电角度γ约为10°,通常将其用γmin表示。换相失败最本质的判别依据是判断实际运行过程中关断角γ是否小于γmin
需要说明的是,上述根据交流系统短路比SCR、有效短路比ESCR或多馈入有效短路比MIESCR确定交流系统与换流站的交换无功功率期望值的步骤可包括:
当SCR<3、ESCR≤3或MIESCR≤3时,交换无功功率期望值为0.05-0.1倍直流额定功率;
当SCR>3、ESCR≥3或MIESCR≥3时,交换无功功率期望值为0。
在具体的一个实施例中,换流站可以为以下任意一种:高压直流换流站,特高压直流换流站,背靠背直流换流站。
为了便于理解本发明的方案,以下以逆变侧为例,对本发明的高压直流定无功功率交流故障恢复方法的实现原理进行阐述。
换流站的消耗无功功率表示为:
式中,QI表示换流器消耗无功功率,Id表示直流电流,Np表示极数,k表示换流变压器变比,Uac表示换流母线电压,γ表示逆变侧关断角,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗。
换流站无功补偿设备提供无功功率表示为:
式中,Qf表示换流站无功补偿设备提供无功功率,Bc表示换流站无功补偿设备容纳。
交流系统与换流站的交换无功功率表示为:
Qac=QI-Qf (3)
式中,Qac表示交流系统与换流站的交换无功功率,QI表示换流器消耗无功功率,Qf表示换流站无功补偿设备提供无功功率。
从交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内选取交换无功功率期望值,设交流系统与换流站的交换无功功率期望值为Qac_ref,则直流电流指令值Id_ref根据下式获得:
式中,
Id_ref表示直流电流指令值,Np表示极数,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗,k表示换流变压器变比,γmin表示最小逆变侧关断角,Uac表示换流母线电压,Bc表示无功补偿设备容纳,Qac_ref表示交换无功功率期望值。
在具体的一个示例中,参见图3,图3为本发明一个示例中的CIGRE直流输电标准测试系统;以CIGRE高压直流输电标准测试系统为基本算例,其采用12脉动换流器,额定直流电压为500kV,额定直流电流为2kA,具体参数如表1所示;表1为CIGRE高压直流输电标准测试系统逆变侧等值参数;
表1 CIGRE高压直流输电标准测试系统逆变侧等值参数
取直流电流Id的调节范围为0.1~1.0p.u.;
换流母线电压Uac的调节范围为0.4~0.9p.u.;
当系统故障中换流母线电压下降至0.4p.u.以下时,系统基本不具有可控性;
当系统故障中换流母线电压下降程度为0.9p.u.以上时,故障程度较轻,系统具有良好的恢复特性;
取关断角γ为10°,将CIGRE高压直流输电标准测试系统逆变侧等值参数代入式(1)~(3);
得到不同换流母线电压下,Qac的变化特性曲线,如图4所示,图4为本发明一个示例中的CIGRE直流输电标准测试系统定无功功率控制下换流站Id-Qac特性;
Qac的可调范围如表2所示,表2为不同换流母线电压下换流站交换无功功率的可调范围;
表2不同换流母线电压下换流站交换无功功率的可调范围
以CIGRE直流输电标准测试系统的直流系统模型为算例,在电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC中对本发明提出的高压直流定无功功率交流故障恢复方法进行仿真验证和分析,验证公式(1)~(3)计算得到的不同换流母线电压下高压直流换流站交换无功功率可调范围的准确性,以及在这种控制方式下对交流系统故障恢复性能的改善作用。
换流母线电压跌落至0.6p.u.时,如图5所示,图5为本发明一个示例中的CIGRE直流输电标准测试系统逆变侧换流母线电压Uac=0.6p.u.时交流系统与换流站的的交换无功功率Qac测量值与计算值;从图5能够看出,Id取值范围为0.1~1.0p.u.时,Qac的测量值与理论计算值基本一致,验证了本发明求解得到的交换无功功率可调范围计算公式(1)~(3)的准确性。
在一个具体的示例中,故障发生在t=2s时刻,持续0.1s后切除;
设置系统短路比SCR=2.5,交流系统与换流站的交换无功功率期望值Qac_ref分别为60MVar、-60MVar和0MVar;
与原VDCOL控制方式进行对比,得到直流输电系统的直流电流指令值、换流母线电压、直流电压与关断角γ角的特性曲线如附图6(a)~(d)所示;图6为本发明一个示例中高压直流定无功功率交流故障恢复方法下高压直流交流故障恢复特性测试。
原VDCOL控制下,从图6(a)中可以看出,在故障恢复的初期阶段直流电流迅速减小;
换流站所消耗的无功功率也相应降低,Qf产生的无功全部注入交流系统,导致交流系统出现暂态过电压,如图6(b)所示;
直流电压响应情况如图6(c)所示;
参见图6(d),恢复过程中逆变站又发生一次换相失败;在整个交流故障恢复过程中,共发生2次换相失败。
与原VDCOL控制相比,本发明提出的高压直流定无功功率交流故障恢复方法,通过控制交换无功功率期望值Qac_ref来控制直流电流的平稳变化,从而在故障恢复阶段能够使换流母线电压、直流电压和关断角恢复地更平稳。
此外,从仿真图形可以看出,当控制Qac_ref=-60Mvar时的换流母线电压、直流电压恢复速度要优于控制Qac_ref=0Mvar和Qac_ref=60Mvar的情况,说明换流站向交流系统提供一定的容性无功功率对系统故障恢复更有利。
从关断角γ上看,高压直流定无功功率交流故障恢复方法下的关断角γ在故障恢复阶段能够较好的保持在17°左右,未发生换相失败,这一结论同样能从换流变阀侧电流的波形中得到。
从图中可以看出,在原VDCOL控制方式下,直流系统发生了2次换相失败,而在本发明提出的高压直流定无功功率交流故障恢复方法下,直流系统只发生1次换相失败。这进一步说明了本发明提出的技术方案能够有效降低直流输电系统发生换相失败的概率,提高系统的故障恢复性能。
本发明还提供一种高压直流定无功功率交流故障恢复装置,如图7所示,图7为本发明高压直流定无功功率交流故障恢复装置实施例1的结构示意图。
一种高压直流定无功功率交流故障恢复装置,包括:
求差单元710,用于根据换流母线电压和直流电流,对换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率允许范围;
处理单元720,用于在交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内选取出交换无功功率期望值,根据交换无功功率期望值,生成直流电流指令值;
故障恢复单元730,用于基于直流电流指令值,对换流站进行交流故障恢复。
在具体一个实施例中,还包括采集单元740,用于获取直流电流和换流母线电压;基于以下公式获取换流器消耗无功功率:
其中,QI表示消耗无功功率范围值,Id表示直流电流范围值,Np表示极数,k表示换流变压器变比,Uac表示换流母线电压,γ表示逆变侧关断角,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗;
基于以下公式获取补偿无功功率:
其中,Qf表示补偿无功功率,Bc表示无功补偿设备容纳。
在具体一个实施例中,处理单元720包括:
换流器无功指令模块722,用于根据交流系统短路比SCR、有效短路比ESCR或多馈入有效短路比MIESCR,在交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内确定交换无功功率期望值;
直流电流指令值生成模块724,用于基于以下公式获取直流电流指令值:
其中,
Id_ref表示直流电流指令值,Np表示极数,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗,k表示换流变压器变比,γmin表示逆变侧最小关断角,Uac表示换流母线电压,Bc表示换流站无功补偿设备容纳,Qac_ref表示交换无功功率期望值。
需要说明的是,上述高压直流定无功功率交流故障恢复装置中的各单元模块,能够对应实现上述高压直流定无功功率交流故障恢复方法中的各流程步骤,此处不再重复赘述。
本发明高压直流定无功功率交流故障恢复装置各实施例,通过换流母线电压以及直流电流的范围,分别获取换流器的消耗无功功率范围值以及换流站无功补偿设备发出的补偿无功功率;对消耗无功功率范围值与补偿无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率范围值;从交换无功功率范围值中选取交换无功功率期望值;根据交换无功功率期望值获得直流电流指令值,并根据直流电压指令值对换流站进行交流故障恢复。
基于以上技术方案,在交流故障恢复过程中,能够将交流系统与换流站的交换无功功率定量控制在期望值,改善系统的故障恢复性能,降低交流故障恢复过程中发生换相失败的概率;本发明降低直流输电系统发生换相失败的概率,提高多直流馈入系统的电压稳定性以及系统的故障恢复性能,对提升直流输电系统的稳定性具有重要意义。
本发明提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行程序时实现一种高压直流定无功功率交流故障恢复方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现一种高压直流定无功功率交流故障恢复方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,包括以上方法所述的步骤,所述的存储介质,如:ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高压直流定无功功率交流故障恢复方法,其特征在于,包括:
根据换流母线电压和直流电流,对换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率允许范围;
在所述交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内选取出交换无功功率期望值,根据所述交换无功功率期望值,生成直流电流指令值;
基于所述直流电流指令值,对所述换流站进行交流故障恢复。
2.根据权利要求1所述的高压直流定无功功率交流故障恢复方法,其特征在于,所述根据换流母线电压和直流电流,对换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率允许范围的步骤之前,还包括:
获取所述直流电流和所述换流母线电压;基于以下公式获取所述换流器消耗无功功率:
<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>I</mi> <mi>d</mi> </msub> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>p</mi> </msub> <mfrac> <mrow> <mn>3</mn> <msqrt> <mn>5</mn> </msqrt> </mrow> <mi>&amp;pi;</mi> </mfrac> <msub> <mi>kU</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>N</mi> <mi>p</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3</mn> <msqrt> <mn>2</mn> </msqrt> </mrow> <mi>&amp;pi;</mi> </mfrac> <msub> <mi>kU</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;gamma;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3</mn> <msub> <mi>XI</mi> <mi>d</mi> </msub> </mrow> <mi>&amp;pi;</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow>
其中,QI表示所述换流器消耗无功功率,Id表示所述直流电流,Np表示极数,k表示换流变压器变比,Uac表示所述换流母线电压,γ表示逆变侧关断角,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗;
基于以下公式获取所述换流站无功补偿设备提供无功功率:
<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>B</mi> <mi>c</mi> </msub> <msubsup> <mi>U</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow>
其中,Qf表示所述换流站换流站无功补偿设备提供无功功率,Bc表示换流站无功补偿设备容纳。
3.根据权利要求2所述的高压直流定无功功率交流故障恢复方法,其特征在于,
所述直流电流的范围为0.1~1.0p.u.。
4.根据权利要求1所述的高压直流定无功功率交流故障恢复方法,其特征在于,在所述交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内选取出交换无功功率期望值,根据所述交换无功功率期望值,生成直流电流指令值的步骤包括:
根据交流系统短路比SCR、有效短路比ESCR或多馈入有效短路比MIESCR,在所述交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内确定所述交换无功功率期望值;
基于以下公式获取所述直流电流指令值:
<mrow> <msubsup> <mi>aI</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mn>4</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>bI</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>cI</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <mi>d</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow>
其中,
<mrow> <mi>b</mi> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>18</mn> <msqrt> <mn>2</mn> </msqrt> <msubsup> <mi>kN</mi> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mi>X</mi> <mi> </mi> <msub> <mi>cos&amp;gamma;</mi> <mi>min</mi> </msub> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> </mrow> <msup> <mi>&amp;pi;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
<mrow> <mi>c</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>18</mn> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>cos</mi> <mn>2</mn> </msup> <msub> <mi>&amp;gamma;</mi> <mi>min</mi> </msub> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>N</mi> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msup> <msubsup> <mi>U</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <msup> <mi>&amp;pi;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
<mrow> <mi>d</mi> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>B</mi> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msubsup> <mi>U</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mn>4</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>B</mi> <mi>c</mi> </msub> <msubsup> <mi>U</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>;</mo> </mrow>
Id_ref表示所述直流电流指令值,Np表示极数,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗,k表示换流变压器变比,γmin表示逆变侧最小关断角,Uac表示所述换流母线电压,Bc表示换流站无功补偿设备容纳,Qac_ref表示所述交换无功功率期望值。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的高压直流定无功功率交流故障恢复方法,其特征在于,
所述换流站为以下任意一种:高压直流换流站,特高压直流换流站,背靠背直流换流站。
6.一种高压直流定无功功率交流故障恢复装置,其特征在于,包括:
求差单元,用于根据换流母线电压和直流电流,对换流器消耗无功功率与换流站无功补偿设备提供无功功率求差,得到交流系统与换流站的交换无功功率允许范围;
处理单元,用于在所述交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内选取出交换无功功率期望值,根据所述交换无功功率期望值,生成直流电流指令值;
故障恢复单元,用于基于所述直流电流指令值,对所述换流站进行交流故障恢复。
7.根据权利要求6所述的高压直流定无功功率交流故障恢复装置,其特征在于,还包括:
采集单元,用于获取所述直流电流和所述换流母线电压;基于以下公式获取所述换流器消耗无功功率:
<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>I</mi> <mi>d</mi> </msub> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>p</mi> </msub> <mfrac> <mrow> <mn>3</mn> <msqrt> <mn>5</mn> </msqrt> </mrow> <mi>&amp;pi;</mi> </mfrac> <msub> <mi>kU</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>N</mi> <mi>p</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3</mn> <msqrt> <mn>2</mn> </msqrt> </mrow> <mi>&amp;pi;</mi> </mfrac> <msub> <mi>kU</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;gamma;</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3</mn> <msub> <mi>XI</mi> <mi>d</mi> </msub> </mrow> <mi>&amp;pi;</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow>
其中,QI表示所述换流器消耗无功功率,Id表示所述直流电流,Np表示极数,k表示换流变压器变比,Uac表示所述换流母线电压,γ表示逆变侧关断角,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗;
基于以下公式获取所述换流站无功补偿设备提供无功功率:
<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>B</mi> <mi>c</mi> </msub> <msubsup> <mi>U</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow>
其中,Qf表示所述换流站无功补偿设备提供无功功率,Bc表示无功补偿设备容纳。
8.根据权利要求6至7任意一项所述的高压直流定无功功率交流故障恢复装置,其特征在于,所述处理单元包括:
换流器无功指令模块,用于根据交流系统短路比SCR、有效短路比ESCR或多馈入有效短路比MIESCR,在所述交流系统与换流站的交换无功功率允许范围内确定所述交换无功功率期望值;
直流电流指令值生成模块,用于基于以下公式获取所述直流电流指令值:
<mrow> <msubsup> <mi>aI</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mn>4</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>bI</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>cI</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <mi>d</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow>
其中,
<mrow> <mi>b</mi> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mn>18</mn> <msqrt> <mn>2</mn> </msqrt> <msubsup> <mi>kN</mi> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mi>X</mi> <mi> </mi> <msub> <mi>cos&amp;gamma;</mi> <mi>min</mi> </msub> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> </mrow> <msup> <mi>&amp;pi;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
<mrow> <mi>c</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>18</mn> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>cos</mi> <mn>2</mn> </msup> <msub> <mi>&amp;gamma;</mi> <mi>min</mi> </msub> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>N</mi> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msup> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msup> <msubsup> <mi>U</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <msup> <mi>&amp;pi;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow> 2
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Id_ref表示所述直流电流指令值,Np表示极数,X表示换流变压器二次侧等值短路阻抗,k表示换流变压器变比,γmin表示逆变侧最小关断角,Uac表示所述换流母线电压,Bc表示换流站无功补偿设备容纳,Qac_ref表示所述交换无功功率期望值。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5中任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任意一项所述方法的步骤。
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