CN108462199B - 一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法 - Google Patents

一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108462199B
CN108462199B CN201810079107.8A CN201810079107A CN108462199B CN 108462199 B CN108462199 B CN 108462199B CN 201810079107 A CN201810079107 A CN 201810079107A CN 108462199 B CN108462199 B CN 108462199B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
voltage
alternating
positive sequence
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810079107.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108462199A (zh
Inventor
行登江
吴金龙
王先为
李道洋
刘永慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
State Grid Jibei Electric Power Co Ltd
Xian XJ Power Electronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
State Grid Jibei Electric Power Co Ltd
Xian XJ Power Electronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xuji Group Co Ltd, XJ Electric Co Ltd, State Grid Jibei Electric Power Co Ltd, Xian XJ Power Electronics Technology Co Ltd filed Critical Xuji Group Co Ltd
Priority to CN201810079107.8A priority Critical patent/CN108462199B/zh
Publication of CN108462199A publication Critical patent/CN108462199A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108462199B publication Critical patent/CN108462199B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/06—Details with automatic reconnection
    • H02H3/066—Reconnection being a consequence of eliminating the fault which caused disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/261—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
    • H02H7/262—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations involving transmissions of switching or blocking orders
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network

Abstract

本发明涉及一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法，在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。本发明能够提高故障穿越能力，为系统安全稳定提供良好的运行环境。而且，在进行故障恢复时，使电压外环的指令值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压，保证了交流电压平稳上升，防止超调过大的情况出现，保证了系统的稳定性和安全性，有效避免了风机脱网。

Description

一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法
技术领域
本发明属于电力系统故障保护技术领域，具体涉及一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法。
背景技术
随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术以其可以独立控制有功和无功功率、能够向无源负荷供电、谐波含量低等优点，日益受到重视。当柔性直流输电系统交流侧发生暂时性故障时，希望能够通过控制策略切换实现故障穿越，保证故障清除后系统能够快速恢复运行。
2015年6月第35卷第6期《电力自动化设备》公开了作者为贺超、王冕、陈国柱的《基于下垂控制的孤岛检测方法及其改进策略》，在该文中公开了并网逆变器下垂控制原理，等效为如图1所示的孤岛换流站常规控制原理框图。由电网电压经过下垂控制得到参考电压，控制器采用双闭环控制，外环为定交流电压控制环，内环为电流环。在这里，电流内环采用基于正负序分离的控制。
当孤岛换流站发生故障时，将影响到输电网络的安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法，用以解决现有技术中孤岛换流站发生交流故障时导致系统不稳定的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供了一种孤岛换流站交流故障穿越方法，包括如下方法方案：
方法方案一，包括如下步骤：
在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；
根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。
方法方案二，在方法方案一的基础上，根据下式由交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值：
Figure GDA0001852959420000021
其中，Iq为正序无功电流指令值，σ为无功电流计算系数，u为交流电压幅值，uref1为交流电压低限值，Id为正序有功电流指令值。
方法方案三，在方法方案一的基础上，当交流电压大于交流电压低限值时，判断系统交流侧故障清除。
方法方案四，在方法方案一的基础上，电流内环的负序分量控制环的指令值不变。
方法方案五，在方法方案三的基础上，判断系统交流侧故障清除后，投入电压外环；使电压外环的指令值由交流电压值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压。
方法方案六，在方法方案一的基础上，所述电压外环采用VF下垂控制。
本发明还提供了一种孤岛换流站，包括如下换流站方案：
换流站方案一，包括控制器，所述控制器用于执行指令实现如下方法：
在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；
根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。
换流站方案二，在换流站方案一的基础上，根据下式由交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值：
Figure GDA0001852959420000022
其中，Iq为正序无功电流指令值，σ为无功电流计算系数，u为交流电压幅值，uref1为交流电压低限值，Id为正序有功电流指令值。
换流站方案三，在换流站方案一的基础上，当交流电压大于交流电压低限值时，判断系统交流侧故障清除。
换流站方案四，在换流站方案一的基础上，电流内环的负序分量控制环的指令值不变。
换流站方案五，在换流站方案三的基础上，判断系统交流侧故障清除后，投入电压外环；使电压外环的指令值由交流电压值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压。
换流站方案六，在换流站方案一的基础上，所述电压外环采用VF下垂控制。
本发明的有益效果：
本发明的孤岛换流站及其交流故障穿越方法，在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制。该方法能够提高故障穿越能力，为系统安全稳定提供良好的运行环境。
进一步地，在进行故障恢复时，将电压外环的指令值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压，保证了交流电压平稳上升，防止超调过大的情况出现，保证了系统的稳定性和安全性，有效避免了风机脱网。
附图说明
图1是孤岛换流站常规控制原理框图；
图2是本发明的孤岛换流站故障穿越方法控制框图；
图3是电流内环的正序分量控制环的控制原理框图；
图4是电流内环的负序分量控制环的控制原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
柔性直流输电系统孤岛换流站由于不与交流电网相连，因此需要柔性直流输电系统孤岛换流站作为交流电压源，提供稳定的交流电压。
为实现交流电压的稳定控制，柔性直流换流站采用双闭环控制方法，如图1所示，外环为定交流电压控制环，内环为电流环。同时，为了提高系统的稳定性，电压外环采用VF下垂控制，在电压幅值的获取上加入了无功与幅值的下垂特性，即QU下垂控制方法，在电压频率的获取上加入了有功与频率的下垂特性，即PF下垂控制；电流内环采用基于正负序分离的控制。其中，电流内环的正序、负序分量控制环的控制原理框图分别如图3、4所示。
为了清除系统交流侧故障，本发明提供了一种孤岛换流站，该孤岛换流站包括控制器，控制器中存储有软件，该软件用于实现下面介绍的孤岛换流站交流故障穿越方法。
为了实现该方法，设计了如图2所示的控制框图，具体步骤如下：
1、在系统交流侧发生故障时，切除电压外环，切换至故障控制。
2、为保证在电压跌落程度较小的情况下，系统能够持续传输功率，避免功率过剩造成交流过压而导致风机脱网，根据交流电压幅值和交流电压幅值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制，即：
Figure GDA0001852959420000041
其中，Iq为正序无功电流指令值，σ为无功电流计算系数，u为交流电压幅值，uref1为交流电压低限值，Id为正序有功电流指令值。
3、当交流电压高于交流电压低限值uref1时，认为故障被清除，不再执行上述计算方法。
4、为了实现故障恢复，需重新投入电压外环。但是，为了防止交流电压超调过大，不直接接入原来的电压外环，而是切换至故障恢复控制。该故障恢复控制的思想为使电压外环的指令值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压，即：
1)在交流电压未恢复至额定电压值时，此时仍处于交流电压受控上升阶段，对交流电压指令上升率进行限幅，保证交流电压平稳上升，防止出现超调过大，产生过压，导致风机脱网；
2)在交流电压恢复至额定电压值时，系统已从故障状态恢复至稳定运行状态，则可以重新将其重新切换至原常规控制进行控制，即如图1所示的控制。
至此，即可实现对柔性直流输电系统孤岛换流站交流故障穿越。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种孤岛换流站交流故障穿越方法，其特征在于，包括如下步骤：
在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；
根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制；
当交流电压大于交流电压低限值时，判断系统交流侧故障清除；
判断系统交流侧故障清除后，投入电压外环；使电压外环的指令值由交流电压值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压；
根据下式由交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值：
Figure FDA0002486900640000011
其中，Iq为正序无功电流指令值，σ为无功电流计算系数，u为交流电压幅值，uref1为交流电压低限值，Id为正序有功电流指令值。
2.根据权利要求1所述的孤岛换流站交流故障穿越方法，其特征在于，电流内环的负序分量控制环的指令值不变。
3.根据权利要求1所述的孤岛换流站交流故障穿越方法，其特征在于，所述电压外环采用VF下垂控制。
4.一种孤岛换流站，其特征在于，包括控制器，所述控制器用于执行指令实现如下方法：
在系统交流侧发生故障时，切除电压外环；
根据交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值，进行电流内环控制；
当交流电压大于交流电压低限值时，判断系统交流侧故障清除；
判断系统交流侧故障清除后，投入电压外环；使电压外环的指令值由交流电压值逐渐上升至额定电压并保持为额定电压；
根据下式由交流电压幅值和交流电压低限值，计算得到电流内环的正序分量控制环的正序无功电流指令值和正序有功电流指令值：
Figure FDA0002486900640000021
其中，Iq为正序无功电流指令值，σ为无功电流计算系数，u为交流电压幅值，uref1为交流电压低限值，Id为正序有功电流指令值。
5.根据权利要求4所述的孤岛换流站，其特征在于，电流内环的负序分量控制环的指令值不变。
6.根据权利要求4所述的孤岛换流站，其特征在于，所述电压外环采用VF下垂控制。
CN201810079107.8A 2018-01-26 2018-01-26 一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法 Active CN108462199B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810079107.8A CN108462199B (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810079107.8A CN108462199B (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108462199A CN108462199A (zh) 2018-08-28
CN108462199B true CN108462199B (zh) 2020-08-25

Family

ID=63239128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810079107.8A Active CN108462199B (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108462199B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110620395B (zh) * 2019-08-29 2022-03-04 中国电力科学研究院有限公司 一种确定混合直流输电系统送端交流故障后直流电流断续时间的方法和系统
CN111509765A (zh) * 2020-01-08 2020-08-07 中国石油大学(华东) 一种单极闭锁故障场景下真双极柔直孤岛系统故障穿越控制策略
CN111669069A (zh) * 2020-06-02 2020-09-15 国网山西省电力公司电力科学研究院 带中点电位波动抑制的交直流母线接口变换器控制方法
CN114336723B (zh) * 2020-09-29 2024-02-02 南京南瑞继保电气有限公司 柔性直流输电系统换流器孤岛故障穿越控制方法及装置
MX2023007693A (es) * 2021-01-19 2023-07-12 Nr Electric Co Ltd Metodo y sistema de control para el funcionamiento en isla de un sistema de transmision vsc-hvdc.
CN113824162B (zh) * 2021-09-22 2023-09-26 湖南大学 一种孤岛交直流混合微电网交流故障协同穿越控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103972904A (zh) * 2014-04-28 2014-08-06 上海电力学院 一种光伏发电系统对称跌落低电压穿越无功控制方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103972904A (zh) * 2014-04-28 2014-08-06 上海电力学院 一种光伏发电系统对称跌落低电压穿越无功控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108462199A (zh) 2018-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108462199B (zh) 一种孤岛换流站及其交流故障穿越方法
EP3796507A1 (en) Direct-current bus voltage reference value adjustment method and apparatus, and photovoltaic grid-connected inverter
CN110350506B (zh) 直流风电机组、中压直流直接并网系统及控制与保护系统
CN109347144B (zh) 一种风电柔性直流送出系统的低电压穿越方法
CN106786737B (zh) 一种针对集散式光伏发电系统的低电压穿越控制方法
CN109390963B (zh) 一种电压源换流器的直流电压预设控制方法及应用
CN105048488A (zh) 一种柔性直流网络直流短路故障穿越方法
CN111934330B (zh) 海上风电经柔直并网系统交流故障下的主动能量控制方法
CN112366745A (zh) 一种集中式模块化DC Chopper拓扑及控制方法
CN103904678B (zh) 高压直流输电分段变速率低压限流单元的控制方法
CN111654051B (zh) 一种适用于混合型mmc的直流故障穿越控制方法
CN104201683B (zh) 一种柔性直流输电系统联结变压器分接头调节方法
CN115224717A (zh) 一种新能源孤岛电网送出系统的送端交流故障穿越方法
KR101705467B1 (ko) 풍력발전기용 직접전력제어 방법
CN106992554A (zh) 一种优化器控制方法、协调控制方法、装置和系统
CN106918759B (zh) 一种mmc直流短路故障检测方法及装置
CN109802425B (zh) 一种柔直电网无源送出系统故障穿越的方法和装置
CN113013917B (zh) 用于电力电子变流器的混合型相位同步控制器及控制方法
CN111953012B (zh) 一种用于抑制交直流暂时过电压的方法及系统
CN115693747A (zh) 一种多端直流输电系统逆变侧交流故障穿越控制方法
CN113872243A (zh) 一种风电低频送出系统的交流故障穿越方法
CN108933434B (zh) 一种柔性直流输电换流站故障限流保护系统及方法
Selvi et al. A Power Quality Improvement for Microgrid Inverter Operated In Grid Connected and Grid Disconnected Modes
CN113612222B (zh) 混合直流输电系统的故障穿越控制方法
CN109546665B (zh) 一种基于模式切换的下垂控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant