CN108599113B - 一种新能源孤岛过电压控制方法和换流站极控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法和换流站极控系统，换流站极控系统判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障，若交流线路发生的故障为三相短路故障，所述换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，直至公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值，则所述换流站极控系统停止向外环功率控制器和内环电流控制器下发清零指令。本发明提供的技术方案过程简单，易于实现，能够保证三相短路故障切除后换流站端口输出的电压快速控制到1.0pu左右，最终实现新能源机组的故障穿越和换流站输出电压的快速恢复。

Description

一种新能源孤岛过电压控制方法和换流站极控系统
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法和换流站极控系统。
背景技术
当新能源系统工作在孤岛运行的方式下，直接通过柔性直流输电系统送出时，新能源系统和换流站的接线方式如图1所示，其中，SM为子模块，Uc∟θc表示换流站端口输出的电压，Us∟θs表示公共连接点(Point Of Common Coupling，PCC)的电压，Uw∟θw表示新能源机组端口输出的电压，Ps和Qs为送入换流站的有功和无功功率，Zw∟α表示公共连接点到新能源机组的等效电抗，Larm为桥臂电抗。此时换流站需要采用无源控制的控制方式。如果新能源系统中的交流线路发生三相短路故障(三相短路故障位置如图2所示)，则交流线路发生三相短路故障后公共连接点的电压下降，此时新能源系统中的风电机组进入低电压穿越过程，新能源系统的功率降为0。此时，由于换流站的外环功率控制器和内环电流控制器均采用经典PI控制，积分器将在故障发生期间积累较大的积分数值。在短路故障消失后，换流站输出电压降重新建立，新能源功率恢复，同时由于PI环节中积分器历史值较大，因此会导致换流站端口出现过电压，从而引起新能源端口电压升高，严重情况下会导致新能源机组因过电压而脱网。现有的工程换流站连接新能源的规模较小，过电压问题不严重，当换流站连接大规模新能源机组时，过电压问题表现突出，现有技术匮乏针对此类问题的研究。
发明内容
为了克服上述现有技术中新能源孤岛过电压导致新能源脱网的不足，本发明提供一种基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法和换流站极控系统，首先换流站极控系统根据其所采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障；若交流线路发生的故障为三相短路故障，所述换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，直至公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值，则所述换流站极控系统停止向外环功率控制器和内环电流控制器下发清零指令，实现了新能源孤岛过电压控制，避免了新能源出现脱网的情况，可以经济高效的实现新能源机组的故障穿越。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法，包括：
换流站极控系统根据其所采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障；
若交流线路发生的故障为三相短路故障，所述换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，直至公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值，则所述换流站极控系统停止向外环功率控制器和内环电流控制器下发清零指令。
所述换流站极控系统根据其所采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障，包括：
若满足us＜us2和Ps＜Ps2，则交流线路发生的故障为三相短路故障；
其中，us表示换流站极控系统采集的公共连接点的电压，us2表示第二电压阈值，Ps表示换流站极控系统采集的公共连接点的功率，Ps2表示第二功率阈值。
所述外环功率控制器包括第一PI控制器和第二PI控制器；
所述内环电流控制器包括第三PI控制器和第四PI控制器；
所述换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，包括：
换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出d轴电流参考值和q轴电流参考值；
根据换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出的d轴电流参考值和q轴电流参考值确定换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出d轴电压参考值和q轴电压参考值；
根据换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值确定换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出d轴电压参考值和q轴电压参考值。
换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出的d轴电流参考值和q轴电流参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000031
其中，
Figure BDA0001603038630000032
表示换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure BDA0001603038630000033
表示换流站极控系统下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，kop1表示第一PI控制器的比例系数，kop2表示第二PI控制器的比例系数，usd表示公共连接点的d轴电压，usq表示共连接点的q轴电压，usdref表示公共连接点的d轴参考电压。
换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000034
其中，udPI表示换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，uqPI表示换流站极控系统下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，kip3表示第三PI控制器的比例系数，kip4表示第四PI控制器的比例系数，isd表示公共连接点的d轴电流，isq表示公共连接点的q轴电流。
换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000035
其中，Vdref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值，Vqref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的q轴电压参考值；ω1表示交流系统角频率；Leq表示等效电感，且
Figure BDA0001603038630000036
Larm表示桥臂等效电感，Lt表示变压器等效电感。
所述换流站极控系统停止向内环电流控制器下发清零指令之后，还包括：
根据公共连接点的d轴参考电压按下式确定内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的电压参考值：
Figure BDA0001603038630000041
其中，V′dref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的d轴电压参考值，V′qref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的q轴电压参考值；u′dPI表示换流站极控系统停止下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，
Figure BDA0001603038630000047
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，且
Figure BDA0001603038630000042
Figure BDA0001603038630000043
kii3表示第三PI控制器的积分系数，kii4表示第四PI控制器的积分系数；
Figure BDA0001603038630000044
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure BDA0001603038630000045
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，且
Figure BDA0001603038630000046
koi1表示第一PI控制器的积分系数；koi2表示第二PI控制器的积分系数。
另一方面，本发明还提供一种换流站极控系统，包括：
判断模块，用于根据采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障；
控制模块，用于在交流线路发生的故障为三相短路故障时，下发清零指令给外环功率控制器和内环电流控制器，并当公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值时，停止下发清零指令给外环功率控制器和内环电流控制器；
外环功率控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令时分别执行外环功率控制；
内环电流控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令时分别执行内环电流控制。。
所述判断模块具体用于：
若满足us＜us2和Ps＜Ps2，则交流线路发生的故障为三相短路故障；
其中，us表示换流站极控系统采集的公共连接点的电压，us2表示第二电压阈值，Ps表示换流站极控系统采集的公共连接点的功率，Ps2表示第二功率阈值。
所述外环功率控制器包括：
第一PI控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出d轴电流参考值；
第二PI控制器；用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出q轴电流参考值；
所述内环电流控制器包括：
第三PI控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出d轴电压参考值；
第四PI控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出q轴电压参考值。
换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出的d轴电流参考值和q轴电流参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000051
其中，
Figure BDA0001603038630000052
表示换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure BDA0001603038630000053
表示换流站极控系统下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，kop1表示第一PI控制器的比例系数，kop2表示第二PI控制器的比例系数，usd表示公共连接点的d轴电压，usq表示共连接点的q轴电压，usdref表示公共连接点的d轴参考电压。
换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000054
其中，udPI表示换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，uqPI表示换流站极控系统下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，kip3表示第三PI控制器的比例系数，kip4表示第四PI控制器的比例系数，isd表示公共连接点的d轴电流，isq表示公共连接点的q轴电流。
换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值：
Figure BDA0001603038630000055
其中，Vdref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值，Vqref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的q轴电压参考值；ω1表示交流系统角频率；Leq表示等效电感，且
Figure BDA0001603038630000056
Larm表示桥臂等效电感，Lt表示变压器等效电感。
所述装置还包括确定模块，所述确定模块用于根据公共连接点的d轴参考电压，并按下式确定内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的电压参考值：
Figure BDA0001603038630000061
其中，V′dref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的d轴电压参考值，V′qref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的q轴电压参考值；u′dPI表示换流站极控系统停止下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，
Figure BDA0001603038630000067
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，且
Figure BDA0001603038630000062
Figure BDA0001603038630000063
kii3表示第三PI控制器的积分系数，kii4表示第四PI控制器的积分系数；
Figure BDA0001603038630000064
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure BDA0001603038630000065
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，且
Figure BDA0001603038630000066
koi1表示第一PI控制器的积分系数；koi2表示第二PI控制器的积分系数。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法中，首先换流站极控系统根据其所采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障；若交流线路发生的故障为三相短路故障，所述换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，直至公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值，则所述换流站极控系统停止向外环功率控制器和内环电流控制器下发清零指令，实现了新能源孤岛过电压控制，避免换流站端口出现过电压的现象和新能源出现脱网的情况，可以经济高效的实现新能源机组的故障穿越；
本发明提供的换流站极控系统括判断模块、控制模块、外环功率控制器、内环电流控制器，判断模块，用于根据采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障；控制模块，用于若交流线路发生的故障为三相短路故障，所述换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，直至公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值，则所述换流站极控系统停止向外环功率控制器和内环电流控制器下发清零指令；外环功率控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令时分别执行外环功率控制；内环电流控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令时分别执行内环电流控制，实现了新能源孤岛过电压控制，避免换流站端口出现过电压的现象和新能源出现脱网的情况，可以经济高效的实现新能源机组的故障穿越；
本发明提供的技术方案过程简单，易于实现，能够保证三相短路故障切除后换流站端口输出的电压快速控制到1.0pu左右，最终实现新能源机组的故障穿越；
本发明提供的技术方案中，下发清零指令给外环功率控制器和内环电流控制器，使得外环功率控制器和内环电流控制器中的各个PI控制器中的积分环节清零，使得三相短路故障期间的积分量不会对三相短路故障清除后的新能源系统产生影响，其次通过外环功率控制器和内环电流控制器中的比例环节可以快速实现换流站输出电压追踪参考电压，实现换流站输出电压的快速恢复。
附图说明
图1是现有技术中新能源系统和换流站的接线方式示意图；
图2是现有技术中三相短路故障位置示意图；
图3是本发明实施例中基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法流程图；
图4是本发明实施例中外环功率控制器和内环电流控制器示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法，流程图如图3所示，具体过程包括：
S101：换流站极控系统根据其所采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障；
S102：若交流线路发生的故障为三相短路故障，所述换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，直至公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值，则所述换流站极控系统停止向外环功率控制器和内环电流控制器下发清零指令。
上述S102中，换流站极控系统根据采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障，具体过程如下：
若满足us＜us2和Ps＜Ps2，则交流线路发生的故障为三相短路故障；
其中，us表示换流站极控系统采集的公共连接点的电压，us2表示第二电压阈值，Ps表示换流站极控系统采集的公共连接点的功率，Ps2表示第二功率阈值。
如图4所示，PI1为外环功率控制器中的第一PI控制器，PI2为外环功率控制器中的第二PI控制器。PI3为内环电流控制器中的第三PI控制器，PI4为内环电流控制器中的第四PI控制器。
上S102中，换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，具体过程如下：
1)换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出d轴电流参考值和q轴电流参考值；
2)根据换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出的d轴电流参考值和q轴电流参考值确定换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出d轴电压参考值和q轴电压参考值；
3)根据换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值确定换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出d轴电压参考值和q轴电压参考值。
上述1)中，换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出的d轴电流参考值和q轴电流参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000081
其中，
Figure BDA0001603038630000082
表示换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure BDA0001603038630000083
表示换流站极控系统下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，kop1表示第一PI控制器的比例系数，kop2表示第二PI控制器的比例系数，usd表示公共连接点的d轴电压，usq表示共连接点的q轴电压，usdref表示公共连接点的d轴参考电压。
上述2)中，换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000091
其中，udPI表示换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，uqPI表示换流站极控系统下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，kip3表示第三PI控制器的比例系数，kip4表示第四PI控制器的比例系数，isd表示公共连接点的d轴电流，isq表示公共连接点的q轴电流。
上述3)中，换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器分别输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000092
其中，Vdref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值，Vqref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的q轴电压参考值；ω1表示交流系统角频率；Leq表示等效电感，且
Figure BDA0001603038630000093
Larm表示桥臂等效电感，Lt表示变压器等效电感。
上述S102中，内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的电压参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000094
其中，V′dref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的d轴电压参考值，V′qref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的q轴电压参考值；u′dPI表示换流站极控系统停止下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，
Figure BDA00016030386300000910
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，且
Figure BDA0001603038630000095
Figure BDA0001603038630000096
kii3表示第三PI控制器的积分系数，kii4表示第四PI控制器的积分系数；
Figure BDA0001603038630000097
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure BDA0001603038630000098
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，且
Figure BDA0001603038630000099
koi1表示第一PI控制器的积分系数；koi2表示第二PI控制器的积分系数。
上述确定的内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的电压参考值为进一步计算新能源孤岛控制后的公共连接点电压提供依据，新能源孤岛过电压控制后的公共连接点电压会随着内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的电压参考值的降低而降低，具体的新能源孤岛过电压控制后的公共连接点电压如下式：
Figure BDA0001603038630000101
其中，Usd表示新能源孤岛过电压控制后的公共连接点d轴电压，Usq表示新能源孤岛过电压控制后的公共连接点q轴电压；icd表示换流站端口输出的d轴电流，且icd＝isd；icq表示换流站端口输出的q轴电流，icq＝isq；Ucd表示换流站端口输出的d轴电压，且Ucd＝V′dref；Ucq表示换流站端口输出的q轴电压，且Ucq＝V′qref；Req表示的等效电阻，且
Figure BDA0001603038630000102
Rarm表示桥臂等效电感，Rt表示变压器等效电感。
上述新能源孤岛控制后的公共连接点电压的计算是为了与新能源过电压保护定值进行比较，以验证本发明实施例的控制效果，具体的验证过程为：当新能源孤岛控制后的公共连接点电压不超过新能源过电压保护定值时，表明本发明实施例提供的新能源孤岛过电压控制方法控制效果好。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种换流站极控系统，包括判断模块、控制模块和确定模块，下面分别对各个模块进行详细描述：
其中的判断模块，用于根据采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障；
其中的控制模块，用于若交流线路发生的故障为三相短路故障，下发清零指令使外环功率控制器和内环电流控制器执行外环功率和内环电流控制，直至采集的公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值，则停止下发清零指令给使外环功率控制器和内环电流控制器。
上述判断模块具体用于：
若同时满足us＜us2和Ps＜Ps2，则交流线路发生的故障为三相短路故障；
其中，us表示换流站极控系统采集的公共连接点的电压，us2表示第二电压阈值，Ps表示换流站极控系统采集的公共连接点的功率，Ps2表示第二功率阈值。
外环功率控制器包括：
第一PI控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出d轴电流参考值；
第二PI控制器；用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出q轴电流参考值；
内环电流控制器包括：
第三PI控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出d轴电压参考值；
第四PI控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出q轴电压参考值。
具体地，换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出的d轴电流参考值和q轴电流参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000111
其中，
Figure BDA0001603038630000112
表示换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure BDA0001603038630000113
表示换流站极控系统下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，kop1表示第一PI控制器的比例系数，kop2表示第二PI控制器的比例系数，usd表示公共连接点的d轴电压，usq表示共连接点的q轴电压，usdref表示公共连接点的d轴参考电压。
换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值如下式：
Figure BDA0001603038630000114
其中，udPI表示换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，uqPI表示换流站极控系统下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，kip3表示第三PI控制器的比例系数，kip4表示第四PI控制器的比例系数，isd表示公共连接点的d轴电流，isq表示公共连接点的q轴电流。
换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值：
Figure BDA0001603038630000121
其中，Vdref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值，Vqref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的q轴电压参考值；ω1表示交流系统角频率；Leq表示等效电感，且
Figure BDA0001603038630000122
Larm表示桥臂等效电感，Lt表示变压器等效电感。
本发明实施例提供的装置还包括确定模块，确定模块用于根据公共连接点的d轴参考电压，并按下式确定内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的电压参考值：
Figure BDA0001603038630000123
其中，V′dref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的d轴电压参考值，V′qref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的q轴电压参考值；u′dPI表示换流站极控系统停止下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，
Figure BDA0001603038630000124
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，且
Figure BDA0001603038630000125
Figure BDA0001603038630000126
kii3表示第三PI控制器的积分系数，kii4表示第四PI控制器的积分系数；
Figure BDA0001603038630000127
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure BDA0001603038630000128
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，且
Figure BDA0001603038630000129
koi1表示第一PI控制器的积分系数；koi2表示第二PI控制器的积分系数。
上述确定模块确定的的内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的电压参考值为进一步确定新能源孤岛控制后的公共连接点电压提供依据，具体的新能源孤岛过电压控制后的公共连接点电压如下式：
Figure BDA00016030386300001210
其中，Usd表示新能源孤岛过电压控制后的公共连接点d轴电压，Usq表示新能源孤岛过电压控制后的公共连接点q轴电压；icd表示换流站端口输出的d轴电流，且icd＝isd；icq表示换流站端口输出的q轴电流，icq＝isq；Ucd表示换流站端口输出的d轴电压，且Ucd＝V′dref；Ucq表示换流站端口输出的q轴电压，且Ucq＝V′qref；Req表示的等效电阻，且
Figure BDA0001603038630000131
Rarm表示桥臂等效电感，Rt表示变压器等效电感。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法，其特征在于，包括：
换流站极控系统根据其所采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障；
若交流线路发生的故障为三相短路故障，所述换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，直至公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值，则所述换流站极控系统停止向外环功率控制器和内环电流控制器下发清零指令；
所述外环功率控制器包括第一PI控制器和第二PI控制器；
所述内环电流控制器包括第三PI控制器和第四PI控制器；
所述换流站极控系统下发清零指令使换流站极控系统中的外环功率控制器和内环电流控制器分别执行外环功率控制和内环电流控制，包括：
换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出d轴电流参考值和q轴电流参考值；
根据换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出的d轴电流参考值和q轴电流参考值确定换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出d轴电压参考值和q轴电压参考值；
根据换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值确定换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出d轴电压参考值和q轴电压参考值；换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器分别输出的d轴电流参考值和q轴电流参考值如下式：
Figure FDA0003765307230000011
其中，
Figure FDA0003765307230000012
表示换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure FDA0003765307230000013
表示换流站极控系统下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，kop1表示第一PI控制器的比例系数，kop2表示第二PI控制器的比例系数，usd表示公共连接点的d轴电压，usq表示共连接点的q轴电压，usdref表示公共连接点的d轴参考电压；换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器分别输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值如下式：
Figure FDA0003765307230000021
其中，udPI表示换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，uqPI表示换流站极控系统下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，kip3表示第三PI控制器的比例系数，kip4表示第四PI控制器的比例系数，isd表示公共连接点的d轴电流，isq表示公共连接点的q轴电流。
2.根据权利要求1所述的基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法，其特征在于，所述换流站极控系统根据其所采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障，包括：
若满足us＜us2和Ps＜Ps2，则交流线路发生的故障为三相短路故障；
其中，us表示换流站极控系统采集的公共连接点的电压，us2表示第二电压阈值，Ps表示换流站极控系统采集的公共连接点的功率，Ps2表示第二功率阈值。
3.根据权利要求1所述的基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法，其特征在于，换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值如下式：
Figure FDA0003765307230000022
其中，Vdref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值，Vqref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的q轴电压参考值；ω1表示交流系统角频率；Leq表示等效电感，且
Figure FDA0003765307230000023
Larm表示桥臂等效电感，Lt表示变压器等效电感。
4.根据权利要求3所述的基于公共连接点电压的新能源孤岛过电压控制方法，其特征在于，所述换流站极控系统停止向内环电流控制器下发清零指令之后，还包括：
根据公共连接点的d轴参考电压按下式确定内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的电压参考值：
Figure FDA0003765307230000031
其中，V′dref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的d轴电压参考值，V′qref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的q轴电压参考值；u′dPI表示换流站极控系统停止下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，u′qPI表示换流站极控系统停止下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，且
Figure FDA0003765307230000032
kii3表示第三PI控制器的积分系数，kii4表示第四PI控制器的积分系数；
Figure FDA0003765307230000033
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure FDA0003765307230000034
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，且
Figure FDA0003765307230000035
koi1表示第一PI控制器的积分系数；koi2表示第二PI控制器的积分系数。
5.一种换流站极控系统，其特征在于，包括：
判断模块，用于根据采集的公共连接点的电压和功率判断新能源系统中的交流线路发生的故障是否为三相短路故障；
控制模块，用于在交流线路发生的故障为三相短路故障时，下发清零指令给外环功率控制器和内环电流控制器，并当公共连接点的电压和功率大于第一电压阈值和第一功率阈值时，停止下发清零指令给外环功率控制器和内环电流控制器；
外环功率控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令时分别执行外环功率控制；
内环电流控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令时分别执行内环电流控制；
所述外环功率控制器包括：
第一PI控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出d轴电流参考值；
第二PI控制器；用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出q轴电流参考值；
所述内环电流控制器包括：
第三PI控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出d轴电压参考值；
第四PI控制器，用于在接收清零指令和停止接收清零指令后输出q轴电压参考值；
换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器和第二PI控制器输出的d轴电流参考值和q轴电流参考值如下式：
Figure FDA0003765307230000041
其中，
Figure FDA0003765307230000042
表示换流站极控系统下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure FDA0003765307230000043
表示换流站极控系统下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，kop1表示第一PI控制器的比例系数，kop2表示第二PI控制器的比例系数，usd表示公共连接点的d轴电压，usq表示共连接点的q轴电压，usdref表示公共连接点的d轴参考电压；
换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器和第四PI控制器输出的d轴电压参考值和q轴电压参考值如下式：
Figure FDA0003765307230000044
其中，udPI表示换流站极控系统下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，uqPI表示换流站极控系统下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，kip3表示第三PI控制器的比例系数，kip4表示第四PI控制器的比例系数，isd表示公共连接点的d轴电流，isq表示公共连接点的q轴电流；
换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值和q 轴电压参考值：
Figure FDA0003765307230000051
其中，Vdref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的d轴电压参考值，Vqref表示换流站极控系统下发清零指令后内环电流控制器输出的q轴电压参考值；ω1表示交流系统角频率；Leq表示等效电感，且
Figure FDA0003765307230000052
Larm表示桥臂等效电感，Lt表示变压器等效电感。
6.根据权利要求5所述的换流站极控系统，其特征在于，所述判断模块具体用于：
若满足us＜us2和Ps＜Ps2，则交流线路发生的故障为三相短路故障；
其中，us表示换流站极控系统采集的公共连接点的电压，us2表示第二电压阈值，Ps表示换流站极控系统采集的公共连接点的功率，Ps2表示第二功率阈值。
7.根据权利要求5所述的换流站极控系统，其特征在于，所述系统 还包括确定模块，所述确定模块用于根据公共连接点的d轴参考电压，并按下式确定内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的电压参考值：
Figure FDA0003765307230000053
其中，V′dref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的d轴电压参考值，V′qref表示内环电流控制器输出的三相短路故障消除后的q轴电压参考值；u′dPI表示换流站极控系统停止下发清零指令后第三PI控制器输出的d轴电压参考值，u′qPI表示换流站极控系统停止下发清零指令后第四PI控制器输出的q轴电压参考值，且
Figure FDA0003765307230000054
kii3表示第三PI控制器的积分系数，kii4表示第四PI控制器的积分系数；
Figure FDA0003765307230000055
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第一PI控制器输出的d轴电流参考值，
Figure FDA0003765307230000056
表示换流站极控系统停止下发清零指令后第二PI控制器输出的q轴电流参考值，且
Figure FDA0003765307230000061
koi1表示第一PI控制器的积分系数；koi2表示第二PI控制器的积分系数。
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