CN109120000B - 一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利公开了一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法，方法包括如下步骤：第一步，采样模块用于在每个控制周期测量柔性直流输电系统的电学数据，对柔性直流输电系统的电学数据进行处理，得到柔性直流输电系统电学参数，将柔性直流输电系统的电学参数发送给第一控制模块，产生前馈控制链路延时T1；第二步，第一控制模块根据柔性直流输电系统的电学参数，得到第一控制参数，在第一控制模块中完成控制算法以及前馈算法，产生前馈控制链路延时T4；第三步，第一控制模块将计算结果发送给脉冲分配模块，得到控制信号，控制信号控制各个功率模块，各个功率模块执行开关操作，产生前馈控制链路延时T5；前馈链路延时T＝T1+T4+T5。

Description

一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法
技术领域
本发明涉及电力系统高频谐振稳定性技术领域，尤其涉及一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法。
背景技术
我国水能资源主要集中在西南地区，东部地区用电负荷相对集中。实施远距离、大容量“西电东送”是我国优化资源配置、解决能源与电力负荷逆向分布的客观要求，也是将西部欠发达地区的资源优势变为经济优势，促进东西部地区经济共同发展的重要措施。直流输电采用电力电子变换技术，将送端的清洁水电转换为高压直流电通过远距离架空线路输送至受端负荷中心，输电效率高、节省成本与输电走廊，已成为“西电东送”的主要方式。
柔性直流输电是基于电压源型换流器的新一代直流输电技术，在新能源消纳、经济性、灵活性和可靠性等方面具有显著优势，近年来得到了飞速发展。但是，随着柔性直流输电容量的不断增加、大功率电力电子设备在电网中的规模化应用，柔性直流输电存在与接入电网产生高频谐振的风险，影响电网安全稳定与电力设备安全。
图3为柔性直流系统接入电网示意图。柔性直流输电系统与送端电网或受端电网阻抗匹配失当时，可能产生高频谐振，威胁电力系统和柔性直流的安全稳定运行。
限制电网阻抗、优化柔性直流阻抗、增加辅助设备是三类谐波谐振抑制方案。
(1)电网阻抗与运行方式、负载、潮流等因素有关，其阻抗幅值、相位均可能大范围变化，因运行方式安排与多个因素有关、且雷击等交流故障也可能导致运行方式的强迫变化，限制运行方式避免谐波谐振的方案很难作为长期方案执行。
(2)增加辅助设备会带来额外的成本，且目前未见公开的辅助设备设计方法。
(3)有学者指出，通过优化控制策略，能在一定程度上减小谐波谐振风险，目前已公开的分析表明：相比直接前馈、前馈回路中增加低通滤波器有利于降低谐振风险。尽管如此，在长控制链路延时特征下，增加低通滤波器并不能完全规避高频谐振风险、且前馈中增加低通滤波器会降低柔性直流在电网交流故障时的暂态响应。
根据功能划分，典型高压柔性直流输电控制系统可分为站控、极控、阀控、脉冲分配单元，以及各功率模块的控制环节。各层主要功能如下：
站控：负责确定有功无功指令。
极控：负责有功、无功、直流电压等电量的控制及各种附加控制。
阀控：负责控制功率模块的电压平衡，并执行极控下发的控制调制波。
如图1所示，在该框架中，柔性直流系统控制链路延时包括以下部分：
(1)采样及采样量传输，延时T1，包括高低压传变、低通滤波器、模数转换。
(2)极控完成控制算法，延时T2。
(3)极控将控制计算结果传递给阀控，延时T3。
(4)阀控完成控制算法(包括功率模块电压排序等)，延时T4。
(5)阀控计算结果传递给脉冲分配屏、脉冲分配屏将开关指令下达给各功率模块、功率模块执行开关操作，延时T5。
本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：主控制回路控制链路延时＝T1+T2+T3+T4+T5，通常该数值达到数百μs，制约着柔性直流控制性能及阻抗优化范围，仍存在问题有待改进。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法，实现减小控制链路延时，优化柔性直流阻抗，降低高频谐振风险目的。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法，所述方法包括如下步骤：
第一步，采样模块用于在每个控制周期测量柔性直流输电系统的电学数据，对柔性直流输电系统的电学数据进行处理，得到柔性直流输电系统电学参数，将柔性直流输电系统的电学参数发送给第一控制模块，产生前馈控制链路延时 T1；
第二步，所述第一控制模块根据柔性直流输电系统的电学参数，得到第一控制参数，在所述第一控制模块中完成控制算法以及前馈算法，产生前馈控制链路延时T4；
第三步，所述第一控制模块将计算结果发送给脉冲分配模块，得到控制信号，所述控制信号控制各个功率模块，所述各个功率模块执行开关操作，产生前馈控制链路延时T5；
所述前馈链路延时T＝T1+T4+T5。
优选地，所述第一控制模块为阀控系统。
优选地，所述脉冲分配模块包括脉冲分配屏，所述脉冲分配屏将开关指令下达给各个功率模块。
优选地，采样模块包括低通滤波器、高低压传变以及模数转换。
优选地，所述采样模块将处理后的电学参数发送给第二控制模块，所述第二控制模块完成除前馈外的其他控制算法，产生链路延时T2；
将所述第二控制模块处理后的电学参数发送给第一控制模块，产生链路延时T3。
优选地，所述第二控制模块为极控系统。
优选地，所述柔性直流输电系统中还包括站控系统。
与现有技术相比，本发明公开的种在柔性直流系统中降低链路延时的方法，所述方法包括如下步骤：
第一步，采样模块用于在每个控制周期测量柔性直流输电系统的电学数据，对柔性直流输电系统的电学数据进行处理，得到柔性直流输电系统电学参数，将柔性直流输电系统的电学参数发送给第一控制模块，产生前馈控制链路延时 T1；
第二步，所述第一控制模块根据柔性直流输电系统的电学参数，得到第一控制参数，在所述第一控制模块中完成控制算法以及前馈算法，产生前馈控制链路延时T4；
第三步，所述第一控制模块将计算结果发送给脉冲分配模块，得到控制信号，所述控制信号控制各个功率模块，所述各个功率模块执行开关操作，产生前馈控制链路延时T5；
所述前馈链路延时T＝T1+T4+T5。
采样模块将得到的电学数据进行处理得到电学参数，产生前馈链路延时T1；采样模块将电学参数发送给阀控系统，阀控系统完成控制算法以及前馈算法，产生前馈链路延时T4；阀控将计算结果发送给脉冲分配屏，脉冲分配屏将开关指令下达给各个功率模块，各个功率模块执行开关操作，产生前馈链路延时T5。整个输电系统的前馈链路延时T＝T1+T4+T5，由于高压柔性直流输电系统的复杂性，控制算法不宜在单一控制器中完成。考虑到极控、阀控可能由不同厂家生产，目前国内外高压直流输电系统均采用类似的分层控制。经分析，就高频谐振问题而言，前馈控制对控制延时最为敏感，降低前馈链路延时能降低高频谐振风险。因此在主控制延时不变的情况系下，单独优化前馈控制链路延时更好。而且相比其他控制，前馈控制涉及的算法简单、占用计算资源少，在阀控中执行可行性强。
附图说明
图1是原来控制链路延时的流程示意图；
图2是本发明中的控制链路延时的流程示意图；
图3是柔性直流输电系统接入电网示意图。
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作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。
一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法，所述方法包括如下步骤：
第一步，采样模块用于在每个控制周期测量柔性直流输电系统的电学数据，对柔性直流输电系统的电学数据进行处理，得到柔性直流输电系统电学参数，将柔性直流输电系统的电学参数发送给第一控制模块，产生前馈控制链路延时 T1；
第二步，所述第一控制模块根据柔性直流输电系统的电学参数，得到第一控制参数，在所述第一控制模块中完成控制算法以及前馈算法，产生前馈控制链路延时T4；
第三步，所述第一控制模块将计算结果发送给脉冲分配模块，得到控制信号，所述控制信号控制各个功率模块，所述各个功率模块执行开关操作，产生前馈控制链路延时T5；
所述前馈链路延时T＝T1+T4+T5。
采样模块包括低通滤波器、高低压传变以及模数转换，第一控制模块为阀控系统，脉冲分配模块包括脉冲分配屏，所述脉冲分配屏将开关指令下达给各个功率模块。
电流内环等控制环链路延时步骤包括：
第一步，采样模块用于在每个控制周期测量柔性直流输电系统的电学数据，对柔性直流输电系统的电学数据进行处理，得到柔性直流输电系统电学参数，将柔性直流输电系统的电学参数发送给第一控制模块，产生前馈控制链路延时 T1；
第二步，采样模块将处理后的电学参数发送给第二控制模块，第二控制模块完成除前馈外的其他控制算法，产生链路延时T2；
第三步，将第二控制模块处理后的电学参数发送给阀控系统，产生链路延时T3；
第四步，阀控系统完成阀级控制以及前馈算法，产生链路延时T4；
第五步，阀控系统将指令传输至功率模块，功率模块执行，产生链路延时 T5。
电流内环等控制环链路延时为T1+T2+T3+T4+T5。
第二控制模块为极控系统。
采样模块将得到的电学数据进行处理得到电学参数，产生前馈链路延时T1；采样模块将电学参数发送给阀控系统，阀控系统完成控制算法以及前馈算法，产生前馈链路延时T4；阀控将计算结果发送给脉冲分配屏，脉冲分配屏将开关指令下达给各个功率模块，各个功率模块执行开关操作，产生前馈链路延时T5。整个输电系统的前馈链路延时T＝T1+T4+T5。
电流内环等控制环链路延时不变为T1+T2+T3+T4+T5，但前馈链路延时变为 T1+T4+T5，前馈链路延时大幅度降低。
由于高压柔性直流输电系统的复杂性，控制算法不宜在单一控制器中完成。考虑到极控、阀控可能由不同厂家生产，目前国内外高压直流输电系统均采用类似的分层控制。
就高频谐振问题而言，前馈控制对控制延时最为敏感，降低前馈链路延时能降低高频谐振风险。因此在主控制延时不变的情况系下，单独优化前馈控制链路延时更好。而且相比其他控制，前馈控制涉及的算法简单、占用计算资源少，在阀控中执行可行性强。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
第一步，采样模块用于在每个控制周期测量柔性直流输电系统的电学数据，对柔性直流输电系统的电学数据进行处理，得到柔性直流输电系统电学参数，将柔性直流输电系统的电学参数发送给第一控制模块，产生前馈控制链路延时T1；
第二步，所述第一控制模块根据柔性直流输电系统的电学参数，得到第一控制参数，在所述第一控制模块中完成控制算法以及前馈算法，产生前馈控制链路延时T4；
第三步，所述第一控制模块将计算结果发送给脉冲分配模块，得到控制信号，所述控制信号控制各个功率模块，所述各个功率模块执行开关操作，产生前馈控制链路延时T5；
前馈链路延时T=T1+T4+T5；
其中，所述采样模块包括低通滤波器、高低压传变以及模数转换，所述第一控制模块为阀控系统，所述脉冲分配模块包括脉冲分配屏，所述脉冲分配屏将开关指令下达给各个功率模块。
2.如权利要求1所述的一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法，其特征在于，所述采样模块将处理后的电学参数发送给第二控制模块，所述第二控制模块完成除前馈外的其他控制算法，产生链路延时T2；
将所述第二控制模块处理后的电学参数发送给第一控制模块，产生链路延时T3。
3.如权利要求2所述的一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法，其特征在于，所述第二控制模块为极控系统。
4.如权利要求1所述的一种在柔性直流系统中降低链路延时的方法，其特征在于，所述柔性直流输电系统中还包括站控系统。
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