CN110391668B - 考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，步骤如下：S1.通过d轴电流参考值、q轴电流参考值，求取dq轴电流参考值；S2.判断调制比是否在限定范围内，若在限定范围内，执行步骤S3；否则，执行步骤S5；S3.判断d轴电流参考值、q轴电流参考值及dq轴电流参考值是否超过规定限值，若是，执行步骤S4；否则，执行步骤S6；S4.启动升高阀侧电压的分接头调节指令；S5.采用定调制比法调节分接头；S6.不调整分接头。本发明在换流变阀侧电压较低，而调制比又属于限定范围，现有定调制比法无法适用时，矢量控制的dq轴电流受限，公开一种分接头调节方法，保证功率的有效传输，改善直流控制系统性能。

Description

考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法
技术领域
本发明涉及柔性直流输电系统换流变压器的控制技术领域，更具体地，涉及一种考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法。
背景技术
柔性直流输电是一种以可控关断器件和脉宽调制技术为基础的电压源换流器型高压直流输电，通过调节换流器出口电压的幅值和相角，实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。由此可知，电压调制是影响柔性直流系统输电能力和换流站整体效益的重要因素，而动态调节换流变的分接头位置的方法，影响系统电压和调制比，也属于柔性直流输电工程中需要解决的重要技术问题。
现有的换流变分接头调节技术主要是采用定调制比的方式，即通过监测调制比是否在限定的范围内(通常为0.75～0.95)，如果高于限值则启动降低阀侧电压的分接头调节指令，如果低于限值则启动升高阀侧电压的分接头调节指令，直到将调制比调整到限定范围内，现有调节方式虽保证了换流器的正常运行，降低了电压的谐波畸变率。当换流变阀侧交流电压处于较低水平，导致电流受限，而系统又要求必须保证同样的功率输出时，但此时调制比又在限定的范围内，定调制比调节分接头的方法不适用于该情况，无法启动换流变分接头的调节，矢量控制的dq轴电流受限，造成功率传输的损失。
发明内容
本发明为克服柔性直流输电系统中现有换流变分接头调节技术在换流变阀侧交流电压处于较低水平，而调制比又属于限定的范围时，定调制比调节分接头的功能无法适用，矢量控制的dq轴电流受限，造成无法达到功率传输要求的现象，提供一种考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：一种考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.通过d轴电流参考值idref与q轴电流参考值iqref，求取dq轴电流参考值 idqref；
S2.判断调制比是否在限定范围内，若在限定范围内执行步骤S3；否则，执行步骤S5；
S3.判断d轴电流参考值、q轴电流参考值及dq轴电流参考值是否超过规定限值，若是，执行步骤S4；否则，执行步骤S6；
S4.启动升高阀侧电压的分接头调节指令；
S5.采用定调制比法调节分接头；
S6.不调整分接头。
步骤S1所述的dq轴电流参考值求解公式为：
Figure GDA0002462742290000021
其中，idqref表示dq轴电流参考值；idref表示d轴电流参考值；iqref表示q轴电流参考值。
步骤S3所述的规定限值为：d轴电流参考值的限值设为1.06p.u.，q轴电流参考值限值设为0.65p.u.，dq轴电流参考值的限值设为1.167p.u.，步骤S3所述的d轴、q轴、dq轴电流参考值中任意一个超过其对应的限值，则执行步骤S4。
所述d轴、q轴及dq轴电流参考值的限值设定是在各自最高限值的基础上，预留换流变分接头调节档位的一个档位裕度，所述一个档位裕度为1.25％；d轴电流参考值的最高限值为1.073p.u.，q轴电流参考值最高限值为0.658p.u.，dq轴电流参考值的最高限值为1.182p.u.。
步骤S4所述分接头调节指令启动后成功调节的依据为换流变阀侧交流电压较调节前升高，功率输出与阀侧电压正常情况下的功率输出一致。
调制比的限定范围为：
Mmin≤a≤Mmax
其中，a表示调制比；Mmax表示调制比的上限值；Mmin表示调制比的下限值。换流变调节分接头的档位上升，调制比增大，避免调档后超过调制比的上限值，调制比的上限值设置时预留换流变分接头调节档位的两档的裕度，上限值设为 0.926，下限值设为0.75。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：现有换流变分接头调节技术在换流变阀侧交流电压处于较低水平，而调制比又属于限定的范围时，定调制比调节分接头的功能无法适用，矢量控制的dq轴电流受限，造成无法到达功率传输要求的后果，本发明公开的一种考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，实现换流变阀侧交流电压处于较低水平，而调制比又属于限定的范围时，调节换流变分接头，升高换流变阀侧交流电压，保证功率的有效传输，同时改善直流控制系统性能。
附图说明
图1为柔性直流输电系统的等效电路图；
图2为考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法的整体流程图；
图3为电流受限调节换流变分接头功能逻辑图；
图4为电流受限调节换流变分接头实施录波图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
图1表示柔性直流输电系统等效电路图，交流系统通过换流变压器连接 VSC电压源换流器，图1中P+jQ的方向表示功率传输的方向，本发明通过调整换流变的分接头档位使二次侧电压升高，其中有载调压分接头可位于变压器一次侧或二次侧。
图2表示考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法的整体流程图，如图2所示，一种考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.通过d轴电流参考值idref与q轴电流参考值iqref，求取dq轴电流参考值 idqref；dq轴电流参考值求解公式为：
Figure GDA0002462742290000031
其中，idqref表示dq轴电流参考值；idref表示d轴电流参考值；iqref表示q轴电流参考值。
S2.判断调制比是否在限定范围内，若在限定范围内执行步骤S3；否则，执行步骤S5；
S3.判断d轴电流参考值idref、q轴电流参考值iqref及dq轴电流参考值idqref是否超过规定限值，若是，则执行步骤S4；否则，执行步骤S6；其中，d轴电流参考值的规定限值设为1.06p.u.，q轴电流参考值规定限值设为0.65p.u.，dq轴电流参考值的规定限值设为1.167p.u.，d轴、q轴及dq轴电流参考值的限值设定是在各自最高限值的基础上，预留换流变分接头调节档位的一个档位裕度，所述一个档位裕度为1.25％；d轴电流参考值的最高限值为1.073p.u.，q轴电流参考值最高限值为0.658p.u.，dq轴电流参考值的最高限值为1.182p.u.，另一方面，d轴、 q轴、dq轴电流参考值中任意一个超过其对应的限值，则执行步骤S4。
S4.启动升高阀侧电压的分接头调节指令。分接头调节指令启动成功的依据为换流变阀侧交流电压较调节前升高，功率输出与阀侧电压正常情况下的功率输出一致。
S5.采用定调制比法调节分接头；
调制比的限定范围为：
Mmin≤a≤Mmax
其中，a表示调制比；Mmax表示调制比的上限值；Mmin表示调制比的下限值。
换流变调节分接头的档位上升，调制比增大，避免调档后超过调制比的上限值，调制比的上限值设置时预留换流变分接头调节档位的两档的裕度，Mmax设为 0.926，Mmin设为0.75。图3为电流受限时调节换流变分接头功能逻辑示意图，前述步骤S1至S4对应的逻辑示意参见图3。
S6.不调整分接头。
下面结合实际仿真对本具体实施方式做进一步说明，图4为电流受限调节换流变分接头的实施录波图，如图4所示，与前文所述含义一致，idref为d轴电流参考值、iqref为q轴电流参考值；Tap表示换流变分接头的档位，P为传输的有功功率，Q为传输的无功功率，Iref_LMT为电流受限调节换流变分接头功能启动标志，参见图4，分接头档位在4档时，此时交流电压处于较低水平，调制比的值在0.75～0.95范围之间，属于正常范围，定调制比调节分接头功能不会启动，但此时d轴电流参考值idref超过了规定限值，则本发明提出的考虑电流受限的调节换流变分接头功能启动，由图4可知，随着分接头档位Tap的逐渐增大，有功功率P和无功功率Q也逐渐增大，档位调节增大，调制比值逐渐增大，验证了前文所述的裕度预留的合理性，实现了换流变阀侧交流电压处于较低水平，导致电流受限，而调制比又属于限定的范围时，调节换流变分接头，升高换流变阀侧交流电压，保证功率的有效传输，同时改善直流控制系统性能的目的。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.通过d轴电流参考值idref与q轴电流参考值iqref，求取dq轴电流参考值idqref；
S2.判断调制比是否在限定范围内，若在限定范围内执行步骤S3；否则，执行步骤S5；
S3.判断d轴电流参考值、q轴电流参考值及dq轴电流参考值是否超过规定限值，若是，执行步骤S4；否则，执行步骤S6；
步骤S3所述的d轴、q轴、dq轴电流参考值中任意一个超过其对应的限值，则执行步骤S4；
S4.启动升高阀侧电压的分接头调节指令；
S5.采用定调制比法调节分接头；
S6.不调整分接头。
2.根据权利要求1所述的考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，其特征在于，步骤S3所述的规定限值为：d轴电流参考值的限值设为1.06p.u，q轴电流参考值限值设为0.65p.u.，dq轴电流参考值的限值设为1.167p.u.。
3.根据权利要求2所述的考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，其特征在于，所述d轴、q轴及dq轴电流参考值的限值设定是在各自最高限值的基础上，预留换流变分接头调节档位的一个档位裕度，所述一个档位裕度为1.25％。
4.根据权利要求3所述的考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，其特征在于，d轴电流参考值的最高限值为1.073p.u.，q轴电流参考值最高限值为0.658p.u.，dq轴电流参考值的最高限值为1.182p.u.。
5.根据权利要求1所述的考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，其特征在于，步骤S4所述分接头调节指令启动后调节成功的依据为换流变阀侧交流电压较调节前升高，功率输出与阀侧电压正常情况下的功率输出一致。
6.根据权利要求1所述的考虑电流限值的柔性直流输电系统换流变分接头调节方法，其特征在于，换流变分接头的调节档位上升，调制比增大，为避免调档后超过调制比的上限值，在调制比的上限值设置时，预留出换流变分接头调节档位的两个档位裕度。
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