CN110854869A - 抑制连续换相失败的tcr-tsc型svc控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制连续换相失败的TCR‑TSC型SVC控制方法，包括：在检测到高压直流输电系统首次换相失败，高压直流输电系统的熄弧角实时值跌落至零，且熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式时，将高压直流输电系统中的TCR‑TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的脉冲信号进行闭锁；根据高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据；若在风险检测时刻，高压直流输电系统的熄弧角实时值小于所述连续换相失败预测判据，解锁TCR‑TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器脉冲信号。采用本方法可以提高响相应高压直流输电系统的工作稳定性。

Description

抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法
技术领域
本发明涉及电力自动化技术领域，尤其涉及一种抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法。
背景技术
高压直流输电作为一种具有远距离、大容量、高效能源传输优点的技术备受关注，随着“西电东送”工程的进一步发展，电网“强直弱交”特性日益凸显，电网大规模互联使得交直流耦合作用日益密切，交、直流输电系统之间和直、直流输电系统之间的相互影响已经无法避免。实际工程中，由交流电网的扰动引起换相失败的现象很常见。直流换相失败导致的传输功率瞬降，将可能引发一系列如：受端电网频率、电压失稳的问题，而连续换相失败对系统带来的影响更为严重，连续大额功率冲击将会对大电网安全稳定运行产生严重的威胁，甚至引发电力安全事故，因此针对连续换相失败制定相应的措施十分必要。
通常，系统单次换相失败持续时间短，故障过程中导致的电压暂降、功率冲击以及电流冲击对直流本体以及受端交流电网的影响不是很严重，系统自身能够承受单次换相失败带的影响。当故障严重较大，系统发生连续换相失败时，在一定时间内若系统依靠自身无法恢复，将对受端电网造成巨大冲击，更严重将会导致直流闭锁。连续换相失败是介于单次换相失败和直流闭锁之间的一种情况，也是对电网安全稳定运行有较大威胁的情况之一，目前应对直流换相失败的措施主要是通过无功补偿进行应对，电力电子器件静止无功补偿器SVC技术相对成熟，TCR-TSC型SVC得到广泛应用，但是由于SVC自身特性，在响应过程中可能引起系统电压超调，超调后的电压下降会更加剧烈，在暂态期间可能加剧系统发生连续换相失败的风险，容易影响相应高压直流输电系统的工作稳定性。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法。
为实现本发明的目的，提供一种抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，包括如下步骤：
S20，在检测到高压直流输电系统首次换相失败，高压直流输电系统的熄弧角实时值跌落至零，且所述熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式时，将所述高压直流输电系统中的TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的脉冲信号进行闭锁；
S30，根据所述高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据；
S40，若在风险检测时刻，所述高压直流输电系统的熄弧角实时值小于所述连续换相失败预测判据，解锁所述TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器脉冲信号；所述风险检测时刻在熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式对应的时刻之后。
在一个实施例中，上述抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，还包括：
若在风险检测时刻，所述高压直流输电系统的熄弧角实时值大于或等于所述连续换相失败预测判据，则退出当前控制流程。
在一个实施例中，所述闭锁判据公式包括：
γ>γ0，
其中，γ表示熄弧角实时值，γ0表示直流稳态运行熄弧角。
在一个实施例中，所述根据所述高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据包括：
将所述高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压代入预测判据计算公式计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据；所述预测判据计算公式包括：
Figure BDA0002260658640000021
其中，γ′表示连续换相失败预测判据，γmin表示直流系统临界熄弧角，α表示稳态触发角，α'表示暂态触发角，U0表示稳态情况系统逆变侧换流母线电压，U1表示暂态情况下换相电压。
在一个实施例中，所述在检测到高压直流输电系统首次换相失败，高压直流输电系统的熄弧角实时值跌落至零，且所述熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式时，将所述高压直流输电系统中的TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的脉冲信号进行闭锁之前，还包括：
检测高压直流输电系统的熄弧角实时值、稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压
上述抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，通过在检测到高压直流输电系统首次换相失败，高压直流输电系统的熄弧角实时值跌落至零，且所述熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式时，将所述高压直流输电系统中的TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的脉冲信号进行闭锁，根据高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据，若在风险检测时刻，高压直流输电系统的熄弧角实时值小于所述连续换相失败预测判据，解锁TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器脉冲信号，能够起到减小首次换相后的换相电压超调程度及回落幅度，进而抑制后续换相失败的发生，达到提高响相应高压直流输电系统工作稳定性的目的。
附图说明
图1是一个实施例的抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法流程图；
图2是另一个实施例的抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法流程图；
图3是另一个实施例的抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法流程图；
图4是一个实施例中仿真得到的直流受端换流站母线电压、直流熄弧角、直流功率、TCR-TSC型SVC无功出力及电容器组投切状态曲线。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参考图1所示，图1为一个实施例的抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法流程图，包括如下步骤：
S20，在检测到高压直流输电系统首次换相失败，高压直流输电系统的熄弧角实时值跌落至零，且所述熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式时，将所述高压直流输电系统中的TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的脉冲信号进行闭锁。
上述步骤可以对高压直流输电系统的运行过程进行实时监测，以及时准确地确定高压直流输电系统首次换相失败，并获得熄弧角实时值、稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压等系统实时运行参数。这样可以根据熄弧角判据(即闭锁判据公式)确定TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的闭锁信号，封闭触发脉冲信号。
在一个实施例中，上述熄弧角判据包括：t0时刻发生首次换相失败后，系统熄弧角实时值γ逐渐恢复至直流稳态运行熄弧角γ0，将γ0作为TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的闭锁判据，此时闭锁判据公式包括：
γ>γ0
其中，上述直流稳态运行熄弧角γ0可由各直流系统特性决定，可以取17°等值。上述高压直流输电系统的熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式的时刻为t1，且t1>t0。
S30，根据所述高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据。
上述步骤以换相面积法为分析基础，根据采集的系统相关稳态、暂态参数计算连续换相失败预测判据，以保证所计算的连续换相失败预测判据的准确性。
在一个实施例中，上述步骤S30，根据所述高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据包括：
将所述高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压代入预测判据计算公式计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据；所述预测判据计算公式包括：
Figure BDA0002260658640000051
其中，γ′表示连续换相失败预测判据，γmin表示直流系统临界熄弧角，α表示稳态触发角，α'表示暂态触发角，U0表示稳态情况系统逆变侧换流母线电压，U1表示暂态情况下换相电压。具体地，上述直流系统临界熄弧角γmin为高压直流输电系统中晶闸管的固有属性，通常可以取7°等值。
S40，若在风险检测时刻，所述高压直流输电系统的熄弧角实时值小于所述连续换相失败预测判据，解锁所述TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器脉冲信号；所述风险检测时刻在熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式对应的时刻之后。
上述步骤将连续换相失败判据与风险检测时刻的实时熄弧角的大小比较，确定是否存在发生连续换相失败风险，若在风险检测时刻，高压直流输电系统的熄弧角实时值小于连续换相失败预测判据，表明存在发生连续换相失败的风险，则可以解锁TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器脉冲信号，以减小首次换相后的换相电压超调程度及回落幅度，进而抑制后续换相失败的发生。
上述风险检测时刻可以记为t2，此时有：t2>t1>t0。
在一个实施例中，若风险检测时刻的熄弧角实时值记为γ1，判断是否存在发生连续换相失败风险的过程也可以包括：在t2时刻，直流系统的熄弧角的实时值γ1小于连续换相失败判据γ'，即
γ1<γ'
上述抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，通过在检测到高压直流输电系统首次换相失败，高压直流输电系统的熄弧角实时值跌落至零，且所述熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式时，将所述高压直流输电系统中的TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的脉冲信号进行闭锁，根据高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据，若在风险检测时刻，高压直流输电系统的熄弧角实时值小于所述连续换相失败预测判据，解锁TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器脉冲信号，能够起到减小首次换相后的换相电压超调程度及回落幅度，进而抑制后续换相失败的发生，达到提高响相应高压直流输电系统工作稳定性的目的。
在一个实施例中，上述抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，还包括：
若在风险检测时刻，所述高压直流输电系统的熄弧角实时值大于或等于所述连续换相失败预测判据，表明高压直流输电系统当前不存在发生连续换相失败的风险，则退出当前控制流程，以保证相应高压直流输电系统的运行效率。
在一个实施例中，上述在检测到高压直流输电系统首次换相失败，高压直流输电系统的熄弧角实时值跌落至零，且所述熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式时，将所述高压直流输电系统中的TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的脉冲信号进行闭锁之前，还包括：
检测高压直流输电系统的熄弧角实时值、稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压。
本实施例根据高压直流输电系统运行工况，采集系统实时运行的熄弧角实时值、稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压等稳态、暂态参数，以实现对高压直流输电系统的实时监测，可以保证抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制过程的顺利性。
在一个实施例中，上述抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法也可以参考图2或者图3所示，图2中，直流稳态运行熄弧角γ0取17°，A表示熄弧角实时值，B表示熄弧角实时值。如图2或者图3所示，上述抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法包括：
(1)根据高压直流输电系统运行工况，采集系统实时运行的稳态、暂态参数；
(2)根据熄弧角判据确定TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的闭锁信号，封闭触发脉冲信号；
(3)以换相面积法为分析基础，根据采集的系统相关稳态、暂态参数计算连续换相失败预测判据；
(4)根据连续换相失败判据与实时熄弧角的大小比较，确定是否存在发生连续换相失败风险，若有风险，则进入下一步，若无风险，则结束；
(5)根据连续换相失败信号确定TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的解锁信号。
在一个示例中，以CIGRE直流系统为例，在PSCAD软件中进行仿真。在直流受端配置1台TCR-TSC型SVC，SVC采用定电压控制(电压参考值为1.0p.u.)，故障发生在5s时刻，故障持续时间为0.1s(五个周波)，三相对称故障短路过渡电阻为R＝6Ω。具体地，CIGRE直流系统主要参数可以参考表1所示，其中TCR-TSC型SVC主要参数可以参考表2所示。
表1
Figure BDA0002260658640000071
表2
三相变压器容量 200Mvar
TCR总无功 100Mvar
TSC总无功 200Mvar
TSC组数 4组
判断在S1时刻满足闭锁判据，向SVC发送闭锁脉冲信号，TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器闭锁。在S2时刻满足解锁判据，向SVC发送解锁信号，TCR-TSC型SVC及TCR/TSC逻辑分配器解锁。
参考图4(a)、图4(b)和图4(c)，图4所示的各个图中，横坐标为时间t。如图4(a)、图4(b)和图4(c)，采用本发明的对TCR-TSC型SVC改进控制策略后，有效减小了首次换相失败后电压得超调程度和后续回落幅度，直流连续换相失败次数从2次降为1次。该策略能够加快直流换相失败后的功率恢复，并有效降低连续换相失败风险。
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。
以上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。
需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
本申请实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S20，在检测到高压直流输电系统首次换相失败，高压直流输电系统的熄弧角实时值跌落至零，且所述熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式时，将所述高压直流输电系统中的TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的脉冲信号进行闭锁；
S30，根据所述高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据；
S40，若在风险检测时刻，所述高压直流输电系统的熄弧角实时值小于所述连续换相失败预测判据，解锁所述TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器脉冲信号；所述风险检测时刻在熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式对应的时刻之后。
2.根据权利要求1所述的抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，其特征在于，还包括：
若在风险检测时刻，所述高压直流输电系统的熄弧角实时值大于或等于所述连续换相失败预测判据，则退出当前控制流程。
3.根据权利要求1所述的抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，其特征在于，所述闭锁判据公式包括：
γ>γ0，
其中，γ表示熄弧角实时值，γ0表示直流稳态运行熄弧角。
4.根据权利要求1至3任一项所述的抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，其特征在于，所述根据所述高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据包括：
将所述高压直流输电系统的稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压代入预测判据计算公式计算所述高压直流输电系统的连续换相失败预测判据；所述预测判据计算公式包括：
Figure FDA0002260658630000011
其中，γ′表示连续换相失败预测判据，γmin表示直流系统临界熄弧角，α表示稳态触发角，α'表示暂态触发角，U0表示稳态情况系统逆变侧换流母线电压，U1表示暂态情况下换相电压。
5.根据权利要求1至3任一项所述的抑制连续换相失败的TCR-TSC型SVC控制方法，其特征在于，所述在检测到高压直流输电系统首次换相失败，高压直流输电系统的熄弧角实时值跌落至零，且所述熄弧角实时值从零逐步拉升至满足闭锁判据公式时，将所述高压直流输电系统中的TCR-TSC型SVC主电路及TCR/TSC逻辑分配器的脉冲信号进行闭锁之前，还包括：
检测高压直流输电系统的熄弧角实时值、稳态触发角、暂态触发角、稳态情况系统逆变侧换流母线电压和暂态情况下换相电压。
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LUO FEN,ET AL: "Emergency Control Method of the Reactive Compensation Devices near the Inverter Stations to Reduce Power Impact of HVDC Commutation Failure on the Power Grid", 《2018 INTERNATIONAL CONFERENCE ON POWER SYSTEM TECHNOLOGY (POWERCON)》, 7 January 2019 (2019-01-07), pages 2557 - 2562 *
汤奕等: "抑制连续换相失败的直流功率控制策略", 《电网技术》, vol. 43, no. 10, 31 October 2019 (2019-10-31), pages 3514 - 3522 *
王维等: "接地故障下的ＳＶＣ优化设计及其对后续换相失败控制策略", 《电力系统自动化》, vol. 43, no. 20, 25 October 2019 (2019-10-25), pages 123 - 129 *

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