CN110890762B - 一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法及系统 - Google Patents

一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法及系统，包括：将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制；在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制。本发明的基于特高压直流输电原有的控制结构，对受端电压平衡控制的设置基于特高压直流输电时阀组的基本公式，可使特高压直流输电系统在受端多落点接入方式下稳定运行，以及在同极串联阀组电压不平衡时的调节；能够实现当受端以多落点形式接入后的稳定运行，又能够平衡同极阀组间在定电流控制策略下由于电流测量偏差引起的阀组电压偏差。

Description

一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法及系统
技术领域
本发明涉及特高压直流输电技术领域，并且更具体地，涉及一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方及系统。
背景技术
随着中国特高压直流的广泛应用,多馈入直流集中落入受端负荷中心将成为未来中国电网发展所面临的重要问题。为了提高直流系统运行的安全稳定性，有专家学者提出了直流特高压直流分层接入方式，采用这种方式有助于提高多馈入直流系统电压支撑能力。同时，受端负荷也存在无法消纳过多来自特高压直流的外送功率的可能，而采用一个送端对应多个受端落点的输电结构，可以连接同一方向上的不同地区，同时根据地区电力需求调整功率分配。
特高压直流输电受端多落点接入方式中，受端落点之间存在阀组的耦合，各个阀组在运行时相互影响，这与多端的直流输电相对独立的运行形式有所不同。不同落点之间可以根据落点所在地区的电力需求调整功率分配，提高电力输送的灵活性，对促进交直流电网协调发展具有重要意义。特高压直流受端采用多落点接入方式中的受端阀组分别接入两个交流电网，但受端阀组间存在地理距离，现有的特高压直流控制系统不再适用。
由于国内外均尚未见特高压直流输电受端多落点接入方式的研究报道，因此探究合理的特高压直流输电受端多落点接入方式下的控制策略具有一定的前瞻性。当前的特高压直流控制保护系统是将高、低压两个串联阀组作为一个整体统一控制，电流、电压、熄弧角控制器分布在极控层，阀组层相当于脉冲触发单元的一部分。但是，当特高直流受端采用多落点的接入方式时，两个串联的阀组需要采用完全独立的控制，以适应受端落点之间的距离。并且当逆变侧切换到电流控制方式下时，还需要增加逆变侧电压平衡控制功能，来保证双阀组的电压平衡。
发明内容
本发明提出一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法及系统，以解决如何实现串联的两阀组的电压平衡的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法，所述方法包括：
将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制；
在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制。
优选地，其中所述将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制，包括：
根据阀组两端电压修改受端两个落点阀组控制策略中的输入变量直流线路电压；
利用阀组电压计算得到线路中点电压，并将所述线路中电电压作为低压限流环节的输入，实现各阀组的独立控制。
优选地，其中所述在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制，包括：
按照预设的公式确定超前触发角，并利用所述超前触发角作为低压阀组的触发信号，在低压阀组的基础上添加新控制；
根据电流整定值和预设比较阈值之间的关系为判断依据，判断阀组所处的控制状态，并加以转换，使新添加的控制结构代替低压阀组原有的定电流控制，实现电压平衡控制。
优选地，其中所述按照预设的公式确定超前触发角，包括：
cosβ＝cosγ-2*Id*dn/(1.35*ULL)，
其中，β为超前触发角；Id为低压阀组测得的直流电流；γ角为经过整定计算的熄弧角；经过计算得到的将作为低压阀组的触发信号。
优选地，其中所述预设比较阈值为0.9。
根据本发明的另一个方面，提供了一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制系统，所述系统包括：
独立控制单元，用于将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制；
电压平衡控制单元，用于在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制。
优选地，其中所述独立控制单元，将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制，包括：
根据阀组两端电压修改受端两个落点阀组控制策略中的输入变量直流线路电压；
利用阀组电压计算得到线路中点电压，并将所述线路中电电压作为低压限流环节的输入，实现各阀组的独立控制。
优选地，其中所述电压平衡控制单元，在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制，包括：
按照预设的公式确定超前触发角，并利用所述超前触发角作为低压阀组的触发信号，在低压阀组的基础上添加新控制；
根据电流整定值和预设比较阈值之间的关系为判断依据，判断阀组所处的控制状态，并加以转换，使新添加的控制结构代替低压阀组原有的定电流控制，实现电压平衡控制。
优选地，其中所述电压平衡控制单元，按照预设的公式确定超前触发角，包括：
cosβ＝cosγ-2*Id*dn/(1.35*ULL)，
其中，β为超前触发角；Id为低压阀组测得的直流电流；γ角为经过整定计算的熄弧角；经过计算得到的将作为低压阀组的触发信号。
优选地，其中所述预设比较阈值为0.9。
本发明提供了一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法及系统，包括：将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制；在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制。本发明的基于特高压直流输电原有的控制结构，对受端电压平衡控制的设置基于特高压直流输电时阀组的基本公式，可使特高压直流输电系统在受端多落点接入方式下稳定运行，以及在同极串联阀组电压不平衡时的调节；能够实现当受端以多落点形式接入后的稳定运行，又能够平衡同极阀组间在定电流控制策略下由于电流测量偏差引起的阀组电压偏差。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的直流受端多落点接入方式(串联)结构图；
图3为传统端对端特高压直流输电控制结构示意图；
图4为根据本发明实施方式的调整后受端多落点接入方式受端阀组控制结构示意图；
图5为根据本发明实施方式的模型送端交流系统三相接地短路故障时在新型控制结构上的阀组熄弧角γ的变化图；
图6为根据本发明实施方式的模型送端交流系统三相接地短路故障时在新型控制结构上的阀组电压的变化图；以及
图7为根据本发明实施方式的受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制系统700的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供的受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法，基于特高压直流输电原有的控制结构，对受端电压平衡控制的设置基于特高压直流输电时阀组的基本公式，可使特高压直流输电系统在受端多落点接入方式下稳定运行，以及在同极串联阀组电压不平衡时的调节；能够实现当受端以多落点形式接入后的稳定运行，又能够平衡同极阀组间在定电流控制策略下由于电流测量偏差引起的阀组电压偏差。本发明的实施方式提供的受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法100从步骤101处开始，在步骤101将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制。
优选地，其中所述将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制，包括：
根据阀组两端电压修改受端两个落点阀组控制策略中的输入变量直流线路电压；
利用阀组电压计算得到线路中点电压，并将所述线路中电电压作为低压限流环节的输入，实现各阀组的独立控制。
图2为根据本发明实施方式的直流受端多落点接入方式(串联)结构图。如图2所示，由于受端两个落点存在地理距离，通信传输延时较大，因此在受端存在距离的输电结构中尽量减少或消除需要频繁通信的变量，本发明将原受端落点阀组在极控层的控制方法下放至阀组层，各个阀组之间变量不需要相互传递，可以独立工作。传统端对端特高压直流输电控制结构如图3所示，整流侧由定触发角α控制、定电流控制组成，逆变侧由定熄弧角γ、电流偏差控制、定电流控制组成。送端只有一站，可保留原有的控制结构，在锡盟-泰州的实际工程中，锡盟站内阀组的定触发角α控制、定电流控制均设在极控层，所以在受端多落点的接入方式中送端依然采用相同的控制。根据图3的控制策略框图可知，需要调整的输入变量为逆变侧测得的直流电压Ud-inv。
在受端多落点的直流输电结构中，由于受端之间存在距离，各个阀组的控制均下放至阀控层，无法在极控层设立电压平衡控制，因此需要新的控制方法解决在多落点结构中的同极阀组电压平衡问题。
在本发明的实施方式中，首先，需要将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制；其次，在代替受端低压阀组的电流控制器基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，按照一定原则进行配合调节，即可实现电压平衡控制。
为了实现将控制策略下放到配阀控层，根据阀组两端电压Uv修改受端两个落点阀组控制策略中的输入变量直流线路电压；阀组电压Uv经计算得到线路中点电压，作为低压限流环节输入，即可实现各阀组的独立控制。
在步骤102，在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制。
优选地，其中所述在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制，包括：
按照预设的公式确定超前触发角，并利用所述超前触发角作为低压阀组的触发信号，在低压阀组的基础上添加新控制；
根据电流整定值和预设比较阈值之间的关系为判断依据，判断阀组所处的控制状态，并加以转换，使新添加的控制结构代替低压阀组原有的定电流控制，实现电压平衡控制。
优选地，其中所述按照预设的公式确定超前触发角，包括：
cosβ＝cosγ-2*Id*dn/(1.35*ULL)，
其中，β为超前触发角；Id为低压阀组测得的直流电流；γ角为经过整定计算的熄弧角；经过计算得到的将作为低压阀组的触发信号。
优选地，其中所述预设比较阈值为0.9。
整流侧侧十二脉动阀组电压与超前触发角存在如下关系：
UV＝2*(1.35ULLcosβ+rdId) (1)
逆变侧十二脉动阀组电压与超前触发角存在如下关系：
UV＝2*(1.35ULL cosγ-rdId) (2)
将以上两个公式联立，可求得公式(3)，如下：
Figure BDA0002232939000000071
为了使串联的两阀组电压平衡，由公式(1)可知，需要超前触发角β和直流电流Id相等。由于受端之间串联接入系统，因此测得的直流电流没有太大差异，因此需要两阀组需要相同的熄弧角γ，才能得到相等的超前触发角β。
在去掉低压阀组定电流控制的基础上，设置通过检测的直流电流Id和整定的γ角就可推算出的与高压阀组相近的超前触发角β，调整后受端多落点接入方式受端阀组控制结构如图4所示。
由于两个阀组之间存在耦合关系，改变低压阀组的超前触发角β后，对高压阀组的电压以及直流电流都存在影响，所以控制结构中的γ角不能直接使用低压阀组的测量值，经仿真验证，当γ＝1/2(γ1+γ3)时，可以达到良好的仿真结果，送端交流系统三相接地短路故障时在新型控制结构上的阀组熄弧角γ的变化图如图5所示。超前触发角β将作为低压阀组的触发信号。，就可以得到与高压阀组相近的电压，本发明实施方式的送端交流系统三相接地短路故障时在新型控制结构上的阀组电压的变化如6所示。
送端交流系统故障后，受端阀组工作在定电流控制的方式下，低压阀组的新控制方式避免了由于直流电流测量偏差而引起的串联双阀组电压不平衡的情况。本发明的实施方式实现了当受端以多落点形式接入后的稳定运行，又能够平衡同极阀组间在定电流控制策略下由于电流测量偏差引起的阀组电压偏差。
图7为根据本发明实施方式的受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制系统700的结构示意图。如图7所示，本发明的实施方式提供的受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制系统700，包括：独立控制单元701和电压平衡控制单元702。
优选地，所述独立控制单元701，用于将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制。
优选地，其中所述独立控制单元701，将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制，包括：
根据阀组两端电压修改受端两个落点阀组控制策略中的输入变量直流线路电压；
利用阀组电压计算得到线路中点电压，并将所述线路中电电压作为低压限流环节的输入，实现各阀组的独立控制。
优选地，所述电压平衡控制单元702，用于在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制。
优选地，其中所述电压平衡控制单元702，在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制，包括：
按照预设的公式确定超前触发角，并利用所述超前触发角作为低压阀组的触发信号，在低压阀组的基础上添加新控制；
根据电流整定值和预设比较阈值之间的关系为判断依据，判断阀组所处的控制状态，并加以转换，使新添加的控制结构代替低压阀组原有的定电流控制，实现电压平衡控制。
优选地，其中所述预设比较阈值为0.9。
优选地，其中所述电压平衡控制单元702，按照预设的公式确定超前触发角，包括：
cosβ＝cosγ-2*Id*dn/(1.35*ULL)，
其中，β为超前触发角；Id为低压阀组测得的直流电流；γ角为经过整定计算的熄弧角；经过计算得到的将作为低压阀组的触发信号。
本发明的实施例的受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制系统700与本发明的另一个实施例的受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
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，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：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，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括：
将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制；
在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制；
其中，所述将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制，包括：
根据阀组两端电压修改受端两个落点阀组控制策略中的输入变量直流线路电压；
利用阀组电压计算得到线路中点电压，并将所述线路中点电压作为低压限流环节的输入，实现各阀组的独立控制；
其中，所述在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制，包括：
按照预设的公式确定超前触发角，并利用所述超前触发角作为低压阀组的触发信号，在低压阀组的基础上添加新控制；
根据电流整定值和预设比较阈值之间的关系为判断依据，判断阀组所处的控制状态，并加以转换，使新添加的控制结构代替低压阀组原有的定电流控制，实现电压平衡控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预设的公式确定超前触发角，包括：
cosβ＝cosγ-2*Id*dn/(1.35*ULL)，
其中，β为超前触发角；Id为低压阀组测得的直流电流；γ角为经过整定计算的熄弧角；将经过计算得到的β作为低压阀组的触发信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设比较阈值为0.9。
4.一种受端多落点串联接入方式下的电压平衡控制系统，其特征在于，所述系统包括：
独立控制单元，用于将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制；
电压平衡控制单元，用于在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制；
其中，所述独立控制单元，将置于受端落点的极控层控制策略下放至阀控层，实现阀组的独立控制，包括：
根据阀组两端电压修改受端两个落点阀组控制策略中的输入变量直流线路电压；
利用阀组电压计算得到线路中点电压，并将所述线路中点电压作为低压限流环节的输入，实现各阀组的独立控制；
其中，所述电压平衡控制单元，在代替受端低压阀组的电流控制器的基础上，增设新型的控制器与控制策略切换模块，并按照预设的切换规则进行配合调节，实现电压平衡控制，包括：
按照预设的公式确定超前触发角，并利用所述超前触发角作为低压阀组的触发信号，在低压阀组的基础上添加新控制；
根据电流整定值和预设比较阈值之间的关系为判断依据，判断阀组所处的控制状态，并加以转换，使新添加的控制结构代替低压阀组原有的定电流控制，实现电压平衡控制。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电压平衡控制单元，按照预设的公式确定超前触发角，包括：
cosβ＝cosγ-2*Id*dn/(1.35*ULL)，
其中，β为超前触发角；Id为低压阀组测得的直流电流；γ角为经过整定计算的熄弧角；将经过计算得到的β作为低压阀组的触发信号。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预设比较阈值为0.9。
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