CN111342472B - 用于抑制直流连续换相失败的svc优化控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法和装置，当检测到直流控制保护系统输出直流首次换相失败信号，通过电气量计算优化控制信号CA；将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号；通过SVC电容器控制支路新的输入信号对SVC电容器投切进行优化控制。本发明实现SVC的优化控制，可有效提升系统抵御直流连续换相失败的能力，降低直流连续换相失败风险，为交直流混联电网安全稳定运行提供技术思路。

Description

用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法和装置，属于电力自动化技术领域。
背景技术
高压直流输电在资源优化配置方面发挥了重要作用，但随着直流输电、新能源等电力电子化设备的不断增加，电网动态无功支撑能力逐渐下降，直流换相失败问题成为影响电网安全稳定运行的主要限制因素之一。在直流受端配置动态无功补偿以降低直流连续换相失败风险已成为一种工程常用方法。SVC(静止无功补偿器)、STATCOM(静止同步补偿器)、调相机等不同类型的无功补偿设备由于其自身各有优势，在系统中均有一定的应用。
本发明针对TCR(晶闸管控制电抗器)-TSC(晶闸管开关电容器)型SVC应对直流连续换相失败的控制策略展开研究。目前TCR-TSC型SVC多采用定电压控制策略，无法考虑动态无功补偿设备响应与换相失败后直流系统恢复的协调配合，从而导致在某些故障场景或者换相失败发生后增大直流系统发生连续换相失败的风险。本发明针对首次换相失败后的换相电压超调及其后续回落可能引发直流连续换相失败风险的问题，设计了一种抑制直流连续换相失败的TCR-TSC型SVC电容投切控制优化策略。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法和装置，解决了目前SVC多采用定电压控制策略，无法考虑动态无功补偿设备响应与换相失败后直流系统恢复的协调配合，从而导致在某些故障场景或者换相失败发生后增大直流系统发生连续换相失败的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法，包括步骤：
当检测到直流控制保护系统输出直流首次换相失败信号，通过电气量计算优化控制信号CA；
将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号；
通过SVC电容器控制支路新的输入信号对SVC电容器投切进行优化控制。
进一步的，所述优化控制信号CA计算过程为：
若同时满足公式(1)～(3)，则优化控制信号CA为0：
γ(t)>γref (1)
Figure BDA0002392561010000021
Figure BDA0002392561010000022
其中，t为时刻，γ(t)为t时刻的直流熄弧角实时值，γref为直流熄弧角参考值，uac(t)为t时刻检测到的直流系统换相电压有效值；
2)若满足公式(4)和(5)，则优化控制信号CA为1：
Figure BDA0002392561010000023
uac(t)＜uSVCref (5)
其中，uSVCref为SVC控制电压参考值。
进一步的，电气量包括：直流系统换相电压、直流熄弧角、SVC控制电压参考值。
进一步的，将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号，公式为：
KB’＝KB*CA (6)。
进一步的，SVC为TCR-TSC型SVC。
一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制装置，包括：
优化控制信号CA计算模块，用于当检测到直流控制保护系统输出直流首次换相失败信号，通过电气量计算优化控制信号CA；
SVC电容器控制支路新的输入信号计算模块，用于将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号；
优化控制模块，用于通过SVC电容器控制支路新的输入信号对SVC电容器投切进行优化控制。
进一步的，所述优化控制信号CA计算过程为：
若同时满足公式(1)～(3)，则优化控制信号CA为0：
γ(t)>γref (1)
Figure BDA0002392561010000024
Figure BDA0002392561010000031
其中，t为时刻，γ(t)为t时刻的直流熄弧角实时值，γref为直流熄弧角参考值，uac(t)为t时刻检测到的直流系统换相电压有效值；
2)若满足公式(4)和(5)，则优化控制信号CA为1：
Figure BDA0002392561010000032
uac(t)＜uSVCref (5)
其中，uSVCref为SVC控制电压参考值。
进一步的，电气量包括：直流系统换相电压、直流熄弧角、SVC控制电压参考值。
进一步的，将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号，公式为：
KB’＝KB*CA (6)。
进一步的，SVC为TCR-TSC型SVC。
本发明所达到的有益效果：本发明可以根据直流换相失败的情况对SVC进行优化控制，将优化控制信号与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的控制信号。在不改变SVC常规作用的基础上，优化了其在直流换相失败情况下的控制策略，实现交直流系统的协调恢复，以充分发挥动态无功补偿的支撑作用，降低直流连续换相失败风险。
附图说明
图1为实施例2中仿真得到的直流受端换流站母线电压、直流熄弧角、直流功率曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法，包括步骤：
步骤1，当检测到直流控制保护系统输出直流首次换相失败信号，通过电气量计算优化控制信号CA；
电气量包括：直流系统换相电压、直流熄弧角、SVC控制电压参考值；
所述优化控制信号CA计算过程为：
若同时满足公式(1)～(3)，则优化控制信号CA为0：
γ(t)>γref (1)
Figure BDA0002392561010000041
Figure BDA0002392561010000042
其中，t为时刻，γ(t)为t时刻的直流熄弧角实时值，γref为直流熄弧角参考值，uac(t)为t时刻检测到的直流系统换相电压有效值；
2)若满足公式(4)和(5)，则优化控制信号CA为1：
Figure BDA0002392561010000043
uac(t)＜uSVCref (5)
其中，uSVCref为SVC控制电压参考值。
步骤2，将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号；公式为：
KB’＝KB*CA (6)
其中，KB’为SVC电容器控制支路新的输入信号，KB为原SVC电容器控制支路的输入信号。
步骤3，通过SVC电容器控制支路新的输入信号对SVC电容器投切进行优化控制。
本发明可以根据直流换相失败的情况对SVC进行优化控制，将优化控制信号与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的控制信号。在不改变SVC常规作用的基础上，优化了其在直流换相失败情况下的控制策略，实现交直流系统的协调恢复，以充分发挥动态无功补偿的支撑作用，降低直流连续换相失败风险。
实施例2：
如图1所示，以CIGRE(国际大电网会议)直流系统为例，在电磁暂态仿真软件PSCAD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3s时刻，故障持续时间为0.1s(五个周波)。
判断在T1时刻熄弧角上升至参考值以上，熄弧角变化率大于0，换相电压变化率大于0，同时满足公式(1)～(3)，控制信号CA置为0，与原控制信号KB相与为0，电容器不再投切；T2时刻换相电压降低至SVC控制参考电压以下，且换相电压变化率小于0，同时满足公式(4)、(5)，控制信号CA置为1，与原控制信号KB相与后仍为KB，电容器投切由KB控制，即后续恢复使用原SVC的定电压控制策略。
采用本发明方法对TCR-TSC型SVC优化控制后，直流连续换相失败次数从2次降为1次。该方法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。
实施例3：
一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制装置，包括：
优化控制信号CA计算模块，用于当检测到直流控制保护系统输出直流首次换相失败信号，通过电气量计算优化控制信号CA；
电气量包括：直流系统换相电压、直流熄弧角、SVC控制电压参考值；
所述优化控制信号CA计算过程为：
若同时满足公式(1)～(3)，则优化控制信号CA为0：
γ(t)>γref (1)
Figure BDA0002392561010000051
Figure BDA0002392561010000052
其中，t为时刻，γ(t)为t时刻的直流熄弧角实时值，γref为直流熄弧角参考值，uac(t)为t时刻检测到的直流系统换相电压有效值；
2)若满足公式(4)和(5)，则优化控制信号CA为1：
Figure BDA0002392561010000053
uac(t)＜uSVCref (5)
其中，uSVCref为SVC控制电压参考值。
SVC电容器控制支路新的输入信号计算模块，用于将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号；公式为：
KB’＝KB*CA (6)
其中，KB’为SVC电容器控制支路新的输入信号，KB为原SVC电容器控制支路的输入信号。
优化控制模块，用于通过SVC电容器控制支路新的输入信号对SVC电容器投切进行优化控制。
进一步的，所述优化控制信号CA计算过程为：
若同时满足公式(1)～(3)，则优化控制信号CA为0：
γ(t)>γref (1)
Figure BDA0002392561010000061
Figure BDA0002392561010000062
其中，t为时刻，γ(t)为t时刻的直流熄弧角实时值，γref为直流熄弧角参考值，uac(t)为t时刻检测到的直流系统换相电压有效值；
2)若满足公式(4)和(5)，则优化控制信号CA为1：
Figure BDA0002392561010000063
uac(t)＜uSVCref (5)
其中，uSVCref为SVC控制电压参考值。
进一步的，电气量包括：直流系统换相电压、直流熄弧角、SVC控制电压参考值。
进一步的，将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号，公式为：
KB’＝KB*CA (6)。
进一步的，SVC为TCR-TSC型SVC。
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。
以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法，其特征在于，包括步骤：
当检测到直流控制保护系统输出直流首次换相失败信号，通过电气量计算优化控制信号CA；
将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号；
通过SVC电容器控制支路新的输入信号对SVC电容器投切进行优化控制；所述优化控制信号CA计算过程为：
若同时满足公式(1)～(3)，则优化控制信号CA为0：
γ(t)>γref (1)
Figure FDA0003119718790000011
Figure FDA0003119718790000012
其中，t为时刻，γ(t)为t时刻的直流熄弧角实时值，γref为直流熄弧角参考值，uac(t)为t时刻检测到的直流系统换相电压有效值；
2)若满足公式(4)和(5)，则优化控制信号CA为1：
Figure FDA0003119718790000013
uac(t)＜uSVCref (5)
其中，uSVCref 为SVC控制电压参考值。
2.根据权利要求1所述的一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法，其特征在于，电气量包括：直流系统换相电压、直流熄弧角、SVC控制电压参考值。
3.根据权利要求1所述的一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法，其特征在于，将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号，公式为：
KB’＝KB*CA (6)。
4.根据权利要求1～3所述的任意一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制方法，其特征在于，SVC为TCR-TSC型SVC。
5.一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制装置，其特征在于，包括：
优化控制信号CA计算模块，用于当检测到直流控制保护系统输出直流首次换相失败信号，通过电气量计算优化控制信号CA；
SVC电容器控制支路新的输入信号计算模块，用于将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号；
优化控制模块，用于通过SVC电容器控制支路新的输入信号对SVC电容器投切进行优化控制；
所述优化控制信号CA计算过程为：
若同时满足公式(1)～(3)，则优化控制信号CA为0：
γ(t)>γref (1)
Figure FDA0003119718790000021
Figure FDA0003119718790000022
其中，t为时刻，γ(t)为t时刻的直流熄弧角实时值，γref为直流熄弧角参考值，uac(t)为t时刻检测到的直流系统换相电压有效值；
2)若满足公式(4)和(5)，则优化控制信号CA为1：
Figure FDA0003119718790000031
uac(t)＜uSVCref (5)
其中，uSVCref为SVC控制电压参考值。
6.根据权利要求5所述的一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制装置：其特征在于，电气量包括：直流系统换相电压、直流熄弧角、SVC控制电压参考值。
7.根据权利要求5所述的一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制装置，其特征在于，将所述优化控制信号CA与SVC原电容器控制支路的输入信号相与，得到SVC电容器控制支路新的输入信号，公式为：
KB’＝KB*CA (6)。
8.根据权利要求5～7所述的任意一种用于抑制直流连续换相失败的SVC优化控制装置，其特征在于，SVC为TCR-TSC型SVC。
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