CN112332437B - 基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法及系统 - Google Patents

基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于直流输电领域，提供了一种基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法及系统。其中，基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法包括获取当前直流电流及当前直流电流指令，两者作差计算得到当前偏差电流，由当前偏差电流生成当前触发超前角指令；将当前偏差电流与设定门槛值比较，确定触发超前角补偿量；根据π角度与当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量作差，得到整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发。其能够有效抑制故障期间的直流电流，抑制直流换相失败的发生。

Description

基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法及系统
技术领域
本发明属于直流输电领域，尤其涉及一种基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
高压直流输电作为一种功率可调的远距离输电系统，在大容量远距离能源输送中得到了广泛应用。现有的高压直流输电系统主要采用基于晶闸管的电网换相型直流输电技术，因此逆变侧频繁发生由交流系统故障引发的换相失败，甚至导致直流闭锁，对送受端电网形成巨大的功率冲击，不利于大电网安全稳定运行。
换相失败的本质原因是由于逆变侧关断时间不足，换算为电角度即关断角过小。换流阀关断角与换流母线电压和阀的触发超前角正相关、与直流电流负相关。当交流系统发生接地故障时，换流母线电压下降，关断角减小，直流系统容易发生换相失败。为了抑制换相失败，主流的思路是增大触发超前角并限制直流电流。对于前者，已有工程设计了各种换相失败预测(CFPREV)控制；对于后者，直流系统配置了低压限流(VDCOL)环节。
发明人发现，上述两种控制目前均部署在逆变站，在使用中暴露出如下问题：基于触发超前角的换相失败预测控制会导致逆变侧直流电压下降，进而导致直流电流升高，反而不利于换相失败的抑制；低压限流环节由于配置在逆变侧，限流指令需要远程传输至整流侧，并通过反馈式的定电流控制系统起效，往往会错失最佳的控制时机，难以避免换相失败。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法及系统，其能够有效抑制故障期间的直流电流，抑制直流换相失败的发生。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法，其包括：
获取当前直流电流及当前直流电流指令，两者作差计算得到当前偏差电流，由当前偏差电流生成当前触发超前角指令；
将当前偏差电流与设定门槛值比较，确定触发超前角补偿量；
根据π角度与当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量作差，得到整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发。
本发明的第二个方面提供一种基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制系统，其包括：
整流侧定电流控制模块，其用于获取当前直流电流及当前直流电流指令，两者作差计算得到当前偏差电流，由当前偏差电流生成当前触发超前角指令；
预测型故障限流控制模块，其用于将当前偏差电流与设定门槛值比较，确定触发超前角补偿量；
触发角输出模块，用于根据π角度与当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量作差，得到整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的直流输电预测型故障限流控制方法及系统，对整流侧的当前直流电流及当前直流电流指令进行处理，得到当前触发超前角指令，再与设定门槛值比较确定触发超前角补偿量，最后根据当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量确定出整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发，这样能够在整流侧及时判断系统是否发生故障，避免错失最佳的控制时机，有效抑制了故障期间的直流电流，抑制了系统发生连续换相失败的现象，保证了直流系统安全可靠运行。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制框图；
图2是本发明实施例的CIGRE标准测试系统拓扑图；
图3是本发明实施例的该直流输电预测型故障限流控制方法与传统方法的直流电流动态响应对比；
图4是本发明实施例的该直流输电预测型故障限流控制方法与传统方法的关断角动态响应对比。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
参照图1，本实施例的一种基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法，其特征在于，包括：
S101整流侧定电流控制步骤：获取当前直流电流及当前直流电流指令，两者作差计算得到当前偏差电流，由当前偏差电流生成当前触发超前角指令。
具体地，在S101整流侧定电流控制步骤中，当前直流电流指令为当前功率指令对应的直流电流和逆变侧低压限流环节输出的直流电流中的最小值。
在图1中，Id为测量得到的当前直流电流，Iref为当前直流电流指令，根据公式(1)计算当前偏差电流Ierr。
Ierr＝Id-Iref (1)
当前偏差电流Ierr经过PI环节后生成当前的触发超前角指令βr。
此处需要说明的是，当前偏差电流Ierr也可经过PID或是其他控制策略来生成当前的触发超前角指令βr，此处不再累述。
S102预测型故障限流控制步骤：将当前偏差电流与设定门槛值比较，确定触发超前角补偿量。
在该步骤中，采用偏差电流Ierr作为输入量，判断当前偏差电流是否大于一个门槛值ε，如不等式(2)所示。
Ierr>ε (2)
若偏差电流较大，则认为此时系统存在故障，需要抑制直流电流以避免可能发生的换相失败，设置触发超前角补偿量Δβ为一个定值κ，如公式(3)所示。
Δβ＝κ (3)
若偏差电流较小，则认为此时系统不存在故障，不进行触发超前角补偿。
S103触发角输出步骤：根据π角度与当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量作差，得到整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发。
具体地，根据触发超前角指令和超前触发角补偿指令，按照公式(4)输出整流侧换流阀的触发延迟角指令αorder。
αorder＝π-βr-Δβ (4)
在图2所示的CIGRE标准测试系统中验证本方法的有效性，令Iref＝1，ε＝0.01，κ＝10°。
逆变侧换流母线A相发生经过渡阻抗的单相接地故障，过渡电阻为68Ω。图3为故障发生后传统方法与本实施例的该限流控制方法的直流电流动态响应曲线。图4为故障发生后传统方法与本实施例的该限流控制方法的直流关断角动态响应曲线。其中虚线为传统方法，实线为本实施例的该限流控制方法。仿真结果证明，本实施例的该限流控制方法能够有效抑制故障期间的直流电流，抑制直流换相失败的发生。
本实施例对整流侧的当前直流电流及当前直流电流指令进行处理，得到当前触发超前角指令，再与设定门槛值比较确定触发超前角补偿量，最后根据当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量确定出整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发，这样能够在整流侧及时判断系统是否发生故障，避免错失最佳的控制时机，有效抑制了故障期间的直流电流，抑制了系统发生连续换相失败的现象，保证了直流系统安全可靠运行。
实施例二
参照图1，本实施例提供了一种基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制系统，其包括整流侧定电流控制模块1、预测型故障限流控制模块2和触发角输出模块3。
整流侧定电流控制模块1，其用于获取当前直流电流及当前直流电流指令，两者作差计算得到当前偏差电流，由当前偏差电流生成当前触发超前角指令；
预测型故障限流控制模块2，其用于将当前偏差电流与设定门槛值比较，确定触发超前角补偿量；
触发角输出模块3，用于根据π角度与当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量作差，得到整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发。
本实施例的整流侧定电流控制模块1、预测型故障限流控制模块2和触发角输出模块3各个模块中的具体实施过程，如实施例一中基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制中的整流侧定电流控制步骤、预测型故障限流控制步骤和触发角输出步骤中的具体实施过程相同，此处不再累述。
本实施例对整流侧的当前直流电流及当前直流电流指令进行处理，得到当前触发超前角指令，再与设定门槛值比较确定触发超前角补偿量，最后根据当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量确定出整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发，这样能够在整流侧及时判断系统是否发生故障，避免错失最佳的控制时机，有效抑制了故障期间的直流电流，抑制了系统发生连续换相失败的现象，保证了直流系统安全可靠运行。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法中的步骤。
本实施例对整流侧的当前直流电流及当前直流电流指令进行处理，得到当前触发超前角指令，再与设定门槛值比较确定触发超前角补偿量，最后根据当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量确定出整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发，这样能够在整流侧及时判断系统是否发生故障，避免错失最佳的控制时机，有效抑制了故障期间的直流电流，抑制了系统发生连续换相失败的现象，保证了直流系统安全可靠运行。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法中的步骤。
本实施例对整流侧的当前直流电流及当前直流电流指令进行处理，得到当前触发超前角指令，再与设定门槛值比较确定触发超前角补偿量，最后根据当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量确定出整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发，这样能够在整流侧及时判断系统是否发生故障，避免错失最佳的控制时机，有效抑制了故障期间的直流电流，抑制了系统发生连续换相失败的现象，保证了直流系统安全可靠运行。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法，其特征在于，包括：
获取当前直流电流及当前直流电流指令，两者作差计算得到当前偏差电流，由当前偏差电流生成当前触发超前角指令，当前直流电流指令为当前功率指令对应的直流电流和逆变侧低压限流环节输出的直流电流中的最小值；
将当前偏差电流与设定门槛值比较，确定触发超前角补偿量；
根据π角度与当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量作差，得到整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发。
2.如权利要求1所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法，其特征在于，当前偏差电流经PI环节生成当前触发超前角指令。
3.如权利要求1所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法，其特征在于，触发超前角补偿量与直流输电系统是否存在故障相关。
4.如权利要求3所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法，其特征在于，当直流输电系统存在故障时，触发超前角补偿量为非零的定值。
5.如权利要求3所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法，其特征在于，当直流输电系统不存在故障时，触发超前角补偿量为零。
6.如权利要求3所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法，其特征在于，若当前偏差电流大于设定门槛值，则判断直流输电系统存在故障；若当前偏差电流小于或等于设定门槛值，则判断直流输电系统不存在故障。
7.一种基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制系统，其特征在于，包括：
整流侧定电流控制模块，其用于获取当前直流电流及当前直流电流指令，两者作差计算得到当前偏差电流，由当前偏差电流生成当前触发超前角指令，当前直流电流指令为当前功率指令对应的直流电流和逆变侧低压限流环节输出的直流电流中的最小值；
预测型故障限流控制模块，其用于将当前偏差电流与设定门槛值比较，确定触发超前角补偿量；
触发角输出模块，用于根据π角度与当前触发超前角指令以及触发超前角补偿量作差，得到整流侧换流阀的触发延迟角指令，以控制整流侧换流阀触发。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法中的步骤。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的基于整流侧的直流输电预测型故障限流控制方法中的步骤。
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