CN113189532B - 一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置。该方法包括：设定幅值、频率、相位均可调节的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值；根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的桥臂电压计算阀侧谐波电压标准值；根据阀侧谐波电压标准值和CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；在稳态运行阶段，根据谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正。本发明无需配置额外误差补偿硬件设备，通过在控制系统中增设谐波电压幅值、相位误差补偿功能，可实现CVT装置谐波电压测量误差在线修正。

Description

一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置

技术领域

本发明涉及柔性直流输电系统电压测量技术领域，具体涉及一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置。

背景技术

近年来，基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流(以下简称柔直)输电系统接入交流系统电压等级、输送功率逐渐增加，柔直换流站已经接入500kV主网。部分新建的柔直工程出现了中、高频振荡现象，例如厦门工程直流侧550Hz振荡、鲁西工程1270Hz以及渝鄂联网工程的700Hz和1.8kHz附近的高频振荡。目前，关于中、高频振荡的影响因素分析结果多定位于控制链路延时、交流系统等值阻抗等。

考虑到换流站内交流电压采用电容式电压互感器(Capacitor VoltageTransformer，CVT)进行测量，对于电压基波分量，CVT的测量精度可以满足控制需求，但对于电压中的中、高频分量，CVT测量结果存在一定误差(幅值、相位)。《GB/T 14549-1993电能质量公用电网谐波》规定CVT不能用于谐波电压测量。

既有的各种中、高频振荡抑制算法均需要获取准确的谐波电压测量值，才能充分发挥出抑制效果。因此，如何对CVT谐波电压测量误差进行校正、补偿以获得较为准确的谐波电压，进而充分发挥出中、高频振荡抑制算法的效果，是解决柔直输电系统中、高频振荡问题的关键技术之一。

现有研究成果：中国专利CN 109239638 A提出一种电容式电压互感器谐波误差测量修正装置，将电容式分压器输出值与试品电容式电压互感器输出值进行比较，进而计算出谐波修正系数；中国专利CN 110763899A提出一种电容式电压互感器(CVT)谐波电压测量误差的补偿方法和装置，根据通过建立CVT等效电路模型获取得到的CVT频率特性，对CVT的谐波测量结果进行相应的补偿；中国专利CN 111812573 A提出一种特高压CVT谐波测试误差特性分析方法及系统，通过获取具备运行比对分析条件的CVT电压测试信号与采用电磁式电压互感器作为标准源的电压测试信号，求取该CVT的谐波误差特性。

部分现有技术采用试品互感器的电压信号作为标准测试信号，需额外增加硬件，增加成本；基于CVT等效模型进行离线误差分析，存在依赖模型精确度、无法计及现场运行环境影响等问题。

综上所述，对于电容式电压互感器谐波测量误差修正，需要一种不增加额外硬件、计及现场运行环境影响，并且可以在线实时进行修正补偿的方法。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法及装置，无需增加硬件，可实现在线实时进行修正补偿。

为达到上述发明目的，本发明提供一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，包括以下步骤：

本申请还提供了一种用于柔性直流输电系统的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正装置，包括：含谐波电压的桥臂指令值计算模块、阀侧电压计算模块、幅值及相位校正系数计算模块、幅值及相位校正模块；

一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，包括如下步骤：

步骤一、稳态运行时，通过在模块化多电平换流器极控系统中设定幅值、频率、相位均可调节的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值，进而在联接变阀侧产生相应频率的谐波电压；

步骤二、根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值；

步骤三、根据计算得到的阀侧谐波电压标准值和测量得到CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；

步骤四、在稳态运行阶段，根据计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正，获得校正后的阀侧电压。

进一步的，所述步骤一中，极控系统控制周期T_ctrl≤100μs，即极控系统输出信号的采样频率≥10kHz。

进一步的，所述步骤一中，稳态运行时，柔直系统在联接变阀侧产生的频率为f_h的谐波电压幅值ΔU_h需满足不触发谐波电压保护的要求，且谐波电压幅值ΔU_h需大于1个子模块电容电压。

进一步的，所述步骤一中，设定谐波电压频率范围为f_min≤f_h≤f_max，f_min表示频率最小值，f_max表示频率最大值；频率增量为f_step，则可产生总计N_h＝floor[(f_max-f_min)/f_step+1]个不同频率的谐波电压，floor表示向下取整函数。

进一步的，所述步骤一中，每个频率的谐波电压持续时间均相同，设定为T_h，则各频率谐波电压持续时间总和为N_hT_h；

所述步骤二中，从开始施加频率f_h的谐波电压至开始计算阀侧谐波电压标准值，期间等待时间T_wait满足：T₁≤T_wait≤T_h-T₁，T₁为1个基波周期。

进一步的，所述步骤二具体为：

将测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换(FFT)，计算联接变阀侧不同频率谐波电压的幅值平均值、相位平均值，计算结果作为阀侧谐波电压标准值。

进一步的，所述步骤二中，对于每个频率的谐波电压，在[T_wait，T_h]期间，每个控制周期均按照式(1)计算并存储对应频率的阀侧相电压相量计算值

N_C为每个频率谐波电压的计算次数，N_c＝floor[(T_h-T_wait)/T_ctrl+1]，floor表示向下取整函数；

式中，

分别表示频率为f_h时，联接变阀侧相电压计算值相量、直流极线对地电压测量值相量、极控中注入的谐波电压指令相量、桥臂电流测量值相量；

按照下式计算阀侧相电压相量计算值

平均值

通过上述计算过程，可计算得到MMC交流端口处频率为f_h的谐波电压幅值平均值

相位平均值

幅值、相位平均值作为阀侧谐波电压标准值。

进一步的，所述步骤三中，具体实现过程如下：

1)对CVT测量得到的联接变阀侧电压瞬时值进行FFT运算，得到各次频率电压的幅值

相位

2)对于频率f_h的谐波电压，计算幅值校正系数K_{mag_h}，其数值为计算得到的幅值平均值

与CVT测量得到的幅值

之比；计算相位校正系数K_{phase_h}，其数值为计算得到的相位平均值

与CVT测量得到的相位

之差；

3)保存频率为f_h的谐波电压的幅值及相位校正系数；

4)重复2)、3)，计算得到其它频率的谐波电压的幅值及相位校正系数，并保存；

按照上述过程，得到设定频率范围[f_min，f_max]中谐波电压的幅值及相位校正系数。

进一步的，所述步骤四中，具体实现过程如下：

1)稳态运行时，对CVT实时测量得到的联接变阀侧电压瞬时值进行FFT运算，得到各次频率电压的幅值、相位；

2)对于频率f_h的谐波电压，将CVT测量得到的幅值乘以对应频率的幅值校正系数K_{mag_h}，得到校正后的谐波电压幅值；

3)对于频率f_h的谐波电压，将CVT测量得到的相位与对应频率的相位校正系数K_{phase_h}求和，得到校正后的谐波电压相位；

4)重复2)、3)，得到其它频率谐波电压校正后的幅值、相位；

5)进行FFT逆变换，得到阀侧电压瞬时值；

根据上述设置，获得校正后的联接变阀侧电压瞬时值波形。

一种用于柔性直流输电系统的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正装置，包括：含谐波电压的桥臂电压指令值计算模块、阀侧电压计算模块、幅值及相位校正系数计算模块、幅值及相位校正模块；

所述含谐波电压的桥臂电压指令值计算模块，用于稳态运行时，在模块化多电平换流器极控系统中设置幅值、频率、相位均可调节的的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值，进而在联接变阀侧产生相应频率的谐波电压；

所述阀侧电压计算模块，用于根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的谐波电压指令值进行快速傅里叶变换，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值；

所述幅值及相位校正系数计算模块，用于根据计算得到的阀侧谐波电压标准值和测量得到CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；

所述幅值及相位校正模块，用于根据计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正，获得校正后的阀侧电压。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

1)本发明提出的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，无需增加任何其它硬件装置，利用既有的高精度、宽频带桥臂电流互感器(光CT)、直流电压极线对地电压测量装置(分压器)，进行联接变阀侧谐波电压标准值计算，谐波电压的设置、校正系数计算、FFT等均在既有的柔直控制系统中完成；

2)本发明提出的方法可以在线执行，和其他离线法相比，能够考虑换流站所接入的交流系统背景谐波变化的影响，可以获得更加接近现场运行条件下的CVT谐波电压，为柔直中、高频率谐振抑制策略提供准确的输入。

附图说明

图1为本发明提供的一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法其中一个实施例的流程示意图；

图2为设定的谐波电压幅值、理想测量装置检测得到的阀侧A相电压幅值、CVT测量得到的阀侧A相电压幅值图；

图3为计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数图；

图4为校正后的阀侧谐波电压幅值、相位图；

图5为本发明提供的一种用于柔性直流输电系统的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正装置基本结构示意图；

图6为本发明提供的一种用于柔性直流输电系统的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正装置详细结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法

如图1所示，本发明实施例提供了一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，用于柔性直流输电系统中，所述方法包括以下步骤：

步骤一：稳态运行时，通过在模块化多电平换流器(MMC)极控系统中设定幅值、频率、相位均可调节的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值，进而在联接变阀侧(MMC交流出口)产生相应频率的谐波电压。

所述步骤一中，极控系统控制周期T_ctrl≤100μs，即极控系统输出信号的采样频率≥10kHz。在本方法中，T_ctrl＝100μs。

柔直系统在联接变阀侧产生的频率为f_h的谐波电压幅值ΔU_h需满足不触发谐波电压保护的要求；同时，谐波电压幅值应大于1个子模块电容电压。

选取子模块电容电压波动较小的工作点作为稳态工作点。稳态运行时，以A相为例，对于频率为f_h的上桥臂谐波电压指令值

可表示为

为上桥臂谐波电压指令值

的初始相位角，

为谐波电压指令值幅值。下桥臂谐波电压指令值

的相位

与上桥臂谐波电压指令值相差180°，幅值

与上桥臂谐波电压指令值幅值相同，可表示为

以A相上桥臂为例，稳态运行时极控生成的桥臂电压可表示为

式中，u^Phase_ref为极控生成的相电压指令。将该桥臂电压与上述设置的谐波电压指令值

叠加，作为由极控发送至阀控的包含谐波电压的桥臂电压指令值

通过上述设置，可在联接变阀侧(MMC交流端口处)产生频率为f_h的谐波电压。

设定谐波电压频率范围为f_min≤f_h≤f_max，f_min表示频率最小值，f_max表示频率最大值；频率增量(步长)为f_step，则可产生总计N_h＝floor[(f_max-f_min)/f_step+1]个不同频率的谐波电压(floor表示向下取整函数)。每个频率的谐波电压持续时间均相同，设定为T_h，则各频率谐波电压持续时间总和为N_hT_h。

步骤二：根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换(FFT)，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值。具体的，将测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换(FFT)，计算联接变阀侧不同频率谐波电压的幅值平均值、相位平均值，计算结果作为阀侧谐波电压标准值。

所述步骤二中，从开始施加频率f_h的谐波电压至开始计算阀侧谐波电压标准值，期间等待时间T_wait满足：T₁≤T_wait≤T_h-T₁，T₁为1个基波周期。

以A相上桥臂为例，忽略桥臂电感电阻压降，含有频率f_h的阀侧A相电压(相对地)

可表示为

L_arm为桥臂电感，

为包含有频率f_h的桥臂电流瞬时值，

为包含有频率f_h的桥臂电压瞬时值，

为包含有频率f_h的直流极线对地电压瞬时值。

桥臂电流采用光CT测量，电流测量动态范围大(最低1A)，准确级0.2级，截止频率≥5kHz；直流极线对地电压采用分压器测量，准确级0.2级，截止频率≥3kHz。

考虑到桥臂电压无法直接测量，当子模块电容电压波动较小时，MMC桥臂电压可较好地跟踪桥臂电压指令，桥臂电压可使用桥臂电压指令值

代替。阀侧A相电压可改写为

考虑到桥臂电压指令值

由极控下发的含谐波电压的桥臂电压指令

和环流控制(在阀控中实现)的输出电压指令u^cir_ref合成得到

不开启环流控制功能时，桥臂电压指令可用

表示。阀侧A相电压可进一步表示为

将步骤一中设定的

表达式代入，阀侧A相电压可进一步表示为：

其中，U_dc为直流极间电压直流分量，

通过该式，可计算得到注入频率为f_h的谐波电压时，联接变阀侧的电压瞬时值。

为避免电流微分计算产生的高频噪声(干扰)导致测量误差增大，同时为实现CVT特定频段谐波测量误差补偿，阀侧A相电压计算表达式可采用相量表示(复频域代数运算代替时域微分运算)，当不考虑直流分量及基波分量时，有

式中，

分别表示频率为f_h时联接变阀侧相电压计算值相量、直流极线对地电压测量值相量、极控中注入的谐波电压指令相量、桥臂电流测量值相量。这些相量可通过对相应的瞬时值进行FFT计算获得。

对于每个频率的谐波电压，在[T_wait，T_h]期间，每个控制周期均计算并存储对应频率的阀侧相电压相量计算值

N_C为每个频率谐波电压的计算次数，N_c＝floor[(T_h-T_wait)/T_ctrl+1](floor表示向下取整函数)。阀侧相电压相量计算值

平均值

可表示为

通过上述计算过程，可计算得到MMC交流端口处(联接变阀侧)频率为f_h的谐波电压幅值平均值

相位平均值

电压幅值平均值、相位平均值作为阀侧谐波电压标准值。对于其它频率时联接变阀侧谐波电压标准值的计算，可重复上述过程。

步骤三：根据计算得到的阀侧谐波电压标准值和测量得到CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数。具体的，将CVT阀侧电压测量值与计算得到的阀侧谐波电压标准值比较，计算出不同频率电压的幅值误差、相位误差，生成并存储不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数。

所述步骤三中，具体实现过程如下：

1)对CVT测量得到的联接变阀侧电压瞬时值进行FFT运算，得到各次频率电压的幅值

相位

2)对于频率f_h的谐波电压，计算幅值校正系数K_{mag_h}，其数值为计算得到的幅值平均值

与CVT测量得到的幅值

之比；计算相位校正系数K_{phase_h}，其数值为计算得到的相位平均值

与CVT测量得到的相位

之差；

3)保存频率为f_h的谐波电压的幅值及相位校正系数；

4)重复2)、3)，计算得到其它频率的谐波电压的幅值及相位校正系数，并保存；

按照上述过程，可得到设定频率范围[f_min，f_max]中谐波电压的幅值及相位校正系数。

步骤四：在稳态运行阶段，根据计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正，获得校正后的阀侧电压。具体的，在稳态运行阶段，对CVT电压测量值进行FFT变换，根据步骤三计算得到的幅值及相位校正系数，修正对应频率电压的幅值、相位；然后，进行快速傅里叶逆变换(IFFT)，得到修正后的阀侧电压瞬时值。

所述步骤四的具体实现过程如下：

1)稳态运行时，对CVT实时测量得到的联接变阀侧电压瞬时值进行FFT运算，得到各次频率电压的幅值、相位；

2)对于频率f_h的谐波电压，将CVT测量得到的幅值乘以对应频率的幅值校正系数K_{mag_h}，得到校正后的谐波电压幅值；

3)对于频率f_h的谐波电压，将CVT测量得到的相位与对应频率的相位校正系数K_{phase_h}求和，得到校正后的谐波电压相位；

4)重复2)、3)，得到其它频率谐波电压校正后的幅值、相位；

5)进行FFT逆变换(IFFT)，得到阀侧电压瞬时值；

根据上述设置，可获得校正后的联接变阀侧电压瞬时值波形。

当CVT谐波测量校正过程结束后，MMC极控系统无需再(设置)谐波电压源，将步骤一中设定的一系列桥臂谐波电压置0。

实施例2：

以±420kV/1250MW柔性直流换流站为例，针对换流站内的500kV CVT设备，通过PSCAD电磁暂态仿真进行谐波电压测量误差在线修正，验证本发明所提供方法的有效性。

仿真模型设置：

仿真步长T_solution＝10μs，极控系统控制周期T_ctrl＝100μs。柔直系统稳态运行工作点P_ref＝0.1p.u.，Q_ref＝0p.u.。

待系统进入稳态后，在t＝1.0s时极控系统开始输出设定的谐波电压指令。谐波电压幅值设定为10kV。谐波电压最小频率f_min＝200Hz，最大频率f_max＝2000Hz，频率增量f_step＝50Hz，共计设置N_h＝(f_max-f_min)/f_step+1＝37个谐波频率。对于每个频率的谐波电压，其初始相位角均设定为π/3，持续时间T_h＝80ms(4个基波周期)。从开始施加某个频率f_h的谐波电压至开始进行阀侧谐波电压标准值计算，期间等待时间T_wait＝40ms。

FFT计算使用PSCAD库中自建模块，谐波次数选择为63次，输出的幅值为输入信号峰值，单位kV；输出的相位为余弦信号相角，单位deg。

按照上述设置，可得到设定的谐波电压以及联接变阀侧电压CVT测量值、理想测量值，经FFT计算后，可得相应的幅值、相位。以幅值为例，谐波电压以及联接变阀侧电压幅值如图2所示。

图2中，U_HAR_Mag_4_35表示4～35次谐波电压幅值，U_HAR_Mag_36_40表示36～40次谐波电压幅值；

U_conv_A_MAG_4_35表示理想条件下4～35次阀侧A相电压幅值测量值，U_conv_A_MAG_36_40表示理想条件下36～40次阀侧A相电压幅值测量值；

U_cvt_A_MAG_4_35表示CVT测量得到4～35次阀侧A相电压幅值，U_conv_A_MAG_36_40表示CVT测量得到的36～40次阀侧A相电压幅值测量值；

可知，随着谐波电压频率的增加，CVT测量得到的阀侧电压幅值与理想测量值有较大误差。对于本算例，CVT测量得到的谐波电压幅值随频率增加而减小，在200Hz～2kHz内呈现出低通滤波器特性。

计算得到的不同频率谐波电压的幅值校正系数K_{mag_h}、相位校正系数K_{phase_h}，如图3所示。

图3中，K_Mag_4_35表示4～35次阀侧A相电压幅值校正系数，K_Mag_36_40表示36～40次阀侧A相电压幅值校正系数；K_Ph_4_35表示4～35次阀侧A相电压相位校正系数，K_Ph_36_40表示36～40次阀侧A相电压相位校正系数；

至t＝3.96s，阀侧谐波电压的幅值及相位校正系数全部计算完毕。为验证校正系数计算结果的正确性，极控系统再次设定、产生谐波电压指令。CVT谐波测量误差在线修正系统根据计算得到的校正系数，对稳态运行时CVT测量得到的阀侧谐波电压进行校正。仍以谐波电压幅值为例，校正后的阀侧谐波电压幅值如图4所示。

图4中，U_conv_A_MAG_4_35、U_conv_A_MAG_36_40所表示的含义与图2中相同。Mag_CVT_Fixed_4_35表示经过校正后的4～35次阀侧A相电压幅值，Mag_CVT_Fixed_36_40表示经过校正后的36～40次阀侧A相电压幅值测量值。

可知，校正后阀侧A相电压幅值与理想测量装置测量得到的幅值高度吻合，可以满足控制需求。

实施例3：

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正装置，由于这些设备解决技术问题的原理与柔性直流输电系统的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法相似，重复之处不再赘述。

该装置基本结构如图5所示，包括：含谐波电压的桥臂电压指令值计算模块、阀侧谐波电压标准值计算模块、幅值及相位校正系数计算模块、幅值及相位校正模块。

所述含谐波电压的桥臂电压指令值计算模块，用于稳态运行时，在模块化多电平换流器(MMC)极控系统中设置幅值、频率、相位均可调节的的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值，进而在联接变阀侧(MMC交流出口)产生相应频率的谐波电压；

所述阀侧电压计算模块，用于用于根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的谐波电压指令值进行快速傅里叶变换(FFT)，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值；

所述幅值及相位校正系数计算模块，用于根据计算得到的阀侧谐波电压标准值和测量得到CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；

所述幅值及相位校正模块，用于根据计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正，获得校正后的阀侧电压。

所述装置的详细结构如图6所示。

其中，含谐波电压的桥臂电压指令值计算模块包括：幅值、频率、相位设定单元、谐波持续时间设定单元，谐波电压指令值生成单元，以及含谐波电压的桥臂电压指令值合成单元；

幅值、频率、相位设定单元，用于设定谐波电压的幅值、频率范围、频率增量以及初始相位；

谐波持续时间设定单元，用于设定谐波电压的持续时间；

谐波电压指令值生成单元，用于根据上述设定值生成谐波电压指令值，该值送入阀侧谐波电压标准值计算模块。；

含谐波电压的桥臂电压指令值合成单元，用于将谐波电压指令值与极控系统输出的桥臂电压指令值叠加，生成包含谐波电压的桥臂电压指令值，该值发送至阀控系统，用以在阀侧产生相应的谐波电压。

其中，阀侧谐波电压标准值计算模块包括：桥臂电流FFT计算单元、直流极线对地电压FFT计算单元、谐波电压指令FFT计算单元和阀侧谐波电压标准值计算单元；桥臂电流FFT计算单元，用于根据测量得到的桥臂电流瞬时值

进行FFT变换，得到对应的桥臂电流相量

进而获得不同频率谐波电流的幅值、相位；

直流极线对地电压FFT计算单元，用于根据测量得到的直流极线对地电压瞬时值

进行FFT变换，得到对应的相量

进而获得不同频率直流极线对地电压的幅值、相位；

谐波电压指令FFT计算单元，用于对谐波电压指令瞬时值

进行FFT变换，得到相应的相量

进而得到不同频率谐波电压指令的幅值、相位；

阀侧谐波电压标准值计算单元，用于根据桥臂电流FFT计算单元得到的谐波电流幅值、相位，直流极线对地电压FFT计算单元得到的直流电压幅值、相位，以及谐波电压指令FFT计算单元得到的谐波电压指令幅值、相位，计算阀侧谐波电压幅值、相位，作为阀侧谐波电压的标准值。

其中，幅值及相位校正系数计算模块包括：阀侧电压CVT测量值FFT计算单元、谐波电压幅值校正系数计算单元和谐波电压相位校正系数计算单元；

阀侧电压CVT测量值FFT计算单元，用于对CVT测量得到的阀侧相电压瞬时值进行FFT变换，得到不同频率阀侧相电压的幅值、相位；

谐波电压幅值校正系数计算单元，用于根据阀侧相电压标准值计算单元得到的幅值标准值、CVT测量幅值，计算阀侧相电压幅值校正系数；

谐波电压相位校正系数计算单元，用于根据阀侧相电压标准值计算单元得到的相位标准值、CVT测量相位，计算阀侧相电压相位校正系数。

其中，幅值及相位校正模块包括：谐波电压幅值校正单元、谐波电压相位校正单元、校正后的谐波电压瞬时值计算单元；

谐波电压幅值校正单元，用于根据计算得到的阀侧相电压幅值校正系数、CVT测量幅值，计算修正后的阀侧相电压幅值；

谐波电压相位校正单元，用于根据计算得到的阀侧相电压相位校正系数、CVT测量相位，计算修正后的阀侧相电压相位；

校正后的谐波电压瞬时值计算单元，用于根据修正后的阀侧相电压幅值、相位计算谐波电压瞬时值。

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 (8)

1.一种电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、稳态运行时，通过在模块化多电平换流器极控系统中设定幅值、频率、相位均可调节的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值，进而在联接变阀侧产生相应频率的谐波电压；

步骤二、根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的桥臂电压指令值进行快速傅里叶变换，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值；

步骤三、根据计算得到的阀侧谐波电压标准值和测量得到CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；

步骤四、在稳态运行阶段，根据计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正，获得校正后的阀侧电压；

所述步骤二中，对于每个频率的谐波电压，在[T_wait，T_h]期间，每个控制周期均按照式(1)计算并存储对应频率的阀侧相电压相量计算值

i＝1,2，…，N_c，N_C为每个频率谐波电压的计算次数，N_c＝floor[(T_h-T_wait)/T_ctrl+1]，floor表示向下取整函数；

式中，

分别表示频率为f_h时，联接变阀侧相电压计算值相量、直流极线对地电压测量值相量、极控中注入的谐波电压指令相量、桥臂电流测量值相量；

按照下式计算阀侧相电压相量计算值

平均值

通过上述计算过程，可计算得到MMC交流端口处频率为f_h的谐波电压幅值平均值

相位平均值

幅值、相位平均值作为阀侧谐波电压标准值。

2.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：

所述步骤一中，极控系统控制周期T_ctrl≤100μs。

3.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：

所述步骤一中，稳态运行时，柔直系统在联接变阀侧产生的频率为f_h的谐波电压幅值ΔU_h需满足不触发谐波电压保护的要求，且谐波电压幅值ΔU_h需大于1个子模块电容电压。

4.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：

所述步骤一中，设定谐波电压频率范围为f_min≤f_h≤f_max，f_min表示频率最小值，f_max表示频率最大值；频率增量为f_step，则可产生总计N_h＝floor[(f_max-f_min)/f_step+1]个不同频率的谐波电压，floor表示向下取整函数。

5.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：

所述步骤一中，每个频率的谐波电压持续时间均相同，设定为T_h，则各频率谐波电压持续时间总和为N_hT_h；

所述步骤二中，从开始施加频率f_h的谐波电压至开始计算阀侧谐波电压标准值，期间等待时间T_wait满足：T₁≤T_wait≤T_h-T₁，T₁为1个基波周期。

6.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：所述步骤三中，具体实现过程如下：

1)对CVT测量得到的联接变阀侧电压瞬时值进行FFT运算，得到各次频率电压的幅值

相位

2)对于频率f_h的谐波电压，计算幅值校正系数K_{mag_h}，其数值为计算得到的幅值平均值

与CVT测量得到的幅值

之比；计算相位校正系数K_{phase_h}，其数值为计算得到的相位平均值

与CVT测量得到的相位

之差；

3)保存频率为f_h的谐波电压的幅值及相位校正系数；

4)重复2)、3)，计算得到其它频率的谐波电压的幅值及相位校正系数，并保存；

按照上述过程，得到设定频率范围[f_min，f_max]中谐波电压的幅值及相位校正系数。

7.如权利要求1所述的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正方法，其特征在于：所述步骤四中，具体实现过程如下：

1)稳态运行时，对CVT实时测量得到的联接变阀侧电压瞬时值进行FFT运算，得到各次频率电压的幅值、相位；

2)对于频率f_h的谐波电压，将CVT测量得到的幅值乘以对应频率的幅值校正系数K_{mag_h}，得到校正后的谐波电压幅值；

3)对于频率f_h的谐波电压，将CVT测量得到的相位与对应频率的相位校正系数K_{phase_h}求和，得到校正后的谐波电压相位；

4)重复2)、3)，得到其它频率谐波电压校正后的幅值、相位；

5)进行FFT逆变换，得到阀侧电压瞬时值；

根据上述设置，获得校正后的联接变阀侧电压瞬时值波形。

8.一种用于柔性直流输电系统的电容式电压互感器谐波测量误差在线修正装置，其特征在于，包括：含谐波电压的桥臂电压指令值计算模块、阀侧电压计算模块、幅值及相位校正系数计算模块、幅值及相位校正模块；

所述含谐波电压的桥臂电压指令值计算模块，用于稳态运行时，在模块化多电平换流器极控系统中设置幅值、频率、相位均可调节的谐波电压指令值，谐波电压指令值与桥臂电压极控系统输出的桥臂电压指令叠加后生成含谐波电压的桥臂电压指令值，进而在联接变阀侧产生相应频率的谐波电压；

所述阀侧电压计算模块，用于根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的谐波电压指令值进行快速傅里叶变换，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值；

所述幅值及相位校正系数计算模块，用于根据计算得到的阀侧谐波电压标准值和测量得到CVT阀侧电压测量值，计算不同频率谐波电压的幅值及相位校正系数；

所述幅值及相位校正模块，用于根据计算得到的谐波电压的幅值及相位校正系数对测量得到的阀侧电压进行校正，获得校正后的阀侧电压；

所述阀侧电压计算模块根据测量得到的桥臂电流、直流极线对地电压以及含谐波电压的谐波电压指令值进行快速傅里叶变换，计算联接变阀侧不同频率电压的幅值、相位，计算结果作为阀侧谐波电压标准值，具体包括：

对于每个频率的谐波电压，在[T_wait，T_h]期间，每个控制周期均按照式(1)计算并存储对应频率的阀侧相电压相量计算值

i＝1,2，…，N_c，N_C为每个频率谐波电压的计算次数，N_c＝floor[(T_h-T_wait)/T_ctrl+1]，floor表示向下取整函数；

式中，

分别表示频率为f_h时，联接变阀侧相电压计算值相量、直流极线对地电压测量值相量、极控中注入的谐波电压指令相量、桥臂电流测量值相量；

按照下式计算阀侧相电压相量计算值

平均值

通过上述计算过程，可计算得到MMC交流端口处频率为f_h的谐波电压幅值平均值

相位平均值

幅值、相位平均值作为阀侧谐波电压标准值。

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