CN113629703B - 一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法 - Google Patents

一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法，本发明通过接收逆变站交流电压的三相数据来计算逆变站交流电压的正序分量；通过对正序分量进行判断，设置逆变站交流低电压标志位的数值；当逆变站交流低电压标志位为1时，将逆变站交流低电压标志位的信号展宽预设时长；在预设时长内，优化VDCL策略的运行参数，并投入功率上升限速策略；当逆变站交流低电压标志位的信号展宽预设时长后，将逆变站交流低电压标志位设置为0，并将VDCL策略的运行参数切换为优化前的运行参数，以及退出所述功率上升限速策略，能够减少常规直流系统的逆变站对逆变侧交流电网的无功功率需求，提升逆变侧交流电网的电压稳定性和系统安全性。

Description

一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法。
背景技术
随着经济社会用电需求的增长和“30·60”双碳目标等环保约束的深入，电力系统逐步演化成含有高比例新能源电源和高比例电力电子装备接入的大规模交直流互联网络。电力电子技术是构建现代电力系统的核心技术之一，具有控制灵活、响应速度快等优点，但同时电力电子技术的复杂性也给电力系统的安全稳定运行带来了巨大的挑战。
随着广东等地的直流多馈入受端电网的直流受电规模的不断增大，直流落点间电气距离和交流电网短路容量的逐渐减小，导致单个交流或直流系统故障都有可能造成多回直流同时换相失败，或者在系统故障恢复期间吸收大量无功功率，造成暂态电压稳定问题与交直流相互影响问题相互交织。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法，能够减少常规直流系统的逆变站对逆变侧交流电网的无功功率需求，提升逆变侧交流电网的电压稳定性和系统安全性。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法，包括：
接收逆变站交流电压的三相数据，通过所述三相数据计算所述逆变站交流电压的正序分量；
通过对所述正序分量进行判断，设置逆变站交流低电压标志位的数值；
当所述逆变站交流低电压标志位为1时，将所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽预设时长；
在所述预设时长内，优化VDCL策略的运行参数，并投入功率上升限速策略；
当所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽所述预设时长后，将所述逆变站交流低电压标志位设置为0，并将所述VDCL策略的运行参数切换为优化前的运行参数，以及退出所述功率上升限速策略。
作为上述方案的改进，所述通过所述三相数据计算所述逆变站交流电压的正序分量，具体为：
根据以下公式计算所述逆变站交流电压的正序分量：
其中，Uac1inv为所述逆变站交流电压的正序分量，UacAinv为所述三相数据中的A相电压，UacBinv为所述三相数据中的B相电压，UacCinv为所述三相数据中的C相电压，ej120°为逆时针旋转120°，ej240°为逆时针旋转240°，j为虚部。
作为上述方案的改进，所述通过对所述正序分量进行判断，设置逆变站交流低电压标志位的数值，包括：
当所述正序分量在第一时间内持续小于第一阈值时，将所述逆变站交流低电压标志位设置为1；
当所述正序分量在第一时间内存在大于或等于第一阈值的情况时，将所述逆变站交流低电压标志位设置为0。
作为上述方案的改进，所述第一时间、所述正序分量的计算时间以及整流站与所述逆变站之间的站间通信时间的总和小于交流故障持续时间。
作为上述方案的改进，所述VDCL策略的运行参数包括：整流站低电压参数、逆变站低电压参数、整流站高电压参数、逆变站高电压参数、整流站低电流参数和逆变站低电流参数；
所述优化VDCL策略的运行参数，包括：
将所述整流站低电压参数提升为第一参数；
将所述逆变站低电压参数提升为第二参数；
将所述整流站高电压参数提升为第三参数；
将所述逆变站高电压参数提升为第四参数；
将所述整流站低电流参数降低至第五参数；
将所述逆变站低电流参数降低至第六参数。
作为上述方案的改进，所述第一参数的取值范围为0.4～0.6pu，所述第二参数的取值范围为0.3～0.5pu，所述第三参数的取值范围为0.75～0.85pu，所述第四参数的取值范围为0.7～0.85pu，所述第五参数的取值为0.3pu，所述第六参数的取值为0.2pu。
作为上述方案的改进，所述投入功率上升限速策略，具体为：
设置功率上升限制速度，使得常规直流系统以所述功率上升限制速度恢复功率；
通过所述功率上升限制速度计算得到电流限制速度，使得输出的第一电流参考值以所述电流限制速度上升，得到第二电流参考值，并将所述第二电流参考值传输至PI控制器。
作为上述方案的改进，所述通过所述功率上升限制速度计算得到电流限制速度，具体为：
通过对所述功率上升限制速度和直流电压进行除法运算，得到电流限制速度；其中，
所述直流电压为稳定状态下的直流电压；或者，所述直流电压为实时测量得到的直流电压。
与现有技术相比，本发明实施例提供的常规直流系统故障恢复控制的优化方法，首先，接收逆变站交流电压的三相数据，通过所述三相数据计算所述逆变站交流电压的正序分量；然后，通过对所述正序分量进行判断，设置逆变站交流低电压标志位的数值；其次，当所述逆变站交流低电压标志位为1时，将所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽预设时长，在所述预设时长内，优化VDCL策略的运行参数，并投入功率上升限速策略；最后，当所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽所述预设时长后，将所述逆变站交流低电压标志位设置为0，并将所述VDCL策略的运行参数切换为优化前的运行参数，以及退出所述功率上升限速策略，能够减少常规直流系统的逆变站对逆变侧交流电网的无功功率需求，提升逆变侧交流电网的电压稳定性和系统安全性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法的流程图；
图2是本发明又一实施例提供的一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法的流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动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。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法的流程图。
所述常规直流系统故障恢复控制的优化方法，包括：
S1、接收逆变站交流电压的三相数据，通过所述三相数据计算所述逆变站交流电压的正序分量；
S2、通过对所述正序分量进行判断，设置逆变站交流低电压标志位的数值；
S3、当所述逆变站交流低电压标志位为1时，将所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽预设时长；
S4、在所述预设时长内，优化VDCL策略的运行参数，并投入功率上升限速策略；
S5、当所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽所述预设时长后，将所述逆变站交流低电压标志位设置为0，并将所述VDCL策略的运行参数切换为优化前的运行参数，以及退出所述功率上升限速策略。
需要说明的是，所述常规直流系统故障恢复控制的优化方法通过整流站极控系统实现。
在一可选的实施例中，在步骤S1中，所述通过所述三相数据计算所述逆变站交流电压的正序分量，具体为：
根据以下公式计算所述逆变站交流电压的正序分量：
其中，Uac1inv为所述逆变站交流电压的正序分量，UacAinv为所述三相数据中的A相电压，UacBinv为所述三相数据中的B相电压，UacCinv为所述三相数据中的C相电压，ej120°为逆时针旋转120°，ej240°为逆时针旋转240°，j为虚部。
在一可选的实施例中，在步骤S2中，所述通过对所述正序分量进行判断，设置逆变站交流低电压标志位的数值，包括：
当所述正序分量在第一时间内持续小于第一阈值时，将所述逆变站交流低电压标志位设置为1；
当所述正序分量在第一时间内存在大于或等于第一阈值的情况时，将所述逆变站交流低电压标志位设置为0。
需要说明的是，由于单相故障对电网冲击较小，通常不会导致电网电压失稳，所以所述第一阈值通常按躲开逆变站近区交流单相故障下的逆变站交流电压最小值来考虑。优选的，所述第一阈值大于逆变站交流电压最小值，所述第一阈值为0.5pu。
需要说明的是，所述第一时间、所述正序分量的计算时间以及整流站与所述逆变站之间的站间通信时间的总和小于交流故障持续时间。
具体的，所述交流故障持续时间包括保护动作时间和断路器开断时间。
优选的，所述正序分量的计算时间为10ms，所述整流站与所述逆变站之间的站间通信时间为20ms，所述交流故障持续时间为40～80ms，所述第一时间为10ms。
在一可选的实施例中，在步骤S4中，所述VDCL策略的运行参数包括：整流站低电压参数、逆变站低电压参数、整流站高电压参数、逆变站高电压参数、整流站低电流参数和逆变站低电流参数；
所述优化VDCL策略的运行参数，包括：
将所述整流站低电压参数提升为第一参数；
将所述逆变站低电压参数提升为第二参数；
将所述整流站高电压参数提升为第三参数；
将所述逆变站高电压参数提升为第四参数；
将所述整流站低电流参数降低至第五参数；
将所述逆变站低电流参数降低至第六参数。
进一步的，所述第五参数比所述第六参数大0.1pu。需要说明的是，所述第五参数比所述第六参数大0.1pu是为了保持电流调节裕度。
优选的，所述第三参数小于或等于0.85pu，所述第四参数小于或等于0.85pu，所述第五参数大于或等于0.3pu，所述第六参数大于或等于0.2pu。
进一步的，在本实施例中，所述第一参数的取值范围为0.4～0.6pu，所述第二参数的取值范围为0.3～0.5pu，所述第三参数的取值范围为0.75～0.85pu，所述第四参数的取值范围为0.7～0.85pu，所述第五参数的取值为0.3pu，所述第六参数的取值为0.2pu。
优选的，整流站高电流参数为1.0pu，逆变站高电流参数为1.0pu。
需要说明的是，在实际应用中，需要结合逆变站交流电网和直流系统参数进一步仿真确定上述参数的取值，需保证在逆变侧最严苛的交流故障下，常规直流系统优化后的VDCL策略的运行参数配合投入功率上升限速策略后，交流系统不发生电压失稳和功角失稳。
在一可选的实施例中，在步骤S4中，所述投入功率上升限速策略，具体为：
设置功率上升限制速度，使得常规直流系统以所述功率上升限制速度恢复功率；
通过所述功率上升限制速度计算得到电流限制速度，使得输出的第一电流参考值以所述电流限制速度上升，得到第二电流参考值，并将所述第二电流参考值传输至PI控制器。
需要说明的是，所述第一电流参考值是经过所述VDCL策略后输出的电流参考值。
需要说明的是，通过投入功率上升限速策略可以保证在直流电压升得比较高或者退出VDCL策略之后，直流功率仍以匀速上升，避免突然增大，导致逆变站无功电压不平衡。
进一步的，所述通过所述功率上升限制速度计算得到电流限制速度，具体为：
通过对所述功率上升限制速度和直流电压进行除法运算，得到电流限制速度；其中，
所述直流电压为稳定状态下的直流电压；或者，所述直流电压为实时测量得到的直流电压。
优选的，当所述直流电压为稳定状态下的直流电压时，所述直流电压在正常工况下取额定电压1.0pu，所述直流电压在降电压工况下取运行电压0.7pu或0.8pu，当所述直流电压为实时测量得到的直流电压时，所述直流电压需要经过一定的滤波得到。
进一步的，所述通过对所述功率上升限制速度和直流电压进行除法运算，得到电流限制速度，具体为：
当常规直流系统处于双极运行状态时，所述电流限制速度等于所述功率上升限制速度除以所述直流电压；
当常规直流系统处于单极金属或单极大地运行状态时，所述电流限制速度等于两倍的所述功率上升限制速度除以所述直流电压。
优选的，所述功率上升限制速度的取值范围为0.6～1.0pu/s。
需要说明的是，在步骤S3中，所述预设时长的取值需要结合优化VDCL策略的运行参数时整流站低电流参数与功率上升限制速度来确定，需要保证预设时长大于常规直流系统以功率上升限制速度从优化后的整流站低电流参数恢复到额定电流所用的时间，并留有一定裕度。
优选的，所述预设时长为3s。
值得说明的是，在现有技术中，由于常规直流工程的控制特性在工程投运前期需要经过大量的试验验证，如果对控制特性的改动过大，需要补做大量试验进行验证，甚至需要改动保护定值以及稳控系统定值策略，整改工作量大且对系统影响较为复杂。但是，在步骤S1～S5中，只对影响受端电压稳定性的故障优化VDCL策略的运行参数和投入功率上升限速策略，并在故障恢复后将所述VDCL策略的运行参数切换为优化前的运行参数，以及退出所述功率上升限速策略，并且对于不会影响受端电压稳定性的故障依旧保持原先的VDCL策略的运行参数，所以不需要对常规直流系统现有的控制特性进行较大地改动，也不需要为了改动控制特性而进行大规模的试验验证，从而减小了工作量且对常规直流系统的影响较小，可操作性强。
参见图2，在一个具体的实施例中，所述常规直流系统故障恢复控制的优化方法具体如下：
首先，整流站通过站间通信接收逆变站交流电压的三相数据，通过所述三相数据计算所述逆变站交流电压的正序分量Uac1inv；
然后，通过判断所述正序分量Uac1inv在第一时间Tlow内是否持续小于第一阈值Uaclow；
当所述正序分量Uac1inv在所述第一时间Tlow内持续小于所述第一阈值Uaclow时，将逆变站交流低电压标志位UacInvLowFlag设置为1，并将所述逆变站交流低电压标志位UacInvLowFlag的信号展宽预设时长Twiden；
当所述正序分量Uac1inv在所述第一时间Tlow内存在大于或等于所述第一阈值Uaclow的情况时，将逆变站交流低电压标志位设置为0；
其次，判断所述逆变站交流低电压标志位UacInvLowFlag是否为1；
当所述逆变站交流低电压标志位UacInvLowFlag为1时，优化VDCL策略的运行参数，生成第一电流参考值Idref_VDCL；
并投入功率上升限速策略，根据功率上升限制速度PrateLim计算得到电流限制速度IrateLim，使得第一电流参考值Idref_VDCL以所述电流限制速度IrateLim上升，得到第二电流参考值Idref_VDCLnew；
将所述第二电流参考值Idref_VDCLnew传输至PI控制器以进行下一步控制；
当所述当所述逆变站交流低电压标志位UacInvLowFlag为0时，VDCL策略的运行参数保持不变，生成第一电流参考值Idref_VDCL，将所述第一电流参考值Idref_VDCL传输至PI控制器以进行下一步控制；
最后，在所述逆变站交流低电压标志位UacInvLowFlag的信号展宽所述预设时长Twiden后，将所述逆变站交流低电压标志位UacInvLowFlag设置为0，将所述VDCL策略的运行参数切换为优化前的运行参数，以及退出所述功率上升限速策略。
综上，本发明实施例提供的常规直流系统故障恢复控制的优化方法，首先，接收逆变站交流电压的三相数据，通过所述三相数据计算所述逆变站交流电压的正序分量；然后，通过对所述正序分量进行判断，设置逆变站交流低电压标志位的数值；其次，当所述逆变站交流低电压标志位为1时，将所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽预设时长，在所述预设时长内，优化VDCL策略的运行参数，并投入功率上升限速策略；最后，当所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽所述预设时长后，将所述逆变站交流低电压标志位设置为0，并将所述VDCL策略的运行参数切换为优化前的运行参数，以及退出所述功率上升限速策略，能够减少常规直流系统的逆变站对逆变侧交流电网的无功功率需求，提升逆变侧交流电网的电压稳定性和系统安全性。
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替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种常规直流系统故障恢复控制的优化方法，其特征在于，包括：
接收逆变站交流电压的三相数据，通过所述三相数据计算所述逆变站交流电压的正序分量；
通过对所述正序分量进行判断，设置逆变站交流低电压标志位的数值；
当所述逆变站交流低电压标志位为1时，将所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽预设时长；
在所述预设时长内，优化VDCL策略的运行参数，并投入功率上升限速策略；
当所述逆变站交流低电压标志位的信号展宽所述预设时长后，将所述逆变站交流低电压标志位设置为0，并将所述VDCL策略的运行参数切换为优化前的运行参数，以及退出所述功率上升限速策略；
其中，所述VDCL策略的运行参数包括：整流站低电压参数、逆变站低电压参数、整流站高电压参数、逆变站高电压参数、整流站低电流参数和逆变站低电流参数；
所述优化VDCL策略的运行参数，包括：
将所述整流站低电压参数提升为第一参数；
将所述逆变站低电压参数提升为第二参数；
将所述整流站高电压参数提升为第三参数；
将所述逆变站高电压参数提升为第四参数；
将所述整流站低电流参数降低至第五参数；
将所述逆变站低电流参数降低至第六参数；
所述第一参数的取值范围为0.4～0.6pu，所述第二参数的取值范围为0.3～0.5pu，所述第三参数的取值范围为0.75～0.85pu，所述第四参数的取值范围为0.7～0.85pu，所述第五参数的取值为0.3pu，所述第六参数的取值为0.2pu。
2.根据权利要求1的常规直流系统故障恢复控制的优化方法，其特征在于，所述通过所述三相数据计算所述逆变站交流电压的正序分量，具体为：
根据以下公式计算所述逆变站交流电压的正序分量：
其中，Uac1inv为所述逆变站交流电压的正序分量，UacAinv为所述三相数据中的A相电压，UacBinv为所述三相数据中的B相电压，UacCinv为所述三相数据中的C相电压，ej120°为逆时针旋转120°，ej240°为逆时针旋转240°，j为虚部。
3.根据权利要求1的常规直流系统故障恢复控制的优化方法，其特征在于，所述通过对所述正序分量进行判断，设置逆变站交流低电压标志位的数值，包括：
当所述正序分量在第一时间内持续小于第一阈值时，将所述逆变站交流低电压标志位设置为1；
当所述正序分量在第一时间内存在大于或等于第一阈值的情况时，将所述逆变站交流低电压标志位设置为0。
4.根据权利要求3的常规直流系统故障恢复控制的优化方法，其特征在于，所述第一时间、所述正序分量的计算时间以及整流站与所述逆变站之间的站间通信时间的总和小于交流故障持续时间。
5.根据权利要求1的常规直流系统故障恢复控制的优化方法，其特征在于，所述投入功率上升限速策略，具体为：
设置功率上升限制速度，使得常规直流系统以所述功率上升限制速度恢复功率；
通过所述功率上升限制速度计算得到电流限制速度，使得输出的第一电流参考值以所述电流限制速度上升，得到第二电流参考值，并将所述第二电流参考值传输至PI控制器。
6.根据权利要求5的常规直流系统故障恢复控制的优化方法，其特征在于，所述通过所述功率上升限制速度计算得到电流限制速度，具体为：
通过对所述功率上升限制速度和直流电压进行除法运算，得到电流限制速度；其中，
所述直流电压为稳定状态下的直流电压；或者，所述直流电压为实时测量得到的直流电压。
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