CN114583739A - 考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法 - Google Patents
考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114583739A CN114583739A CN202011381507.8A CN202011381507A CN114583739A CN 114583739 A CN114583739 A CN 114583739A CN 202011381507 A CN202011381507 A CN 202011381507A CN 114583739 A CN114583739 A CN 114583739A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- voltage
- commutation
- direct current
- direct
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
- H02J2003/365—Reducing harmonics or oscillations in HVDC
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
一种考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法,根据高压直流系统换相能力、恢复过程的锁相环响应、触发角指令、换流母线电压确定高压直流系统恢复阶段时的临界电流;计算触发角超调峰值计算值及其对应的交流电压计算值以及高压直流系统恢复过程的临界电流计算值,由用于测量交流直流电压、电流的控制模块生成整流站与逆变站换流阀触发角信号,对高压直流系统进行定电流控制、定关断角控制,通过限制直流电流不超过临界电流增大系统换相能力,抑制后续换相失败实现直流系统有效恢复。本发明通过计算直流系统恢复时临界电流生成直流电流指令值,以限制直流电流不超过临界电流,能够有效抑制后续换相失败,实现直流系统有效恢复。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种高压直流输电领域的技术,具体是一种考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法。
背景技术
传统高压直流系统以其经济性好、传输容量大、无需考虑同步问题等优点,正广泛应用于远距离输电与区域电网异步互联,我国已建成数十条高压和特高压直流输电工程。现有高压直流系统采用半控型元件晶闸管,缺乏自关断能力,容易受到交流系统故障的影响发生换相失败,影响电网正常运行。据统计,2004年至2018年底,国家电网直流系统发生153次换相失败。换相失败可以分为首次换相失败和后续换相失败。首次换相失败一般难以避免,且其对电网造成的影响有限;而在首次换相失败后发生的后续换相失败会对电网造成多次冲击,可能会闭锁换流站,威胁电网安全。
目前为了抑制后续换相失败,主要包括以下几类:通过提前触发的方法,减小触发角,增大换相面积,提供足够的换相裕度与关断角裕度,但提前触发会增大无功功率消耗,进一步降低交流电压,可能导致系统更容易发生后续换相失败;通过改进低压限流环节参数的方法限制直流电流指令抑制后续换相失败,但限制直流电流指令可能影响故障稳态运行点,降低直流传输功率;通过安装STATCOM、SVC等无功补偿装置,向换流母线注入无功功率,降低换流母线电压在故障时的变化幅度,但无功补偿装置会增加设备投资成本,增加整个系统控制环节的复杂程度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提出一种考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法,通过计算直流系统恢复时临界电流生成直流电流指令值,以限制直流电流不超过临界电流,能够有效抑制后续换相失败,实现直流系统有效恢复。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法,根据高压直流系统换相能力、恢复过程的锁相环响应、触发角指令、换流母线电压确定高压直流系统恢复阶段时的临界电流;计算触发角超调峰值计算值及其对应的交流电压计算值以及高压直流系统恢复过程的临界电流计算值,由用于测量交流直流电压、电流的控制模块生成整流站与逆变站换流阀触发角信号,对高压直流系统进行定电流控制、定关断角控制,通过限制直流电流不超过临界电流增大系统换相能力,抑制后续换相失败实现直流系统有效恢复。
所述的高压直流系统为额定电压为±500kV的直流输电系统,具体包括:直流输电线路、直流滤波器、平波电抗器等直流元件、整流站以及逆变站。
所述的高压直流系统恢复阶段中,高压直流系统故障后①换流母线电压处于跌落状态、②逆变侧实际触发角存在超调现象、③直流电流持续上升,三者共同作用导致系统换相能力不足;
所述的换相,具体包括:正常换相时,换相能力S0≥0;在高压直流系统恢复阶段中,逆变侧触发角与直流电流响应存在超调现象,均会导致换相能力S0减小;后续换相失败时,由于高压直流系统恢复阶段中逆变侧触发角出现超调、换流母线电压存在一定程度的跌落且直流电流持续上升,导致高压直流系统不能提供足够的换相能力。
所述的临界电流是指:换相能力S0为0时对应的电流,即其中:αmax为触发角超调峰值,ULi,α为触发角超调峰值对应时刻换流母线电压。当实际直流电流值不超过临界电流Icr时,换相能力S0为正,不会发生换相失败。为此,考虑高压直流系统恢复过程的换相能力,通过限制触发角超调时的直流电流使其不超过临界电流以抑制后续换相失败。
所述的临界电流计算值,通过预估逆变侧触发角超调峰值αmax与对应换流母线电压ULi,α以计算临界电流计算值其中:Krel为可靠系数,以避免直流电流的暂态过程及恢复过程动态误差、不对称故障引起的电压波形畸变等因素引起后续换相失败;触发角超调峰值计算值αC为触发角指令值部分,在逆变站低压限流单元VDCOL进入斜坡区域后,触发角指令仅略微增大;因此以VDCOL进入斜坡区域时刻为A点,其触发角指令αCA作为αC的预估值,αC=αCA;锁相环追踪误差部分f1为A点的锁相环输出频率,f2为额定频率,T2为额定周期,△t为换相失败至A点的时间;触发角误差裕度αM包括:αC以及αP预估产生的误差,并保留一定的裕度,取αM=10°。换流母线电压计算值ULi,α *近似为VDCOL进入斜坡区域时刻换流母线电压,即:
所述的基于临界电流的直流电流指令,当VDCOL的直流电流到达斜坡区域时,控制模块分别采集系统恢复过程中的触发角超调峰值计算值αmax *及其对应交流电压计算值ULi,α *;计算高压直流系统恢复过程的临界电流计算值Icr*;根据临界电流计算值,控制模块计算基于临界电流的直流电流指令值作为参考值。
所述的限制直流电流不超过临界电流是指:基于临界电流的直流电流指令I1与VDCOL直流电流共同作用,生成直流电流指令I并作用于整流侧、逆变侧控制环节,对高压直流系统进行限流。
所述的直流电流指令I1包括:当直流电流上升时,I1保持临界电流计算值Icr*,限制直流电流超调幅值;当直流电流稳定于Icr*后,I1上升至额定值1.0。
本发明涉及一种实现上述方法的控制系统,包括:测量单元、换相失败监测单元、VDCOL进入斜坡时刻监测单元、临界电流计算单元、直流电流指令值单元以及高压直流系统的控制模块,其中:测量单元与换相失败监测单元、VDCOL进入斜坡时刻监测单元、临界电流计算单元相连并传输测量的电气量信息,包括直流电压、直流电流、交流电压、触发角、关断角、锁相环输出频率;换相失败监测单元与临界电流计算单元相连并传输是否发生换相失败信息;VDCOL进入斜坡时刻监测单元与临界电流计算单元相连并传输VDCOL进入斜坡时刻信息;临界电流计算单元计算临界电流,临界电流计算单元与直流电流指令值单元相连并传输临界电流信息;直流电流指令值单元计算并输出最终的基于临界电流的直流电流指令值,直流电流指令值单元与控制模块相连并传输直流电流指令值。
技术效果
本发明整体解决了现有技术中多次换相失败对电网的冲击导致的电网故障后恢复时间过长的问题。与现有技术相比,本发明通过换相失败后高压直流系统的临界电流,考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制,实现了量化了高压直流系统实现换相过程的能力,能够在不影响直流故障稳态的情况下,有效抑制后续换相失败。
附图说明
图1为CIGRE高压直流系统标准测试模型;
图2为CIGRE高压直流系统标准测试模型控制环节;
图3为后续换相失败抑制方法流程图;
图4为后续换相失败抑制方法控制结构图
图5为三相故障下高压直流后换相失败抑制效果图;
图6为单相故障下高压直流后换相失败抑制效果图。
具体实施方式
本实施例采用如图1所示的CIGRE高压直流系统为额定电压为±500kV的直流输电系统,具体包括:直流输电线路、直流滤波器、平波电抗器等直流元件、整流站以及逆变站,其控制环节如图2所示。
本实施例分别对三相故障后引起的后续换相失败和单相故障后引起的后续换相失败进行了测试。图2中的电流指令Iorder。进一步输入至如图4所示的本实施例涉及的一种考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制系统。
所述的后续换相失败抑制系统包括:测量单元、换相失败监测单元、VDCOL进入斜坡时刻监测单元、临界电流计算单元、直流电流指令值单元以及高压直流系统的控制模块,其中:测量单元与换相失败监测单元、VDCOL进入斜坡时刻监测单元、临界电流计算单元相连并传输测量的电气量信息,包括直流电压、直流电流、交流电压、触发角、关断角、锁相环输出频率;换相失败监测单元与临界电流计算单元相连并传输是否发生换相失败信息;VDCOL进入斜坡时刻监测单元与临界电流计算单元相连并传输VDCOL进入斜坡时刻信息;临界电流计算单元计算临界电流,临界电流计算单元与直流电流指令值单元相连并传输临界电流信息;直流电流指令值单元计算并输出最终的基于临界电流的直流电流指令值,直流电流指令值单元与控制模块相连并传输直流电流指令值。
如图3所示,本实施例涉及的具体流程如下:在1.0s发生故障时,高压直流系统关断角降为0°,发生首次换相失败;此时本文所提的后续换相失败抑制方法启动,并记录时间;在直流电流指令值进入VDCOL斜坡区域时,开始计算触发角超调峰值与换流母线电压,并计算临界电流,生成基于临界电流的直流电流指令值,输送至CIGRE高压直流系统标准测试模型控制部分,对高压直流系统进行控制。
如图5和图6所示,在三相和单相故障条件下,CIGRE高压直流标准测试模型在首次换相失败后,还会发生后续换相失败;而在考虑高压直流系统恢复过程换相能力的后续换相失败抑制系统指导下,通过限制触发角超调时的直流电流,使其不超过临界电流,后续换相失败不再发生。
经过具体实际实验,在CIGRE高压直流系统标准测试模型的具体环境设置下,以1.0H和0.4H接地电感故障下启动上述方法,对于三相故障和三相故障,本方法均能够抑制后续换相失败,在150ms内实现高压直流恢复至故障稳态。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整,本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限,在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (8)
1.一种考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法,其特征在于,根据高压直流系统换相能力、恢复过程的锁相环响应、触发角指令、换流母线电压确定高压直流系统恢复阶段时的临界电流;计算触发角超调峰值计算值及其对应的交流电压计算值以及高压直流系统恢复过程的临界电流计算值,由用于测量交流直流电压、电流的控制模块生成整流站与逆变站换流阀触发角信号,对高压直流系统进行定电流控制、定关断角控制,通过限制直流电流不超过临界电流增大系统换相能力,抑制后续换相失败实现直流系统有效恢复;
所述的高压直流系统为额定电压为±500kV的直流输电系统,具体包括:直流输电线路、直流滤波器、直流元件、整流站以及逆变站。
3.根据权利要求1或2所述的考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法,其特征是,所述的换相,具体包括:正常换相时,换相能力S0≥0;在高压直流系统恢复阶段中,逆变侧触发角与直流电流响应存在超调现象,均会导致换相能力S0减小;后续换相失败时,由于高压直流系统恢复阶段中逆变侧触发角出现超调、换流母线电压存在一定程度的跌落且直流电流持续上升,导致高压直流系统不能提供足够的换相能力。
4.根据权利要求1所述的考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法,其特征是,所述的临界电流是指:换相能力S0为0时对应的电流,即其中:αmax为触发角超调峰值,ULi,α为触发角超调峰值对应时刻换流母线电压,当实际直流电流值不超过临界电流Icr时,换相能力S0为正,不会发生换相失败,为此,考虑高压直流系统恢复过程的换相能力,通过限制触发角超调时的直流电流使其不超过临界电流以抑制后续换相失败;
所述的临界电流计算值,通过预估逆变侧触发角超调峰值αmax与对应换流母线电压ULi,α以计算临界电流计算值其中:Krel为可靠系数,以避免直流电流的暂态过程及恢复过程动态误差、不对称故障引起的电压波形畸变等因素引起后续换相失败;触发角超调峰值计算值αC为触发角指令值部分,在逆变站低压限流单元VDCOL进入斜坡区域后,触发角指令仅略微增大;因此以VDCOL进入斜坡区域时刻为A点,其触发角指令αCA作为αC的预估值,αC=αCA;锁相环追踪误差部分f1为A点的锁相环输出频率,f2为额定频率,T2为额定周期,△t为换相失败至A点的时间;触发角误差裕度αM包括:αC以及αP预估产生的误差,并保留一定的裕度,取αM=10°,换流母线电压计算值ULi,α *近似为VDCOL进入斜坡区域时刻换流母线电压,即:
5.根据权利要求1所述的考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法,其特征是,所述的基于临界电流的直流电流指令,当VDCOL的直流电流到达斜坡区域时,控制模块分别采集系统恢复过程中的触发角超调峰值计算值αmax *及其对应交流电压计算值ULi,α *;计算高压直流系统恢复过程的临界电流计算值Icr*;根据临界电流计算值,控制模块计算基于临界电流的直流电流指令值作为参考值。
6.根据权利要求1所述的考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法,其特征是,所述的限制直流电流不超过临界电流是指:基于临界电流的直流电流指令I1与VDCOL直流电流共同作用,生成直流电流指令I并作用于整流侧、逆变侧控制环节,对高压直流系统进行限流。
7.根据权利要求5或6所述的考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法,其特征是,所述的直流电流指令I1包括:当直流电流上升时,I1保持临界电流计算值Icr*,限制直流电流超调幅值;当直流电流稳定于Icr*后,I1上升至额定值1.0。
8.一种实现上述任一权利要求所述方法的控制系统,其特征在于,包括:测量单元、换相失败监测单元、VDCOL进入斜坡时刻监测单元、临界电流计算单元、直流电流指令值单元以及高压直流系统的控制模块,其中:测量单元与换相失败监测单元、VDCOL进入斜坡时刻监测单元、临界电流计算单元相连并传输测量的电气量信息,包括直流电压、直流电流、交流电压、触发角、关断角、锁相环输出频率;换相失败监测单元与临界电流计算单元相连并传输是否发生换相失败信息;VDCOL进入斜坡时刻监测单元与临界电流计算单元相连并传输VDCOL进入斜坡时刻信息;临界电流计算单元计算临界电流,临界电流计算单元与直流电流指令值单元相连并传输临界电流信息;直流电流指令值单元计算并输出最终的基于临界电流的直流电流指令值,直流电流指令值单元与控制模块相连并传输直流电流指令值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011381507.8A CN114583739A (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011381507.8A CN114583739A (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114583739A true CN114583739A (zh) | 2022-06-03 |
Family
ID=81767395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011381507.8A Pending CN114583739A (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114583739A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116207997A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-06-02 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种可控换相换流器主支路全控阀关断控制方法及系统 |
-
2020
- 2020-12-01 CN CN202011381507.8A patent/CN114583739A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116207997A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-06-02 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种可控换相换流器主支路全控阀关断控制方法及系统 |
CN116207997B (zh) * | 2023-03-22 | 2024-03-08 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种可控换相换流器主支路全控阀关断控制方法及系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110417042B (zh) | 一种抑制直流系统连续换相失败的安全控制方法和系统 | |
Ouyang et al. | A predictive method of LCC-HVDC continuous commutation failure based on threshold commutation voltage under grid fault | |
Mirsaeidi et al. | An enhanced strategy to inhibit commutation failure in line-commutated converters | |
CN109873443B (zh) | 基于临界电压的电网故障下直流连续换相失败预测方法 | |
CN108808718B (zh) | 交流故障时高压直流输电系统直流电流运行范围确定方法 | |
CN111769586B (zh) | 分层接入uhvdc系统非故障层换流器的换相失败抑制方法 | |
CN108599224B (zh) | 基于自适应电流偏差控制的hvdc连续换相失败抑制方法 | |
CN110474307B (zh) | 基于电流暂降检测的自适应故障分量电流差动保护方法 | |
CN110474358B (zh) | 特高压直流分层接入方式下抑制连续换相失败的控制方法 | |
Wei et al. | Variable extinction angle control strategy based on virtual resistance to mitigate commutation failures in HVDC system | |
CN108400611B (zh) | 基于非线性vdcol的hvdc连续换相失败抑制方法 | |
Hou et al. | A dynamic series voltage compensator for the mitigation of LCC-HVDC commutation failure | |
Khatir et al. | The impact study of a STATCOM on commutation failures in an HVDC inverter feeding a weak AC system | |
Tian et al. | Corrections of original CFPREV control in LCC-HVDC links and analysis of its inherent plateau effect | |
Zheng et al. | Research on DC power control strategy for mitigating the continuous commutation failure | |
CN110676867A (zh) | 一种考虑相角跳变的直流输电连续换相失败抑制方法 | |
CN115241919A (zh) | 一种用于新型电力系统的slcc换相系统及其控制方法 | |
CN113098045B (zh) | 一种适用于uhvdc换相失败故障恢复的优化控制方法 | |
CN114123325A (zh) | 提升电力系统传统保护动作性能的变流器控制方法及系统 | |
CN114583739A (zh) | 考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法 | |
Zhu et al. | Research on the Suppression Strategy of Commutation Failure Caused by AC Fault at the Sending End | |
CN116613805A (zh) | 基于安全裕度评估的多馈入直流系统换相失败抑制方法 | |
Yin et al. | Real-time calculation method of DC voltage and current to eliminate the influence of signal delay | |
Kauferle et al. | HVDC stations connected to weak AC systems | |
CN114447927A (zh) | 抑制换相失败期间送端过电压的vdcol控制改进方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |