CN114696354B - 一种背靠背柔直的故障穿越方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种背靠背柔直的故障穿越方法及其系统，包括以下步骤：直流控制保护系统包括至少一个交流侧，所述交流侧根据检测数据对故障进行判断，得到故障判断结果；根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识；通过所述故障标识和所述恢复故障标识设置内环电流限幅值；内环电流限幅值按照恢复速率恢复到正常值；本发明通过合理的故障穿越模式设计，在故障穿越期间可以最大限度的提供无功支撑，保证故障期间的电流输出，同时，在故障恢复的时候，不会因为电流过大而导致恢复特性的变差。

Description

一种背靠背柔直的故障穿越方法及其系统

技术领域

本发明涉及柔性直流输电的研究领域，特别涉及一种背靠背柔直的故障穿越方法及其系统。

背景技术

柔性直流输电在远距离、大容量输电场合中相较于交流输电具有更好的经济性与适用性；同时采用柔性直流输电方式来实现电网互连时，不会造成短路容量的增加，有利于防止交流系统故障的扩大；并且柔性直流输电还具有潮流快速可控的特点，可用于所连电网系统的稳定与频率控制。正是由于柔性直流输电具有良好的经济性、互连性和控制性，其近年来在电力系统中得到了迅速地发展。

对于柔性直流输电工程，考虑换流阀的过流能力，以及系统对故障期间有功、无功的需求，短路电流的需求不同，其对故障穿越的性能要求不同。当系统短路电流超标时，故障期间需要限制柔直输出的短路电流，从而采用低压限流的逻辑；当系统短路电流正常，且需要提供较大的无功支撑时，往往需求柔直系统在故障及故障恢复期间提供较大电流，从而导致在故障恢复的时候，由于短路电流提供较大，柔直的直流电压、有功特性恢复较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种背靠背柔直的故障穿越方法及其系统，通过合理的故障穿越模式设计，在故障穿越期间可以最大限度的提供无功支撑，保证故障期间的电流输出，同时，在故障恢复的时候，不因为电流过大而导致恢复特性的变差。

本发明的第一目的在于提供一种背靠背柔直的故障穿越方法。

本发明的第二目的在于提供一种背靠背柔直的故障穿越系统。

本发明的第一目的通过以下的技术方案实现：

一种背靠背柔直的故障穿越方法，包括以下步骤：

直流控制保护系统包括至少一个交流侧，所述交流侧根据检测数据对故障进行判断，得到故障判断结果；

根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识；

通过所述故障标识和所述恢复故障标识设置内环电流限幅值；

内环电流限幅值按照恢复速率恢复到正常值。

进一步地，所述对故障进行判断，具体为：设定直流背靠背单元工作于HVDC运行模式，直流控制保护系统包括第一交流侧和第二交流侧，所述第一交流侧为定功率侧，所述第二交流侧为定电压侧，根据检测数据判定故障发生在定功率侧还是定电压侧；所述检测数据为网侧交流电压。

进一步地，所述对故障进行判断，具体为：

当交流电压的正序幅值U_dp满足K_2p＜U_dp≤K_1p或者负序幅值U_dn满足U_dn≥K_1n时，定义为轻微故障；当交流电压的正序幅值U_dp满足U_dp＜K_1p定义为严重故障，其中0.6≤K_1p≤0.92。

进一步地，所述根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识，具体为：

发生严重故障或轻微故障后，置故障标识ACFR＝1；

当ACFR＝1时，检测到交流电压的正序幅值U_dp＞0.92，持续一定时间t后，则认为故障恢复，置故障恢复标识ACFRC＝1。

进一步地，若故障发生在定功率侧，则有：

当交流电压没有轻微故障和严重故障时判定为定功率侧交流故障恢复，当定功率侧交流故障恢复时，故障恢复标识ACFRC＝1瞬间，置定功率侧的内环电流限幅值I_max＝k_R，其中0≤k_R≤I_maxN，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值。

进一步地，还包括，定功率侧的内环电流限幅值从k_R开始根据恢复速率进行恢复，使得所述定功率侧的内环电流限幅值恢复到正常运行时的内环电流限幅值；所述内环电流限幅值包括内环有功电流限幅值；

所述恢复速率具体确定如下：

其中，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值，k_R为定功率侧的内环电流限幅值，m为恢复速率，T_set为系统要求的恢复时间。

进一步地，若故障发生在定电压侧，则有：

判断定电压侧故障状态，根据所述故障状态设定故障标识并将所述故障标识送至定功率侧；

所述定功率侧接收到所述故障标识时，根据不同的故障标识，设置不同的有功电流内环限幅值I_dmax＝k_d，其中0≤k_d≤I_maxN，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值。

进一步地，还包括，当交流电压没有轻微故障和严重故障时判定为定功率侧交流故障恢复，则有定电压侧故障标识消失后，内环有功电流限幅值从当前值k_d按照恢复速率恢复到正常运行时的内环有功电流限幅值。

进一步地，所述恢复速率具体确定如下：

其中，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值，k_dR为定电压侧的内环电流限幅值，m为恢复速率，T_set为系统要求的恢复时间。

本发明的第二目的通过以下技术方案实现：

一种背靠背柔直的故障穿越系统，用于实现一种背靠背柔直的故障穿越方法，包括：

直流控制保护系统，用于根据检测到的数据对故障进行判断，得到故障判断结果；

故障标识模块，用于根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识；

限幅模块，用于通过所述故障标识和所述恢复故障标识设置内环电流限幅值；

恢复模块，用于内环电流限幅值按照恢复速率恢复到正常值。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明通过合理的故障穿越模式设计，在故障穿越期间可以最大限度的提供无功支撑，保证故障期间的电流输出，同时，在故障恢复的时候，不会因为电流过大而导致恢复特性的变差。

附图说明

图1为本发明所述一种背靠背柔直的故障穿越方法流程图；

图2为本发明所述实施例1中定功率侧故障流程图；

图3为本发明所述实施例1中定电压侧故障流程图；

图4为本发明所述实施例1中背靠背柔直系统连线图；

图5为本发明所述一种背靠背柔直的故障穿越系统结构图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

一种背靠背柔直的故障穿越方法，如图1所示，包括以下步骤：

直流控制保护系统包括至少一个交流侧，所述交流侧根据检测数据对故障进行判断，得到故障判断结果；

根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识；

通过所述故障标识和所述恢复故障标识设置内环电流限幅值；

内环电流限幅值按照恢复速率恢复到正常值。

具体如下：

所述对故障进行判断，具体为：设定直流背靠背单元工作于HVDC运行模式，直流控制保护系统包括第一交流侧和第二交流侧，所述第一交流侧为定功率侧，所述第二交流侧为定电压侧，根据检测数据判定故障发生在定功率侧还是定电压侧；所述检测数据为网侧交流电压。

所述对故障进行判断，具体为：

当交流电压的正序幅值U_dp满足K_2p＜U_dp≤K_1p或者负序幅值U_dn满足U_dn≥K_1n时，定义为轻微故障；当交流电压的正序幅值U_dp满足U_dp＜K_1p定义为严重故障，其中0.6≤K_1p≤0.92。

进一步地，所述根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识，具体为：

发生严重故障或轻微故障后，置故障标识ACFR＝1；

当ACFR＝1时，检测到交流电压的正序幅值U_dp＞0.92，持续一定时间t后，则认为故障恢复，置故障恢复标识ACFRC＝1。

若故障发生在定功率侧，如图2所示，则有：

定功率侧发生交流系统故障；

当交流电压没有轻微故障和严重故障时判定为定功率侧交流故障恢复，当定功率侧交流故障恢复时，故障恢复标识ACFRC＝1瞬间，置定功率侧的内环电流限幅值I_max＝k_R，其中0≤k_R≤I_maxN，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值。

定功率侧的内环电流限幅值从k_R开始根据恢复速率进行恢复，使得所述定功率侧的内环电流限幅值恢复到正常运行时的内环电流限幅值；所述内环电流限幅值包括内环有功电流限幅值和内环无功电流限幅值。

所述恢复速率具体确定如下：

其中，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值，k_R为定功率侧的内环电流限幅值，m为恢复速率，T_set为系统要求的恢复时间。

定功率侧的内环电流限幅值恢复到正常时的限幅值。

若故障发生在定电压侧，如图3所示，则有：

定电压侧发生交流系统故障；

判断定电压侧故障状态，根据所述故障状态设定故障标识并将所述故障标识送至定功率侧；

所述定功率侧接收到所述故障标识后，根据不同的故障标识，设置不同的有功电流内环限幅值I_dmax＝k_d，其中0≤k_d≤I_maxN，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值。

当交流电压没有轻微故障和严重故障时判定为定功率侧交流故障恢复，则有定电压侧故障标识消失后，内环有功电流限幅值从当前值k_d按照恢复速率恢复到正常运行时的内环有功电流限幅值。

所述恢复速率具体确定如下：

其中，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值，k_dR为定电压侧的内环电流限幅值，m为恢复速率，T_set为系统要求的恢复时间。

定功率侧的内环电流限幅值恢复到正常时的限幅值；

直流背靠背系统接线示意图如图4所示，具体包括：定功率侧S1、定电压侧S2、交流侧1、交流侧2；所述定功率侧S1包括换流阀1、换流变1，所述交流侧1连接换流变1至换流阀1；所述定电压侧S2包括换流阀2、换流变2，所述交流侧2连接换流变2至换流阀2；所述换流阀2连接换流阀1。

实施例2：

一种背靠背柔直的故障穿越系统，如图5所示，用于实现一种背靠背柔直的故障穿越方法，包括：

直流控制保护系统，用于根据检测到的数据对故障进行判断，得到故障判断结果；

故障标识模块，用于根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识；

限幅模块，用于通过所述故障标识和所述恢复故障标识设置内环电流限幅值；

恢复模块，用于内环电流限幅值按照恢复速率恢复到正常值。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种背靠背柔直的故障穿越方法，其特征在于，包括以下步骤：

直流控制保护系统包括至少一个交流侧，所述交流侧根据检测数据对故障进行判断，得到故障判断结果；

根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识；

通过所述故障标识和所述恢复故障标识设置内环电流限幅值；

内环电流限幅值按照恢复速率恢复到正常值；

所述对故障进行判断，具体为：设定直流背靠背单元工作于HVDC运行模式，直流控制保护系统包括第一交流侧和第二交流侧，所述第一交流侧为定功率侧，所述第二交流侧为定电压侧，根据检测数据判定故障发生在定功率侧还是定电压侧；所述检测数据为网侧交流电压；

所述对故障进行判断，具体为：

当交流电压的正序幅值U_dp满足K_2p＜U_dp≤K_1p或者负序幅值U_dn满足U_dn≥K_1n时，定义为轻微故障；当交流电压的正序幅值U_dp满足U_dp＜K_2p定义为严重故障，其中0.6≤K_1p≤0.92；

所述根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识，具体为：

发生严重故障或轻微故障后，置故障标识ACFR＝1；

当ACFR＝1时，检测到交流电压的正序幅值U_dp＞0.92，持续一定时间t后，则认为故障恢复，置故障恢复标识ACFRC＝1；

若故障发生在定功率侧，则有：

当交流电压没有轻微故障和严重故障时判定为定功率侧交流故障恢复，定功率侧交流故障恢复时，故障恢复标识ACFRC＝1瞬间，置定功率侧的内环电流限幅值I_max＝k_R，其中0≤k_R≤I_maxN，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值；

若故障发生在定电压侧，则有：

判断定电压侧故障状态，根据所述故障状态设定故障标识并将所述故障标识送至定功率侧；

所述定功率侧接收到所述故障标识时，根据不同的故障，设置不同的有功电流内环限幅值I_dmax＝k_d，其中0≤k_d≤I_maxN，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值。

2.根据权利要求1所述的一种背靠背柔直的故障穿越方法，其特征在于，还包括，定功率侧的内环电流限幅值从k_R开始根据恢复速率进行恢复，使得所述定功率侧的内环电流限幅值恢复到正常运行时的内环电流限幅值；所述内环电流限幅值包括内环有功电流限幅值；

所述恢复速率具体确定如下：

其中，I_maxN为正常运行时的内环电流限幅值，k_R为定功率侧的内环电流限幅值，m为恢复速率，T_set为系统要求的恢复时间。

3.根据权利要求1所述的一种背靠背柔直的故障穿越方法，其特征在于，还包括，当交流电压没有轻微故障和严重故障时判定为定功率侧交流故障恢复，且定电压侧故障标识消失后，内环有功电流限幅值从当前值k_d按照恢复速率恢复到正常运行时的内环有功电流限幅值。

4.一种背靠背柔直的故障穿越系统，用于实现权利要求1-3任一权利要求所述的一种背靠背柔直的故障穿越方法，其特征在于，包括：

直流控制保护系统，用于根据检测到的数据对故障进行判断，得到故障判断结果；

故障标识模块，用于根据所述故障判断结果设定相应的故障标识和恢复故障标识；

限幅模块，用于通过所述故障标识和所述恢复故障标识设置内环电流限幅值；

恢复模块，用于内环电流限幅值按照恢复速率恢复到正常值。