CN103078311A - 一种抑制换相失败的直流电流预测整定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制换相失败的直流电流预测整定方法。本发明针对直流输电***逆变器换相失败问题，通过直流输电***逆变侧直流电流及交流母线电压的检测，综合考虑其对逆变器换相过程的影响，利用交流母线电压零序电压分量、abc-αβ变换及交流电压有效值建立直流电流预测整定方法。本发明为进一步研究直流输电***换相失败预测控制方法奠定了基础。

Description

一种抑制换相失败的直流电流预测整定方法

技术领域

本发明属于电力***运行和控制技术领域，具体涉及一种抑制换相失败的直流电流预测整定方法。

背景技术

直流输电具有输送容量大、损耗小、功率调节迅速灵活、非同步联络能力强等优点，使其在大区域电网互联、远距离大容量输电等方面应用广泛。随着我国电网建设水平的不断提升，直流输电工程已成为优化电网资源配置、协调区域经济发展的重要技术手段。换相失败作为高压直流输电***中常见的典型***故障，会引起直流电压下降和直流电流短时增大等；连续的换相失败容易引起直流***降额运行，甚至造成阀组闭锁或极闭锁，不利于***运行。直流输电***中换相失败主要发生于逆变器中，现行的换相失败预测控制技术以增大触发超前角β或关断角γ的整定值来减小其发生几率。

据工作于逆变方式换流器的触发延迟角范围约束，若换相电压下降较为严重时，最大的触发延迟角提前也可能难以保证逆变器成功换相；此外，较多的换相角增加，也可能使关断角受到下一换相失败过程影响而变小，导致换相失败，仅通过减小触发延迟角α增大换相角μ来抑制逆变器换相失败有其固有局限性。

发明内容

发明目的：针对上述现有现有逆变器换相失败预测控制技术的固有局限性，本发明的目的是提供一种抑制换相失败的直流电流预测整定方法。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种抑制换相失败的直流电流预测整定方法，包括如下步骤：

(1)参数数据初始化，所述参数数据包括：换相失败零序电压分量乘积因子k_{Z_DIFF_LEVEL}和α/β变换差值乘积因子K_{AB_DIFF_LEVEL}；

(2)输入逆变侧直流电流I_{d_inv}、交流母线三相瞬时电压u_a、u_b、u_c及其电压有效值V_{AC_inv}，均为标幺值，并且同时输入换相失败零序电压V_{Z_DIFF_LEVEL}及α/β变换分量设定值V_{AB_DIFF_LEVEL}；

(3)分别对I_{d_inv}和V_{AC_inv}进行2s滤波，得到2s滤波值I_{d_inv_2s}滤波值和

V_{AC_inv_2s}滤波值，并做如下计算；

α/β变换及计算：

$u_{\mathrm{\α}}=(u_b-u_c)/\sqrt{3},u_{\mathrm{\β}}=({2u}_a-u_b-u_c)/3,U_{\mathrm{\α\β}}=\sqrt{u_{\mathrm{\α}}^2+u_{\mathrm{\β}}^2}$

零序分量计算：

U_Z=|u_a+u_b+u_C|

(4)对U_αβ进行2s滤波，得到U_{αβ_2s}滤波值，计算(U_{αβ_2s}滤波值-U_αβ)并使其与U_Z的最大值保持20ms，分别记为U_{AB_DIFF_MAXHOLD}和U_{Z_DIFF_MAXHOLD}；

(5)判断U_Z是否大于等于V_{Z_DIFF_LEVEL}，若是，计算D_z=k_{Z_DIFF_LEVEL}U_{Z_DIFF_MAXHOLD}，否则D_z＝0；

(6)判断(

-U_αβ)是否大于或等于V_{AB_DIFF_LEVEL}，若是，计算D_αβ=K_{AB_DIFF_LEVEL}·U_{AB_DIFF_MAXHOLD}，否则D_αβ=0；

(7)计算：

D=max{D_Z，D_αβ}

$V_Z=1-U_{Z\_\mathrm{DIFF}\_\mathrm{MAXHOLD}}/\sqrt{2}$

k=min{V_{AC_inv}，V_αβ，V_Z}/V_{AC_inv_2s}滤波值

(8)判断D是否大于零，若是，则计算换相失败时的直流电流预测整定值I_{d_PREV}=2kI_{d_inv_2s}滤波值-I_{d_inv}，否则I_{d_PREV}不做换相失败时的预测整定，其为正常直流整定值I_{d_NOR}；

(9)输出I_{d_PREV}。

有益效果：据换相失败机理的分析，***故障造成直流电流增大、交流***母线电压下降时，正确合理的直流电流预测控制则可增强控制***对换相过程的控制，以尽量满足故障条件下逆变器成功换相的必要条件，降低其换相失败发生几率。目前，抑制换相失败的直流电流预测整定方法尚未见文献报道。本发明提出的抑制换相失败的直流电流预测整定方法，在现有换相失败预测控制方法的基础上，利用逆变侧直流电流、交流母线零序电压分量、abc-αβ变换及交流母线电压有效值的检测，建立了可用于降低交流***故障情况下逆变器换相失败几率的直流电流预测整定方法，为直流输电***换相失败的预测控制措施研究奠定了基础。本发明具有如下优势，一方面提出的直流电流预测整定方法对仅通过减小触发延迟角、增大换相角来抑制逆变器换相失败的换相失败预测控制模块进一步补充完善；另一方面，在切实可行的换相失败预测控制模块的基础上予以完善的同时，进一步指出换相失败预测控制策略上直流电流控制这一研究方向。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为换相失败直流电流预测整定模块框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

直流输电***换相失败(主要为逆变器换相失败)严重威胁着直流输电***的安全稳定运行，对其预测控制技术也已有多方面的研究，换相失败预测控制模块较好地解决了增大换相角抑制换相失败和***经济运行的矛盾，其基本思想是：当检测到交流***故障可能引发换相失败时，在逆变侧触发延迟角中减去一定角度，实现提前触发。然而据相关文献分析可知，仅通过减小触发延迟角、增大换相角来抑制逆变器换相失败有其固有局限性。据换相失败机理的进一步分析，正确合理的直流电流预测控制则可增强控制***对换相过程的控制，以尽量满足故障条件下逆变器成功换相的必要条件，降低其换相失败发生几率。

本发明方法如图1所示，按照逆变侧交流***的不同故障类型(对称与不对称)，分别以交流母线电压零序电压和基于αbC-αβ变换予以检测；并且分别与设定值相比较以确定是否可能引发逆变器换相失败、启动直流电流预测控制。本发明涉及的换相失败预测控制模块直流电流整定预测值取以下形式：

I_{d_PREV}＝2kI_{d_inv_2s}滤波值-I_{d_inv}

式中，I_{d_inv}为逆变侧直流电流，I_{d_inv_2s}滤波值为其2s滤波值；比例系数k=min{V_{AC_inv}，Vα_β，V_Z}/V_{AC_inv_2s}滤波值，V_{AC_inv}为逆变侧交流***母线电压有效值的标幺值；

U_{AB_DIFF_MAXHOLD}为abc-αβ变换的(U_{αβ_2s}滤波值-U_αβ)最大值20ms保持值；

$V_Z=1-U_{Z\_\mathrm{DIFF}\_\mathrm{MAXHOLD}}/\sqrt{2},U_{Z\_\mathrm{DIFF}\_\mathrm{MAXHOLD}}$ 为零序电压分量绝对值U_Z的最大值20ms保持值。

图2为本发明涉及的换相失败直流电流预测整定模块框图，以交流母线电压零序电压分量检测交流***不对称故障，基于abc-αβ变换检测对称故障：零序电压分量U_Z=|u_a+u_D+u_c|，α/β变换 $u_{\mathrm{\α}}=(u_b-u_c)/\sqrt{3},u_{\mathrm{\β}}=$ $(2u_a-u_b-u_c)/3,$ 计算 $U_{\mathrm{\α\β}}=\sqrt{u_{\mathrm{\α}}^2+u_{\mathrm{\β}}^2};$

对U_αβ进行2s滤波，得到U_{αβ_2s}滤波值，计算(U_{αβ_2s滤波值}-U_αβ)并使其与U_Z的最大值保持20ms，分别记为U_{Z_DIFF_MAXHOLD}和U_{AB_DIFF_MAXHOLD}；

Z_DIFF_LEVEL与AB_DIFF_LEVEL分别用以判断交流***不对称与对称故障情况下，逆变器是否可能发生换相失败，并且判断信号予以持续20ms。

Z_DIFF_GAIN与AB_DIFF_GAIN为U_{Z_DIFF_MAXHOLD}与U_{AB_DIFF_MAXHOLD}的非零权值，当模块判定可能发生换相失败时选择对应的分量与权值的乘积输出，否则输出置零；对二者的输出取较大值用以判断是否需要启动直流电流预测整定值予以控制，若是，则计算换相失败直流电流预测整定值I_{d_PREV}=2kI_{d_inv_2s}滤波值-I_{d_inv}，否则I_{d_PREV}不做换相失败预测整定，其为正常直流整定值I_{d_NOR}；I_{d_PREV}输出至直流输电极控制层控制***，用以抑制逆变器换相失败。

Claims (1)

1.一种抑制换相失败的直流电流预测整定方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)参数数据初始化，所述参数数据包括：换相失败零序电压分量乘积因子k_{Z_DIFF_LEVEL}和α/β变换差值乘积因子k_{AB_DIFF_LEVEL}；

(2)输入逆变侧直流电流I_{d_inv}、交流母线三相瞬时电压u_a、u_b、u_c及其电压有效值V_{AC_inv}，均为标幺值，并且同时输入换相失败零序电压V_{Z_DIFF_LEVEL}及α/β变换分量设定值V_{AB_DIFF_LEVEL}；

(3)分别对I_{d_inv}和V_{AC_inv}进行2s滤波，得到2s滤波值I_{d_inv_2s}滤波值和V_{AC_inv_2s滤波值}，并做如下计算；

α/β变换及计算：

$u_{\mathrm{\α}}=(u_b-u_c)/\sqrt{3},$ u_β＝(2u_a-u_b-u_c)/3， $U_{\mathrm{\α\β}}=\sqrt{u_{\mathrm{\α}}^2+u_{\mathrm{\β}}^2}$

零序分量计算：

U_Z＝|u_a+u_b+u_c|

(4)对U_αβ进行2s滤波，得到U_{αβ_2s滤波值}，计算(U_{αβ_2s滤波值}-U_αβ)并使其与U_Z的最大值保持20ms，分别记为U_{AB_DIFF_MAXHOLD}和U_{Z_DIFF_MAXHOLD}；

(5)判断U_Z是否大于等于V_{Z_DIFF_LEVEL}，若是，计算D_z＝k_{Z_DIFF_LEVEL}·U_{Z_DIFF_MAXHOLD}，否则D_Z＝0；

(6)判断

是否大于或等于V_{AB_DIFF_LEVEL}，若是，计算D_αβ＝k_{AB_DIFF_LEVEL}·U_{AB_DIFF_MAXHOLD}，否则D_αβ＝0；

(7)计算：

D＝max{D_z，D_αβ}

$V_Z=1-U_{Z\_\mathrm{DIFF}\_\mathrm{MAXHOLD}}/\sqrt{2}$

k＝min{V_{AC_inv}，V_αβ，V_Z}/V_{AC_inv_2s滤波值}

(8)判断D是否大于零，若是，则计算换相失败时的直流电流预测整定值I_{d_PREV}＝2kI_{d_inv_2s滤波值}-I_{d_inv}，否则I_{d_PREV}不做换相失败时的预测整定，其为正常直流整定值I_{d_NOR}；

(9)输出I_{d_PREV}。

Images