CN105633941A - 一种基于虚拟电流限制器的换相失败抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力***输电技术领域，具体公开了的一种基于虚拟电流限制器的换相失败抑制方法。所述虚拟电流限制器等效串联于传统直流输电线路中，当输电线路上的直流电流增大时，通过虚拟电流限制器的控制，迅速调整电流指令，达到抑制直流电流增大的目的。本发明应用于传统高压直流输电中，利用虚拟电流限制器，在***发生故障时限制直流过电流幅值，保护平波电抗器、晶闸管等器件，降低传统直流输电***发生换相失败的概率。
Description
技术领域
本发明属于输配电技术领域，具体涉及一种基于虚拟电流限制器的换相失败抑制方法。
背景技术
20世纪50年代以来，传统电网换相高压直流输电（Line-Commutated-ConverterHighVoltageDirectCurrent,LCC-HVDC）以其大容量远距离输电、有功功率快速可控等特点在世界范围内得到了快速的发展。
但是由于LCC-HVDC采用无自关断能力的普通晶闸管作为换流元件，因此LCC-HVDC***需要一定强度的交流***来实现换相，需要交流电网提供换相电压。当电网发生故障或三相严重不对称时，会导致交流母线电压下降，线电压过零点可能提前，LCC-HVDC阀臂的换流重叠角将增大，关断角将减小，容易导致换相失败。当两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内，如果未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程一直未能进行完毕，这两种情况在阀电压转变为正向时被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相，这称为换相失败。换相失败发生时，逆变侧直流侧发生短时短路故障，逆变侧直流电压降低，而整流侧直流电压相对较高，这使得直流线路的直流电流快速增大，直流线路、晶闸管等设备将承受过电流冲击，影响设备使用寿命。此外，由于直流线路的直流电流较大，逆变侧会持续发生换相失败，严重限制了直流***传输功率，为整个交-直-交***带来巨大的扰动。
现有技术中，VDCOL控制通过测量直流线路电压值，调整直流电流指令。在某些故障情况下，当发现直流电压低于某一值时，自动降低直流电流调节器的整定值，待直流电压恢复后，又自动恢复整定值。VDCOL可以避免逆变侧长时间换相失败，有利于交流***电压的恢复，改善故障后直流***的恢复特性。
然而，当逆变侧发生换相失败时，逆变侧直流电压明显降低，整流侧直流电压还来不及变化。直到直流电流上升到较大数值时，在整流侧的定直流电流控制的作用下，整流侧直流电压才开始下降，进一步，VDCOL输出的直流电流指令才会下降。因此，目前的VDCOL控制对于逆变侧换相失败时直流电流幅值的限制存在滞后，也不利于防御逆变侧发生连续性换相失败。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种基于虚拟电流限制器的换相失败抑制方法，于直流输电线路上等效串联虚拟电抗器，可以使***正常运行以及人为控制***在降压状态运行时，直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降ΔU *不会影响VDCOL的正常控制，在***发生故障时限制直流电流的幅值，降低直流线路、换流阀等设备的过电流幅值，一定程度上降低逆变侧发生换相失败的概率。
本发明的技术方案是，一种基于直流电流限制器的换相失败抑制方法，其改进之处在于：所述虚拟电流限制器等效串联在传统直流输电的输电线路上，其产生的压降作用于直流输电***中的低压限流控制VDCOL，并利用所得直流电压值，最终确定直流电流指令。
进一步，所述虚拟电流限制器等效串联在传统直流输电的输电线路的方式包括以下步骤：
I、将所要串联接入的虚拟电感参数等效折算至控制***中，折算公式为：
（1）
式中，L为所要串联接入的虚拟电感参数，I dN为所述传统直流输电***的额定电流，U dN为所述传统直流输电***的额定电压，L *为等效折算至控制***中的虚拟电感值。
II、将控制***中的直流电流对时间求导，并乘以虚拟电感值，得到直流电流在虚拟电流限制器上产生的压降，其计算公式为：
（2）
式中，L *为等效折算至控制***中的虚拟电感值，I d*为等效折算至控制***中的直流电流，ΔU *为直流电流在虚拟电流限制器上产生的压降。
III、将原来输入VDCOL控制的直流电压值减去直流电流在虚拟电流限制器上产生的压降，得到新的直流电压值，其计算公式为：
（3）
式中，U d*为原来输入VDCOL控制的电压值，ΔU *为直流电流在虚拟电流限制器上产生的压降，为新的直流电压值。
进一步，所得到的新的直流电压值作为VDCOL控制的输入量，并根据VDCOL控制的特性得到直流电流指令。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明的方法降低了逆变侧发生换相失败后所产生的直流电流幅值，使直流输电线路、平波电抗器、晶闸管等器件所受的直流电流冲击减小，有利于设备的安全稳定运行，延长设备的使用寿命。
（2）本发明的方法可在一定程度上减小直流输电***发生换相失败的概率，有利于直流输电***从换相失败中迅速恢复；
（3）本发明的方法可以有效减小多馈入直流***中发生继发性换相失败的情况，为交直流混合***的安全稳定运行提供了一定的保障。
附图说明
图1是虚拟电流限制器的控制方式。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，图1为基于虚拟电流限制器的换相失败抑制方法的实施流程图；图中，U d*为原来输入VDCOL控制的电压值，ΔU *为直流电流在虚拟电流限制器上产生的压降，为新的直流电压值，L *为等效折算至控制***中的虚拟电感值，I d*为等效折算至控制***中的直流电流，为微分算子，为VDCOL在虚拟电流限制器作用下输出的电流指令。
本发明的技术方案是，一种基于直流电流限制器的换相失败抑制方法，其改进之处在于：所述虚拟电流限制器等效串联在传统直流输电的输电线路上，其产生的压降作用于直流输电***中的低压限流控制VDCOL，并利用所得直流电压值，最终确定直流电流指令。
所述虚拟电流限制器等效串联在传统直流输电的输电线路的方式包括以下步骤：
I、将所要串联接入的虚拟电感参数等效折算至控制***中，折算公式为：
（1）
式中，L为所要串联接入的虚拟电感参数，I dN为所述传统直流输电***的额定电流，U dN为所述传统直流输电***的额定电压，L *为等效折算至控制***中的虚拟电感值。
II、将控制***中的直流电流对时间求导，并乘以虚拟电感值，得到直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降，其计算公式为：
（2）
式中，L *为等效折算至控制***中的虚拟电感值，I d*为等效折算至控制***中的直流电流，ΔU *为直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降。
III、将原来输入VDCOL控制的直流电压值减去直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降，得到新的直流电压值，其计算公式为：
（3）
式中，U d*为原来输入VDCOL控制的电压值，ΔU *为直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降，为新的直流电压值。
所得到的新的直流电压值作为VDCOL控制的输入量，并根据VDCOL控制的特性得到直流电流指令。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于虚拟电流限制器的换相失败抑制方法，其特征在于，所述虚拟电流限制器等效串联在传统直流输电的输电线路上，其产生的压降作用于直流输电***中的低压限流控制VDCOL，并利用所得直流电压值，最终确定直流电流指令。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟电流限制器，其特征在于，所述虚拟电流限制器等效串联在传统直流输电的输电线路的方式包括以下步骤：
I、将所要串联接入的虚拟电感参数等效折算至控制***中，折算公式为：
（1）
式中，L为所要串联接入的虚拟电感参数，I dN为所述传统直流输电***的额定电流，U dN为所述传统直流输电***的额定电压，L *为等效折算至控制***中的虚拟电感值；
II、将控制***中的直流电流对时间求导，并乘以虚拟电感值，得到直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降，其计算公式为：
（2）
式中，L *为等效折算至控制***中的虚拟电感值，I d*为等效折算至控制***中的直流电流，ΔU *为直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降；
III、将原来输入VDCOL控制的直流电压值减去直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降，得到新的直流电压值，其计算公式为：
（3）
式中，U d*为原来输入VDCOL控制的电压值，ΔU *为直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降，为新的直流电压值。
3.根据权利要求1所述的一种虚拟电流限制器，其特征在于，所得到的新的直流电压值作为VDCOL控制的输入量，并根据VDCOL控制的特性得到直流电流指令。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电流限制器的换相失败抑制方法，其特征在于，***正常运行以及人为控制***在降压状态运行时，直流电流仅存在微小的纹波波动，直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降ΔU *不会影响VDCOL的正常控制；当故障发生导致直流电流快速增大时，直流电流在虚拟电抗限流器上产生的压降ΔU *将使得输入到VDCOL控制的新的电压值减小，进而VDCOL快速减小电流指令，达到限制直流过电流、抑制持续性换相失败的目的。
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