CN111244923B - 一种特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，该特高压混合级联直流输电***整流侧采用双12脉动LCC，逆变侧采用LCC串联三个MMC并联组的结构。本发明提供的控制方法适用于抑制***逆变站发生交流故障导致逆变侧LCC换相失败后产生的直流过电流。本发明首先根据模糊聚类整流站多电气量来识别逆变站的不同暂态阶段的特征，然后分阶段快速调节整流站的直流电压，以达到抑制直流过电流的目的，不仅能够有效减小过电流水平，显著改善***的故障恢复特性，实现***的快速稳定的恢复；且本发明所提方法不需要逆变站故障检测即可启动，整流站本地快速检测可简单快捷地实现对逆变站交流故障下直流过电流的抑制，提高***的稳定性。摘要附图为基于整流站多电气检测量聚类识别逆变站暂态阶段的新型特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法的逻辑流程图。
Description
技术领域
本发明涉及一种输变电技术领域的装置，具体涉及一种特高压混合级联直流输电***中逆变站交流故障导致逆变侧LCC换相失败产生过电流的抑制方法。
背景技术
基于我国目前计划建设的白鹤滩-江苏特高压混合级联直流输电***，拟采用送端LCC、受端LCC同三个并联的MMC串联的结构，三个并联MMC可以为逆变站的LCC提供无功功率支撑，在一定程度上降低换相失败的风险，同时LCC换流器电流单向导通的特征也可以阻断直流故障发生时MMC的故障电流，因此具有良好的技术经济优势。
在逆变站交流故障导致逆变侧LCC换相失败的情况下,由于在这个过程中逆变站直流电压瞬间跌落，***会产生过电流现象，严重时不仅损伤设备，甚至可能导致换流器闭锁，也可能引发连续换相失败导致***难以正常恢复。采用快速调节整流站直流电压的过电流抑制方法，可以有效逆变站交流故障时***的直流过电流，加快故障恢复速度。
因此，提供一种基于模糊聚类与识别的新型的特高压混合级联直流输电***的过电流抑制方法，可以抑制逆变站交流故障导致逆变站LCC换相失败下的直流过电流，实现***快速稳定恢复，且具有一定的工程应用价值的过电流抑制方法显得尤为重要。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提出了一种基于模糊聚类与识别的新型特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，其改进之处在于：针对特高压混合直流输电***逆变站交流母线短路故障导致逆变站LCC换相失败产生的过电流现象进行了抑制，所述***整流侧采用LCC，逆变侧采用LCC与三个并联MMC串联的结构。
进一步的，所述过电流抑制方法中整流站本地检测的多个电气量包括整流站出口平波电抗器电压Ul、整流站出口平波电抗器电压变化率dUl/dt、直流电流Idc、整流站出口直流电压Udcr；进一步的，所述过电流抑制方法中对整流站检测的多电气量进行识别逆变站暂态阶段建立整流站多电气量与逆变站暂态阶段的映射关系：
{Ul，dUl/dt，Idc，Udcr}→Udci；
进一步的，所述过电流抑制方法中整流站多电气量的采用传递闭包法建立等价模糊相似阵的方法进行模糊聚类，具体分为以下四个步骤：
步骤1：对整流站多电气量组成的信息矩阵极差正规化；
步骤2：构造模糊相似矩阵；
步骤3：选定λ求模糊等价矩阵的λ截矩阵；
步骤4：对λ截矩阵进行模糊聚类。
进一步的，所述过电流抑制方法中对聚类后不同暂态阶段的整流站施以对应的触发角指令，快速调节整流站的直流电压，从而抑制过电流；
进一步的，所述过电流抑制方法中的识别是根据择近原则，判断当前整流站电气量信息的类属性(对应的暂态阶段)，然后施以对应阶段的触发角措施；
进一步的，所述暂态阶段的整流站直流电压得到调整，直流过电流得到有效抑制，实现***的快速恢复。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，适用于特高压混合级联直流输电***，抑制逆变侧发生交流故障导致LCC换相失败过程中产生的直流过电流，可以实现***故障的快速有效恢复。
2、本发明提供的一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，适用于特高压混合级联直流输电***，是基于整流站本地检测量信息进行检测，实现对逆变站暂态阶段的模糊识别，不需要对逆变站进行故障检测。
3、本发明提供的一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，适用于特高压混合级联直流输电***，适用于逆变站交流故障导致逆变站直流电压下降的情况，对同样情况的故障下的过电流均有抑制效果，具有普适性。
4、本发明提供的一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，是针对不同暂态阶段的整流站触发角直接调控进而快速调节整流站直流电压，简单快捷地抑制直流电流。
5、本发明提供的一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，减小对设备的损伤和使用寿命的影响，具有经济性和一定的工程价值。
6、本发明提供的一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，所述方法针对类似混合级联直流输电***的同样适用，MMC并联组可以根据实际需求有多个MMC并联，其方法结论具有普适性和实用性。
7、本发明提供的一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，适用于特高压混合级联直流输电***，该直流输电***结构目前计划建设没有投入运行，所述交流故障过电流抑制问题对实际工程具有一定的参考价值。
附图说明
图1为本发明提供的一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法的逻辑流程图；
图2为本发明实施例中模糊聚类整流站电气量信息与逆变站暂态阶段的映射关系；
图3为本发明实施例中模糊识别及整流站分阶段触发角指令调控过程；
图4为本发明实施例中特高压混合级联直流输电***的单极拓扑结构；
图5为本发明实施例中换流站的控制***框图；
图6为本发明实施例中特高压混合级联直流输电***的双极拓扑结构
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
本发明提供了一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，本过电流抑制方法适用于特高压混合级联直流***逆变站交流故障导致逆变站LCC换相失败产生的过电流抑制；
如图1所示，本发明所述一种新型的特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法的逻辑流程图，展示了本策略实施的三个阶段以及每个阶段的具体步骤：
阶段1---整流站多电气量的模糊聚类：
①整流站多电气量信息矩阵X极差正规化将数据标准化；
②用标准化的数据构造模糊相似矩阵R；
③构造只有元素0或1的对称正定阵λ截矩阵；
④将λ截矩阵相同的行分为同类对整流站信息进行模糊聚类；
如图2所示，整流站多电气量矩阵X聚类后分为了m类，整流站信息模糊聚类信息反映逆
变站的暂态阶段的映射关系如下：
{Ul，dUl/dt，Idc，Udcr}→Udci
阶段2---分阶段对整流站直流电压进行调控：
如图3所示，根据各阶段的电气量信息的聚类中心向量求出触发角的指令值αord，整流站分阶段施以不同的触发角的指令快速调控直流电压；
阶段3---逆变站不同暂态阶段的模糊识别：
如图3所示，逆变侧故障发生后，整流站可以检测到当前整流站信息，计算整流站检测量与每个暂态阶段聚类中心向量的贴近度，根据择近原则判断当前整流站电气信息量的类属性，然后采取对应的调控触发角指令。
如图4所示，特高压混合级联直流输电***的拓扑结构(单极结构)，整流侧采用两个12脉动LCC的串联结构，逆变侧采用LCC串联三个并联MMC的结构，来实现特高压800kV及双极8000MW的传输能力。LCC_rec1、LCC_rec2是整流侧采用的LCC换流器，换流变压器Ts10和Ts11分别为LCC_rec1、LCC_rec2与交流***联结的换流变压器。LCC_inv是逆变侧LCC换流器，逆变侧三个并联的MMC，分别为MMC1、MMC2和MMC3。换流变压器Ts20是LCC_inv与交流***之间的换流变压器，联结变压器Ts21、Ts22和Ts23分别为MMC1、MMC2和MMC3与交流母线之间联结的变压器。
如图5所示是换流站的控制***框图，整流侧LCC采用定直流电流控制方式，逆变侧LCC采用定直流电压控制方式，一个MMC(MMC1)同样控制直流电压，而另外两个MMC控制有功功率。
结果表明，采用本发明所提基于模糊聚类与识别的新型特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，不仅故障期间直流过电流水平得到明显抑制，减小了过电流对换流站设备的损伤，也缩短了***过电流的承受时间，延长了器件的寿命，同时较低的过电流水平可以改善***的恢复特性，加快***的恢复速度。
本实施例中，是以单极为例进行研究，本发明的过电流抑制方法同样适用于图6的双极***。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法,其特征在于:所述过电流抑制方法基于整流侧多电气量的模糊聚类与识别逆变站的暂态阶段，然后快速调节整流站的直流电压，实现***直流过电流的抑制；
阶段1---整流站多电气量的模糊聚类：
①整流站多电气量信息矩阵X极差正规化将数据标准化；
②用标准化的数据构造模糊相似矩阵R；
③构造只有元素0或1的对称正定阵λ截矩阵；
④将λ截矩阵相同的行分为同类对整流站信息进行模糊聚类；
整流站多电气量矩阵X聚类后分为了m类，整流站信息模糊聚类信息反映逆变站的暂态阶段的映射关系如下：
{Ul，dUl/dt，Idc，Udcr}→Udci
阶段2---分阶段对整流站直流电压进行调控：
根据各阶段的电气量信息的聚类中心向量求出触发角的指令值αord，整流站分阶段施以不同的触发角的指令快速调控直流电压；
阶段3---逆变站不同暂态阶段的模糊识别：
逆变侧故障发生后，整流站可以检测到当前整流站信息，计算整流站检测量与每个暂态阶段聚类中心向量的贴近度，根据择近原则判断当前整流站电气信息量的类属性，然后采取对应的调控触发角指令；
所述抑制方法是对整流站检测到的多电气量进行模糊聚类，这些电气量分别是整流站出口平抗电压Ul、整流站出口平抗电压变化率dUl/dt、直流电流Idc、整流侧出口直流电压Udcr。
2.如权利要求1所述一种特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，其特征在于：所述的特高压混合级联直流输电***是整流侧采用双12脉动LCC，逆变侧采用LCC与三个并联的MMC串联的混合直流输电***。
3.如权利要求1所述一种特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，其特征在于：直流过电流产生的场景是逆变侧交流故障导致逆变站LCC换相失败致使逆变站直流电压快速降低。
4.如权利要求1所述一种特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，其特征在于：根据整流侧多电气量模糊聚类的方法可以估计逆变站所处的故障状态。
5.如权利要求1所述一种特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，其特征在于：在模糊识别逆变站不同暂态阶段特征过程中，采用择近原则识别当前整流站电气量信息的类属性。
6.如权利要求1所述一种特高压混合级联直流输电***过电流抑制方法，其特征在于：聚类后不同暂态阶段下整流站直流电压施以对应触发角指令的方法快速调节整流站直流电压来实现过电流抑制。
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