CN113644678B - 高压直流输电***触发角指令计算方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压直流输电***触发角指令计算方法及***,通过实时换相电压测量值E(t)和额定关断角γref,对换相电压有效值变化后的额定关断角γ'ref进行求解;通过直流电流预测和换相电压过零时刻,结合换相面积等效和换相过程边界条件解出触发角指令变化量Δα;最后根据额定触发角αN和触发角指令变化量Δα之间的关系计算触发角指令α。仿真结果验证了本发明对换相失败预测的有效性。
Description
技术领域
本发明涉及高压直流输电领域,特别是一种高压直流输电***触发角指令计算方法及***。
背景技术
换相失败作为直流输电***最为典型的***故障,成为特高压直流输电***发展所面对的重大难题之一。在直流输电***逆变侧,交流母线电压下降,谐波引起的电压波形畸变,直流电流突增,三相不对称故障引起的换相电压过零点偏移都可能引发换相失败。换相失败会导致直流电压下降、直流电流短时增大、波形畸变等不利因素,影响***的稳定运行。因此,能否准确、快速地计算直流输电***的触发角指令,实现换相失败的即使抑制,对直流输电***的安全稳定运行有着重要意义。
图1为高压直流输电***主电路。高压直流输电***由9部分构成:送端电网、送端交流滤波器组、整流站、整流站控制器、直流线路、受端电网、受端交流滤波器组、逆变站以及逆变站控制器。
高压直流输电***的交流***主要由受端电网构成。
在实际工程中,部分直流输电***利用实际测量的关断角和额定关断角做差进行PI控制得到触发角指令,其延时较大,且其触发角指令对不同故障下的适应性较差,难以抑制换相失败的发生。此外,目前已有文献对触发角指令计算方法进行了研究,但其未准确地考虑触发角指令对换相角、直流电流和关断角变化的影响,且在故障情况下的计算误差较大,因此,研究一种高压直流输电***触发角指令计算方法意义重大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提供一种高压直流输电***触发角指令计算方法及***,快速、准确的计算触发角指令,以更好地抑制换相失败。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种高压直流输电***触发角指令计算方法,利用下式计算当前时刻tk的触发角指令α(tk):
α(tk)=αN-Δα(tk);
其中,
αN为高压直流输电***正常运行时的额定触发角,E(tk)为当前时刻换相电压有效值,γ'ref(tk)为换相电压有效值变化后的额定关断角,Lc为高压直流输电***等效换相电感,kId(tk)为当前时刻tk的直流电流变化率,Id(tk)为当前时刻tk的直流电流,t0为换相电压正向过零时刻,ω为高压直流输电***的交流***额定角频率。本发明将直流电流预测、额定关断角变化引入触发角指令的计算,利用换相面积等效以及换相失败边界条件求解触发角指令变化量,不需要PI等线性控制器,简单易行,能够快速并且准确地计算触发角指令,极大地提高了高压直流输电***抑制换相失败的能力。
换相电压有效值变化后的额定关断角γ'ref(tk)的计算公式为:
其中,EN为额定换相电压有效值,γref为当前时刻额定关断角。
由于考虑了电压有效值变化对额定关断角的影响,使得触发角指令对电压有效值变化更加敏感,因此触发角指令计算更加准确。
当前时刻tk的直流电流变化率kId(tk)的计算公式为:
其中,ΔT为直流电流采样间隔。
由于考虑了直流电流的预测,结合换相等效面积计算,因此本发明的方法可以较为准确地考虑触发角指令变化对直流电流、换相角和关断角的影响,使得触发角指令的计算更准确、更快,从而可以较好地抑制换相失败的发生。
当前时刻tk的直流电流Id(tk)的计算过程包括:测量逆变站直流线路的直流电流,并对直流电流进行滑动平均滤波,得到当前时刻tk的直流电流Id(tk)。
滑动平均滤波能够有效滤除直流输电***中的特征次谐波,且动态响应也优于低通滤波,使得直流电流测量更加准确、更加快速。
本发明还提供了一种高压直流输电***触发角指令计算***,其包括计算机设备;所述计算机设备被配置或编程为用于执行上述方法的步骤。
与现有技术相比,本发明所具有的有益效果为:本发明没有引入PI控制器等控制逻辑,简单易行;本发明能使高压直流输电***快速、准确地计算触发角指令,从而提高了高压直流输电***抑制换相失败的能力。
附图说明
图1为高压直流输电***主电路;
图2为本发明实例换相失败触发角计算方法实现框图;
图3为本发明实施例单相、三相接地故障下直流输电***在CIGRE控制下和本发明所提控制下的响应曲线;
图4为本发明实施例在三相接地故障,接地电感1.1H,故障持续时间50ms 的情况下,直流输电***在CIGRE控制下和本发明所提控制下的响应曲线。
具体实施方式
参见图2,为本发明实例触发角指令计算方法实现框图,其计算步骤包括:
1)针对任一换相电压u,通过过零检测得到其换相电压正向过零时刻t0,利用广义二阶积分器(SOGI)计算其当前时刻有效值E(tk)。
2)利用当前时刻有效值E(tk)及额定关断角γref对换相电压有效值变化后的额定关断角γ'ref(tk)进行求解。
3)测量逆变站直流线路的直流电流,并进行滑动平均滤波,得到当前时刻 tk的直流电流Id(tk),利用Id(tk)和上一时刻直流电流Id(tk-1)计算得到直流电流变化率kId。
4)针对任一换相电压u所对应的换相过程,结合kId、E(tk)、γ'ref(tk)、t0和换相过程边界条件,可通过所提方程求解触发角指令变化量Δα。
5)利用求解的触发角指令变化量Δα,可以求解出触发角指令α。
步骤2)中,计算换相电压有效值变化后的额定关断角γ'ref(tk)的公式为:其中,EN为额定换相电压有效值。
步骤3)中,计算直流电流变化率的公式为:其中,ΔT为直流电流采样间隔。
步骤4)中,求解触发角指令变化量Δα(tk)的公式为:其中,a=E(tk)(sinαN-sinγ'pre(tk))2(π-αN-γ'pre(tk));/> αN为直流输电***正常运行时的额定触发角;Lc为直流输电***等效换相电感。
步骤5)中,触发角指令α(tk)的计算公式为:α(tk)=αN-Δα(tk)。
参见图3,在单相接地故障,接地电感0.7H,故障持续时间50ms的情况下,在CIGRE控制下的直流输电***关断角减小到了0°,发生了换相失败,直流电压下降至了0,直流电流上升到了2.4p.u.,对直流输电***产生了极大的冲击。而在本发明方法下,关断角虽然减小了,但是仍大于最小关断角,使得直流输电***避免了换相失败的发生,且其直流电流最高为1.24p.u.,极大的降低了直流输电***的波动。
参见图4,在三相接地故障,接地电感1.1H,故障持续时间50ms的情况下,在CIGRE控制下的直流输电***关断角减小到了0°,发生了换相失败,直流电压下降至了0,直流电流上升到了2.4p.u.,对直流输电***产生了极大的冲击。而在本发明方法下,关断角虽然减小了,但是仍大于最小关断角,使得直流输电***避免了换相失败的发生,且其直流电流最高为1.23p.u.,极大的降低了直流输电***的波动。
Claims (5)
1.一种高压直流输电***触发角指令计算方法,其特征在于,利用下式计算当前时刻tk的触发角指令α(tk):
α(tk)=αN-Δα(tk);
其中,
αN为高压直流输电***正常运行时的额定触发角,E(tk)为当前时刻换相电压有效值,γ'ref(tk)为换相电压有效值变化后的额定关断角,Lc为高压直流输电***等效换相电感,kId(tk)为当前时刻tk的直流电流变化率,Id(tk)为当前时刻tk的直流电流,t0为换相电压正向过零时刻,ω为高压直流输电***的交流***额定角频率。
2.根据权利要求1所述的高压直流输电***触发角指令计算方法,其特征在于,换相电压有效值变化后的额定关断角γ'ref(tk)的计算公式为:
其中,EN为额定换相电压有效值,γref为当前时刻额定关断角。
3.根据权利要求1所述的高压直流输电***触发角指令计算方法,其特征在于,当前时刻tk的直流电流变化率kId(tk)的计算公式为:
其中,ΔT为直流电流采样间隔。
4.根据权利要求1所述的高压直流输电***触发角指令计算方法,其特征在于,当前时刻tk的直流电流Id(tk)的计算过程包括:测量逆变站直流线路的直流电流,并对直流电流进行滑动平均滤波,得到当前时刻tk的直流电流Id(tk)。
5.一种高压直流输电***触发角指令计算***,其特征在于,包括计算机设备;所述计算机设备被配置或编程为用于执行权利要求1~4之一所述方法的步骤。
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一种抑制高压直流输电换相失败的优化控制策略;李春华;黄莹;李明;曹润彬;;南方电网技术(第06期);全文 * |
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