[發明專利]高壓直流輸電分段變速率低壓限流單元的控制方法

有效

• 申請號: 201410127208.X
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103904678A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 洪潮;李興源;馮明;趙勇;周保榮;姚文峰
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心;四川大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/18
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 鄧繼軒

技術領域

本發明涉及一種高壓直流輸電分段變速率低壓限流單元的控制方法，屬于高壓直流輸電領域。

背景技術

在交直流輸電系統中，當交流故障導致換流母線電壓出現較大幅度的下降時，直流系統所輸送的功率也會下降。換流母線電壓的大幅下降一方面會導致換流器觸發控制角增大從而增加了換流器的無功需求；另一方面電壓的大幅下降導致換流站濾波器和電容器提供的無功功率明顯減少，這進一步加劇了換流站的無功不平衡。其結果將導致系統電壓的繼續惡化，嚴重時使得直流系統無法正常工作。因此，有必要在直流系統控制器中引入“依賴于電壓的電流指令限制單元”（Voltage?Dependent?Current?Order?Limiter，VDCOL），簡稱“低壓限流單元”。

現有的VDCOL控制系統通過檢測換直流電壓U_dc，并通過一階慣性進行濾波，作為其U-I特性關系的輸入。另一方面，直流電流通過采樣保持和同步環節，與U-I特性的輸出進行比較，取兩者的較小值做為直流控制系統的直流電流整定值。傳統VDCOL的U-I特性曲線的特點是在電壓變化的區間內，輸入電壓與輸出電流指令呈線性關系。

現有的VDCOL控制的不足之處在于逆變側交流系統故障切除后，逆變側換流母線電壓迅速上升，進而使直流電壓也快速上升，從而使依賴于直流電壓大小的電流指令限制單元的輸出隨之增大，但是直流電流的過快上升將使逆變側所消耗的無功功率增大，使得逆變側交流系統缺乏有效的無功支撐，從而使逆變側有發生電壓失穩甚至電壓崩潰的危險。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術不足而提出一種高壓直流輸電分段變速率低壓限流單元的控制方法，其特點是通過將電壓下降或恢復過程劃分為幾個不同的階段，在每個階段根據電壓水平的不同而設置不同的功率恢復速率（斜率）。在交流側故障切除，交直流電壓恢復的過程中，直流電流/功率的過快上升會導致直流逆變側無功功率需求的增大，使逆變側缺乏有效的電壓支撐，不利于直流系統受端的電壓穩定性。故在恢復初期，適宜將電流/功率的恢復速率限制在較低的水平，然后隨著電壓恢復水平的提高，再緩慢提高其恢復速率。

本發明的目的由以下技術措施實現：

高壓直流輸電分段變速率低壓限流單元的控制方法包括以下步驟：

1.根據直流系統自身特性，設定低壓限流單元啟動電壓U_H、直流電流指令最大值I_H和最小值I_L。根據工程經驗，U_H設定在0.7～0.9pu；直流電流指令I_H最大值為1.0pu；直流電流指令I_L需大于直流輸電系統的最小直流電流，以防止直流電流斷續。最小直流電流為額定直流電流的10%。

2.將低壓限流單元控制特性按照電流指令的大小平均劃分為N個恢復階段，N≥2。N越大，劃分的恢復階段就越多，直流電流指令變化就越平滑。然后針對每個恢復階段設定不同的恢復速率，k₁、k₂……k_N，其中k₁＞k₂＞……＞k_N。所依賴的電壓等級越高，則恢復速率越大。

3.計算低壓限流單元控制特性中各個速率變化轉折點處的坐標（U_i，I_i），i=1,2,3……N+1。設U_H=U₁，I_H=I₁，I_L=I_N+1，其余各轉折點坐標計算公式如下：