[發(fā)明專利]一種抑制多饋入直流換相失敗的直流功率控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810618683.5
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108695879B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 印月;劉天琪;江琴;李保宏;曾雪洋;張英敏;曾琦
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/16
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 劉凱

1.一種抑制多饋入直流換相失敗的直流功率控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立多饋入直流輸電系統(tǒng)簡化模型：

本地直流系統(tǒng)1和遠(yuǎn)端直流系統(tǒng)2的直流輸電線路分別經(jīng)交流系統(tǒng)母線BUS2和BUS3饋入受端系統(tǒng)，另有兩回交流輸電系統(tǒng)；受端為三區(qū)交流系統(tǒng)，通過聯(lián)絡(luò)線L_tie12和L_tie23耦合起來；受端系統(tǒng)包含發(fā)電機(jī)G_s1、G_s2和G_s3，交流系統(tǒng)母線BUS1、BUS2和BUS3分別掛有負(fù)載Load1、Load2和Load3；

步驟2：基于sin-cos分量檢測判斷方法，判斷直流功率控制的啟動：

故障前母線電壓為：

v＝|v|cos(θ+σ)＝acosθ+bsinθ

a＝vcosθ+v′sinθ

b＝vsinθ+v′cosθ

式中，θ為旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)，σ為相角，v’＝dv/dt＝-asinθ+bcosθ，ω為正弦電壓的角頻率，且ω＝dθ/dt，a和b分別為正弦和余弦分量的幅值；

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，母線電壓瞬時跌落至|v'|，將其與故障前的值|v|的差值Δ|v|作為故障判據(jù)；

t時刻下，當(dāng)Δ|v|＞ε則啟動直流功率控制，即直流功率控制啟動時刻t_on＝t；其中，ε為系統(tǒng)額定運(yùn)行條件下系統(tǒng)發(fā)生本地?fù)Q相失敗臨界值；

步驟3：確定直流功率調(diào)整量：

在穩(wěn)定運(yùn)行條件下，直流系統(tǒng)逆變側(cè)無功功率平衡關(guān)系式為：

式中，為逆變器所需消耗的無功功率；表示直流系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置所提供的無功，Q_ac表示受端系統(tǒng)所提供的無功；表示換相電壓過零點(diǎn)偏移角，U_L為換流母線電壓有效值；P_d為直流系統(tǒng)有功功率，ω為正弦電壓的角頻率；C為直流系統(tǒng)逆變側(cè)無功補(bǔ)償裝置的等值電容；

換相失敗下，本地直流系統(tǒng)回降有功功率量滿足直流系統(tǒng)逆變側(cè)無功功率平衡關(guān)系式，線性化直流系統(tǒng)逆變側(cè)無功功率變化趨勢由上式得：

式中，ΔP_d為直流系統(tǒng)有功功率的回降量；ΔU_L為故障下?lián)Q流母線電壓U_L減小量；

進(jìn)一步化簡，得直流功率調(diào)整量：

步驟4：確定直流功率控制速率：

上式中ΔP_d對時間t求導(dǎo)得ΔP_d隨U_L減小的變化速率：

因則忽略等式右側(cè)第二項(xiàng)，功率變化與母線電壓變化率關(guān)系式：

由上式得，為保證達(dá)到更好的控制效果，系統(tǒng)有功功率P_d的控制速率應(yīng)與母線電壓U_L下降速率成正比；其比例系數(shù)與交流母線電壓U_L有關(guān)，母線變化速率一定的情況下，母線運(yùn)行電壓越大，P_d的控制速率越大；

步驟5：根據(jù)直流功率調(diào)整量和直流功率控制速率在不同換相失敗場景下進(jìn)行直流功率控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制多饋入直流換相失敗的直流功率控制方法，其特征在于，所述步驟5中，在不同換相失敗場景的判定及對應(yīng)的直流功率控制方法為：

1)當(dāng)遠(yuǎn)端直流系統(tǒng)2換流站換流母線電壓變化后仍高于換相失敗臨界電壓U_Lmin，則僅本地直流系統(tǒng)1發(fā)生換相失敗；此時，提升遠(yuǎn)端直流系統(tǒng)2有功傳輸功率維持系統(tǒng)有功功率平衡；而回降本地直流有功功率以減少逆變器無功缺額，使系統(tǒng)快速恢復(fù)；

2)在多饋入交互作用因子的影響下，遠(yuǎn)端直流換流母線電壓變化后低于換相失敗臨界電壓U_Lmin，則兩地直流系統(tǒng)同時或相繼發(fā)生換相失敗；此時，降低本地直流系統(tǒng)1的有功功率從而減小換流站所需無功，抑制本地直流系統(tǒng)1換相失敗；同時，回降遠(yuǎn)端直流系統(tǒng)2的有功功率抑制遠(yuǎn)端直流系統(tǒng)2換相失敗，使兩直流系統(tǒng)更快速恢復(fù)，維持系統(tǒng)穩(wěn)定；

3)遠(yuǎn)端直流系統(tǒng)2相繼換相失敗，本地直流系統(tǒng)1發(fā)生連續(xù)換相失敗時，降低本地直流系統(tǒng)1的有功功率從而減小換流站所需無功，抑制本地直流系統(tǒng)1換相失敗；同時，回降遠(yuǎn)端直流系統(tǒng)2的有功功率抑制遠(yuǎn)端直流系統(tǒng)2換相失敗，使兩直流系統(tǒng)更快速恢復(fù)，維持系統(tǒng)穩(wěn)定。