[發明專利]基于預測直流電流變化趨勢的動態參數控制方法及系統

在審

• 申請號: 202011447054.4
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112636378A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 馬為民;蒲瑩;楊一鳴;馬玉龍;盧亞軍;厲璇;宮勛;陳釗;尹健
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網經濟技術研究院有限公司;國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種基于預測直流電流變化趨勢的動態參數控制方法及系統，其包括：根據直流電流當前值和過去值，預測直流電流的變化趨勢；根據直流電流的變化趨勢及實測電流與預設電流指令的相對關系，分階段動態調整電流控制器的比例系數K_p和積分常數T_i。本發明保證了在特高壓直流換相失敗初期，加快增大觸發角，抑制故障電流的上升；在調節過程中，電流控制器的調節更加合理，有效避免了直流電流中斷。由此改善了換相失敗期間送端系統的低電壓和過電壓現象，減小了功率沖擊，維護了交直流系統的穩定。

技術領域

本發明涉及一種特高壓直流工程領域，特別是關于一種基于預測直流電流變化趨勢的動態參數控制方法及系統。

背景技術

為有效解決能源資源與負荷中心在地理上的逆向分布問題，基于晶閘管的傳統直流輸電以其大容量遠距離輸電的優勢在世界范圍內得到了廣泛應用。由于不能控制晶閘管閥的關斷，換相失敗是不可避免的問題。換相失敗發生后，直流電流先迅速上升，然后在控制系統的作用下迅速下降，情況嚴重時甚至下降至零而導致短暫的功率中斷。隨著特高壓直流工程容量的提升，換相失敗帶來的功率沖擊可能會造成直流近區機組功角振蕩甚至失穩。另一方面，隨著換相失敗期間電流的變化，直流送端換流器消耗的無功會經歷先增多后減少的暫態變化過程，造成送端電網先后經歷低電壓和過電壓，給交流系統的電壓穩定造成了影響。尤其對于新能源匯集系統，交流電壓變化嚴重時可能引發風電機組脫網，對交流電網的安全穩定運行產生不利影響。

特高壓直流電流閉環控制系統采用的是比例-積分(PI)控制器，目前工程中采用了固定控制參數，較大的比例系數(K_p)和較小的積分時間常數(T_i)，以獲得較快的響應速度以及穩態時的零誤差調節。換相失敗發生后，直流電流突增，整流側電流控制器迅速響應，增大觸發角，抑制故障電流。由于直流系統的慣性，觸發角增大后，經過一定的延時，直流電流才會下降；電流控制器在積分器的持續作用下，觸發角調節較大，且觸發角從高位調整的速度偏慢，導致直流電流出現中斷，并由此引發了一系列的功率和電壓穩定問題。

隨著特高壓直流工程容量的提升、送端電網新能源匯集容量增大，亟需優化換相失敗期間的電流控制，降低換相失敗后的電流過沖，避免調節過程中電流中斷，從而減弱直流系統換相失敗對于交流系統帶來的功率沖擊及電壓穩定方面的影響。

如圖1所示，為典型的直流電流控制器邏輯框圖，現有技術特高壓直流工程中一般采用圖1所示的電流控制器邏輯，將實測直流電流(ID)與電流指令(IORD)的差值送入比例-積分(PI)控制器，采用了固定的PI控制參數，較大的比例系數(K_p)和較小的積分時間常數(T_i)，以獲得較快的響應速度以及穩態時的零誤差調節。比例環節的限制范圍為±180°；積分環節和PI控制器的輸出都設有上限(MAX)和下限(MIN)，限制了電流控制器在特殊運行環境下的輸出范圍。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于預測直流電流變化趨勢的動態參數控制方法及系統，其使得電流控制器能夠更加合理的調節，抑制故障電流的增大，同時避免直流電流中斷，以減弱特高壓直流系統換相失敗對電網系統帶來的沖擊。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種基于預測直流電流變化趨勢的動態參數控制方法，其包括以下步驟：根據直流電流當前值和過去值，預測直流電流的變化趨勢；根據直流電流的變化趨勢及實測電流與預設電流指令的相對關系，分階段動態調整電流控制器的比例系數K_p和積分常數T_i。

進一步，所述動態調整方法如下：

當實測直流電流大于電流指令，且預測電流變化趨勢為上升，則增大K_p，減小T_i，增大換流器觸發角，抑制故障電流；