[發明專利]一種計及限流電感的柔性直流送端交流故障穿越方法

有效

• 申請號: 202111133917.5
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113783221B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 曹武;葉海涵;席嫣娜;劉慶時;陳武
• 申請（專利權）人: 東南大學;國網北京市電力公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 李曉峰

本發明公開了一種計及限流電感的柔性直流送端交流故障穿越方法，主要包括直流電流環和耗能裝置協調控制。其中，直流電流環由穩態電流參考值、斜率限制器、電流參考值擾動、限幅環節、電流控制回路構成，用以促進交直流功率匹配；電流參考值擾動用以實現子模塊電容電壓自恢復與調制比退飽和，并能抑制直流電壓沖擊；耗能裝置協調控制用于輔助直流電流環在故障清除時抑制子模塊電容電壓過壓。所提算法故障穩態期間可將送端站直流電壓控制為額定值，故障暫態期間容許模塊化多電平變換器自發提供能量緩沖，且能自適應地實現子模塊電容電壓恢復與交流調制比退飽和。

技術領域

本發明設計新能源穩定外送應用領域，具體涉及一種計及限流電感的柔性直流送端交流故障穿越方法。

背景技術

隨著新能源發電的快速發展，新能源站裝機容量大幅上升，分布愈發廣泛。然而新能源站大多建設在偏遠地區，當地負荷水平低、網架結構薄弱，新能源孤島穩定外送需求明顯。然而，新能源站數量較多、機組類型和容量各異，匯集線路連接復雜，因此送端交流線路發生故障的可能性較大。

換流站直流出口處均裝有限流電感、直流線路較長線路阻抗較大，直流側響應速度較慢、動態性能差，交直流側功率不匹配，發生功率突變時直流電壓震蕩幅度較大、持續時間較長。當柔直送端站發生交流短路時，直流側無法跟蹤交流側功率，導致大幅度的不平衡功率均由換流站承擔，變換器內部狀態承受巨大擾動，容易引起送端站子模塊過壓、調制比飽和、新能源站電壓波形畸變等問題。因此，如何含限流電感時送端交流故障穿越，如何改進送端站在交流故障下的運行狀態，尚有較多問題亟待解決。其中新能源孤島外送的送端交流故障穿越問題，及故障穿越算法的魯棒性和通用性問題尤為突出。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，本發明提供了一種計及限流電感的柔性直流送端交流故障穿越方法，采用以下技術方案：

本發明提供一種計及限流電感的柔性直流送端交流故障穿越方法，所述算法包括直流電流環和耗能裝置協調控制兩部分。

作為本發明的進一步技術方案，所述直流電流環由穩態電流參考值計算、斜率限制器、電流參考值擾動、限幅環節、電流控制回路構成。

作為本發明的進一步技術方案，所述穩態電流參考值計算具體為P_zp/u_dcn，其中P_zp為送端站單極輸出有功功率，u_dcn為直流電壓額定值。

作為本發明的進一步技術方案，所述斜率限制器用于在故障發生與恢復的暫態過程中限制電流參考值變化率。

作為本發明的進一步技術方案，所述電流參考值擾動具體為當u_zpc≤u_zpcmin時，增大送端站充電電流以恢復u_zpc；當u_zpc≥u_zpcmax時，增大送端站放電電流以恢復u_zpc；當u_zpdc≤0.9p.u.或u_zpdc≥1.1p.u.時，降低直流電流參考值變化率；當系統穩態運行時，對參考值擾動清零；其中，u_zpc為模塊化多電平換流器的子模塊電容電壓平均值，u_zpcmin和u_zpcmax分別為u_zpc的最小值和最大值。

作為本發明的進一步技術方案，所述電流控制回路具體為

其中，i_zpdcref和i_zpdc為直流電流參考值和測量值，k_zpzp和k_zpzi為電流環PI控制器參數，u_zpdc為送端站直流電壓，m^dc_zpz為環流抑制控制的零序分量。

作為本發明的進一步技術方案，所述耗能裝置協調控制具體表達式為