一種基于虛擬電流限制器的換相失敗抑制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于輸配電技術領域，具體涉及一種基于虛擬電流限制器的換相失敗抑制 方法。
【背景技術】
[0002] 20世紀50年代W來，傳統(tǒng)電網換相高壓直流輸電化ine-Commutated-Converter 化曲Voltage Direct化rrent, LCC-HVDC) W其大容量遠距離輸電、有功功率快速可控等 特點在世界范圍內得到了快速的發(fā)展。
[0003] 但是由于LCC-HVDC采用無自關斷能力的普通晶間管作為換流元件，因此 LCC-HVDC系統(tǒng)需要一定強度的交流系統(tǒng)來實現(xiàn)換相，需要交流電網提供換相電壓。當 電網發(fā)生故障或H相嚴重不對稱時，會導致交流母線電壓下降，線電壓過零點可能提前， LCC-HVDC閥臂的換流重疊角將增大，關斷角將減小，容易導致?lián)Q相失敗。當兩個橋臂之間換 相結束后，剛退出導通的閥在反向電壓作用的一段時間內，如果未能恢復阻斷能力，或者在 反向電壓期間換相過程一直未能進行完畢，送兩種情況在閥電壓轉變?yōu)檎驎r被換相的閥 都將向原來預定退出導通的閥倒換相，送稱為換相失敗。換相失敗發(fā)生時，逆變側直流側發(fā) 生短時短路故障，逆變側直流電壓降低，而整流側直流電壓相對較高，送使得直流線路的直 流電流快速增大，直流線路、晶間管等設備將承受過電流沖擊，影響設備使用壽命。此外，由 于直流線路的直流電流較大，逆變側會持續(xù)發(fā)生換相失敗，嚴重限制了直流系統(tǒng)傳輸功率， 為整個交-直-交系統(tǒng)帶來巨大的擾動。
[0004] 現(xiàn)有技術中，VD(X)L控制通過測量直流線路電壓值，調整直流電流指令。在某些故 障情況下，當發(fā)現(xiàn)直流電壓低于某一值時，自動降低直流電流調節(jié)器的整定值，待直流電壓 恢復后，又自動恢復整定值。VDCOL可W避免逆變側長時間換相失敗，有利于交流系統(tǒng)電壓 的恢復，改善故障后直流系統(tǒng)的恢復特性。
[0005] 然而，當逆變側發(fā)生換相失敗時，逆變側直流電壓明顯降低，整流側直流電壓還來 不及變化。直到直流電流上升到較大數(shù)值時，在整流側的定直流電流控制的作用下，整流側 直流電壓才開始下降，進一步，VDCOL輸出的直流電流指令才會下降。因此，目前的VDCOL控 制對于逆變側換相失敗時直流電流幅值的限制存在滯后，也不利于防御逆變側發(fā)生連續(xù)性 換相失敗。
【發(fā)明內容】
[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出了一種基于虛擬電流限制器的換相失 敗抑制方法，于直流輸電線路上等效串聯(lián)虛擬電抗器，可W使系統(tǒng)正常運行W及人為控制 系統(tǒng)在降壓狀態(tài)運行時，直流電流在虛擬電抗限流器上產生的壓降A G不會影響VDCOL的 正?？刂?，在系統(tǒng)發(fā)生故障時限制直流電流的幅值，降低直流線路、換流閥等設備的過電流 幅值，一定程度上降低逆變側發(fā)生換相失敗的概率。
[0007] 本發(fā)明的技術方案是，一種基于直流電流限制器的換相失敗抑制方法，其改進之 處在于：所述虛擬電流限制器等效串聯(lián)在傳統(tǒng)直流輸電的輸電線路上，其產生的壓降作用 于直流輸電系統(tǒng)中的低壓限流控制VDCOL并利用所得直流電壓值，最終確定直流電流指 令。
[000引進一步，所述虛擬電流限制器等效串聯(lián)在傳統(tǒng)直流輸電的輸電線路的方式包括W 下步驟： I、將所要串聯(lián)接入的虛擬電感參數(shù)等效折算至控制系統(tǒng)中，折算公式為：
(1) 式中，公^所要串聯(lián)接入的虛擬電感參數(shù)，ZdW為所述傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的額定電流，端 為所述傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的額定電壓，4為等效折算至控制系統(tǒng)中的虛擬電感值。
[0009] II、將控制系統(tǒng)中的直流電流對時間求導，并乘W虛擬電感值，得到直流電流在虛 擬電流限制器上產生的壓降，其計算公式為：
(2) 式中，4為等效折算至控制系統(tǒng)中的虛擬電感值，為等效折算至控制系統(tǒng)中的直流 電流，A G為直流電流在虛擬電流限制器上產生的壓降。
[0010] III、將原來輸入VD(X)L控制的直流電壓值減去直流電流在虛擬電流限制器上產 生的壓降，得到新的直流電壓值，其計算公式為：
(3) 式中，攝為原來輸入VD(X)L控制的電壓值，A G為直流電流在虛擬電流限制器上產生 的壓降，為新的直流電壓值。
[0011] 進一步，所得到的新的直流電壓值作為VD(X)L控制的輸入量，并根據(jù)VD(X)L控制的 特性得到直流電流指令。
[0012] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下： (1)本發(fā)明的方法降低了逆變側發(fā)生換相失敗后所產生的直流電流幅值，使直流輸電 線路、平波電抗器、晶間管等器件所受的直流電流沖擊減小，有利于設備的安全穩(wěn)定運行， 延長設備的使用壽命。
[0013] (2)本發(fā)明的方法可在一定程度上減小直流輸電系統(tǒng)發(fā)生換相失敗的概率，有利 于直流輸電系統(tǒng)從換相失敗中迅速恢復； (3)本發(fā)明的方法可W有效減小多饋入直流系統(tǒng)中發(fā)生繼發(fā)性換相失敗的情況，為交 直流混合系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了一定的保障。
【附圖說明】
[0014] 圖1是虛擬電流限制器的控制方式。
【具體實施方式】
[0015] 下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述。
[0016] 如圖I所示，圖I為基于虛擬電流限制器的換相失敗抑制方法的實施流程圖；圖 中，媒為原來輸入VD(X)L控制的電壓值，A G為直流電流在虛擬電流限制器上產生的壓降， 為新的直流電壓值，4為等效折算至控制系統(tǒng)中的虛擬電感值，為等效折算至控制系統(tǒng) 中的直流電流，為微分算子，為VD(X)L在虛擬電流限制器作用下輸出的電流指令。
[0017] 本發(fā)明的技術方案是，一種基于直流電流限制器的換相失敗抑制方法，其改進之 處在于：所述虛擬電流限制器等效串聯(lián)在傳統(tǒng)直流輸電的輸電線路上，其產生的壓降作用 于直流輸電系統(tǒng)中的低壓限流控制VDCOL并利用所得直流電壓值，最終確定直流電流指 令。
[0018] 所述虛擬電流限制器等效串聯(lián)在傳統(tǒng)直流輸電的輸電線路的方式包括W下步 驟： I、將所要串聯(lián)接入的虛擬電感參數(shù)等效折算至控制系統(tǒng)中，折算公式為：
(1) 式中，公^所要串聯(lián)接入的虛擬電感參數(shù)，/dw為所述傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的額定電流，^ 為所述傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的額定電壓，4為等效折算至控制系統(tǒng)中的虛擬電感值。
[0019] II、將控制系統(tǒng)中的直流電流對時間求導，并乘W虛擬電感值，得到直流電流在虛 擬電抗限流器上產生的壓降，其計算公式為：
(2) 式中，4為等效折算至控制系統(tǒng)中的虛擬電感值，為等效折算至控制系統(tǒng)中的直流 電流，A G為直流電流在虛擬電抗限流器上產生的壓降。
[0020] III、將原來輸入VD(X)L控制的直流電壓值減去直流電流在虛擬電抗限流器上產 生的壓降，得到新的直流電壓值，其計算公式為：
(3) 式中，攝為原來輸入VD(X)L控制的電壓值，A G為直流電流在虛擬電抗限流器上產生 的壓降，為新的直流電壓值。
[0021] 所得到的新的直流電壓值作為VD(X)L控制的輸入量，并根據(jù)VD(X)L控制的特性得 到直流電流指令。
[0022] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明掲露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該W權利要求的保護范圍 為準。
【主權項】
1. 一種基于虛擬電流限制器的換相失敗抑制方法，其特征在于，所述虛擬電流限制器 等效串聯(lián)在傳統(tǒng)直流輸電的輸電線路上，其產生的壓降作用于直流輸電系統(tǒng)中的低壓限流 控制VDCOL，并利用所得直流電壓值，最終確定直流電流指令。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種虛擬電流限制器，其特征在于，所述虛擬電流限制器等 效串聯(lián)在傳統(tǒng)直流輸電的輸電線路的方式包括以下步驟： I、 將所要串聯(lián)接入的虛擬電感參數(shù)等效折算至控制系統(tǒng)中，折算公式為：(1) 式中，Z為所要串聯(lián)接入的虛擬電感參數(shù)，/dN為所述傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的額定電流，~ 為所述傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的額定電壓，A為等效折算至控制系統(tǒng)中的虛擬電感值； II、 將控制系統(tǒng)中的直流電流對時間求導，并乘以虛擬電感值，得到直流電流在虛擬電 抗限流器上產生的壓降，其計算公式為：(2) 式中，A為等效折算至控制系統(tǒng)中的虛擬電感值，/d,為等效折算至控制系統(tǒng)中的直流 電流，△ ?為直流電流在虛擬電抗限流器上產生的壓降； III、 將原來輸入VDCOL控制的直流電壓值減去直流電流在虛擬電抗限流器上產生的 壓降，得到新的直流電壓值，其計算公式為：(3) 式中，^為原來輸入VDCOL控制的電壓值，Λ仏為直流電流在虛擬電抗限流器上產生 的壓降，為新的直流電壓值。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種虛擬電流限制器，其特征在于，所得到的新的直流電壓 值作為VDCOL控制的輸入量，并根據(jù)VDCOL控制的特性得到直流電流指令。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于虛擬電流限制器的換相失敗抑制方法，其特征在 于，系統(tǒng)正常運行以及人為控制系統(tǒng)在降壓狀態(tài)運行時，直流電流僅存在微小的紋波波動， 直流電流在虛擬電抗限流器上產生的壓降△ ?不會影響VDCOL的正常控制；當故障發(fā)生 導致直流電流快速增大時，直流電流在虛擬電抗限流器上產生的壓降△ ?將使得輸入到 VDCOL控制的新的電壓值減小，進而VDCOL快速減小電流指令，達到限制直流過電流、抑制 持續(xù)性換相失敗的目的。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)輸電技術領域，具體公開了的一種基于虛擬電流限制器的換相失敗抑制方法。所述虛擬電流限制器等效串聯(lián)于傳統(tǒng)直流輸電線路中，當輸電線路上的直流電流增大時，通過虛擬電流限制器的控制，迅速調整電流指令，達到抑制直流電流增大的目的。本發(fā)明應用于傳統(tǒng)高壓直流輸電中，利用虛擬電流限制器，在系統(tǒng)發(fā)生故障時限制直流過電流幅值，保護平波電抗器、晶閘管等器件，降低傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)發(fā)生換相失敗的概率。
【IPC分類】H02J1/00
【公開號】CN105633941
【申請?zhí)枴緾N201510027123
【發(fā)明人】郭春義, 趙成勇, 劉羽超, 張帆, 劉煒
【申請人】華北電力大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年1月20日