專利名稱：一種直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交直流電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行，具體涉及一種直流系統(tǒng)外特性及注入交 流系統(tǒng)電流的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
隨著越來(lái)越多的超/特高壓直流輸電系統(tǒng)饋入電網(wǎng)，交直流系統(tǒng)相互作用對(duì)電網(wǎng) 安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響越來(lái)越明顯，給電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行帶來(lái)了諸多技術(shù)困難，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針 對(duì)上述問(wèn)題展開了大量研究。然而目前仍缺乏描述直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算方 法，且存在描述交直流系統(tǒng)相互影響的公式繁復(fù)、不直觀等問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)理論推導(dǎo)提出 了一套直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的解析計(jì)算方法，克服了描述交直流相互關(guān)系采用變量 多的缺點(diǎn)，解決了直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算問(wèn)題，為電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行提供了一種 研究交直流系統(tǒng)相互影響的技術(shù)方法。本發(fā)明理論推導(dǎo)基于直流輸電系統(tǒng)基本特性、數(shù)學(xué)模型及常規(guī)控制模式，其背景 技術(shù)如下。直流輸電系統(tǒng)換流特性數(shù)學(xué)模型如下所示 式中，Itt和Idi分別是整流側(cè)和逆變側(cè)直流電流，Utt和Udi分別是整流側(cè)和逆變側(cè) 直流電壓，I和Xi分別為整流側(cè)或逆變側(cè)等效換流感抗，α和Y分別是整流側(cè)觸發(fā)角和 逆變側(cè)熄弧角，Kn和Kt2分別為整流側(cè)和逆變側(cè)換流變壓器變比，N為串聯(lián)的六脈動(dòng)換流器 個(gè)數(shù)，Rd為直流線路等值電阻，Pdr和Pdi分別是整流側(cè)和逆變側(cè)直流輸電功率。在直流系統(tǒng)控制方式方面，整流側(cè)通常采用定電流(CC)控制或定功率(CP)控制， 逆變側(cè)采用定熄弧角(CEA)控制或定電壓(CV)控制。在實(shí)際直流控制系統(tǒng)中，為了提高 系統(tǒng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定水平，控制方式會(huì)稍有差異，但在交流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生一定程度 的變化后，控制系統(tǒng)也基本會(huì)轉(zhuǎn)換至上述控制模式。直流系統(tǒng)功率、電流及低壓限流環(huán)節(jié) (VDCOL)控制邏輯如圖1所示。本發(fā)明所提出的直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流計(jì)算方法，嚴(yán)格基于直流系統(tǒng)換流及 控制特性，通過(guò)推導(dǎo)得到采用換流母線交流電壓描述的注入交流電流表達(dá)式，直觀地反映 交直流系統(tǒng)相互作用機(jī)理，填補(bǔ)了直流注入交流系統(tǒng)電流大小計(jì)算方法的空白，克服了現(xiàn) 有直流系統(tǒng)外特性表達(dá)式變量繁復(fù)、難以應(yīng)用的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供了一套直流輸電系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算方法，該 計(jì)算方法能夠反映交流系統(tǒng)運(yùn)行條件及對(duì)應(yīng)的直流控制方式變化情況下的注入電流變化， 包括定功率定電壓、定功率定熄弧角、定電流定電壓、定電流定熄弧角、VDCOL參與下的定電 流控制，以及直流系統(tǒng)換相失敗情況下的控制特性。本發(fā)明是研究交直流系統(tǒng)相互影響的 核心算法，可用于交直流電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行控制，克服了描述交直流相互關(guān)系采用變量多的 缺點(diǎn)，解決了直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算問(wèn)題，為電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行提供了一種研究 交直流系統(tǒng)相互影響的技術(shù)方法。本發(fā)明的一種計(jì)算直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的方法，具體包括以下步驟步驟A 直流系統(tǒng)運(yùn)行工況及注入交流系統(tǒng)電流基礎(chǔ)計(jì)算方法直流輸電功率可以表示為如下形式Pd = UdIord(1)式中，Pd是直流輸電功率，Ud是直流電壓，Iord是直流電流控制指令值，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行 條件沒(méi)有激活低壓限流環(huán)節(jié)VDC0L，并采用定電流CC或定功率CP控制模式時(shí)，Ud、Id和Iml
的關(guān)系為 式中，Iref是直流電流給定參考值，Pref是直流輸電功率給定參考值；直流系統(tǒng)整流側(cè)與逆變側(cè)具有相似性和對(duì)稱性；其中，在逆變側(cè)，直流系統(tǒng)的有功 功率可以表示為
_7] Pd = UdiIdi(3)式中，Udi, Idi分別是逆變側(cè)直流電壓和電流，根據(jù)直流系統(tǒng)換流器特性，式⑶中 直流系統(tǒng)逆變側(cè)直流電壓的描述為 式中，Ucoffl是直流逆變側(cè)換流母線線電壓有效值，Kt為換流變壓器變比，N為串聯(lián) 的六脈動(dòng)換流器個(gè)數(shù)，υ是逆變側(cè)熄弧角，Xi為逆變側(cè)等效換流感抗，當(dāng)忽略換流器有功損 耗時(shí)，直流系統(tǒng)逆變側(cè)注入交流系統(tǒng)電流的有效值Iinj和相角δ inJ可以表示為 式中，Qe為換流站交流濾波器及電容器無(wú)功出力；Qd為直流系統(tǒng)消耗的無(wú)功功率； 識(shí)為功率因數(shù)角；S。。m為換流母線電壓相角，在工程應(yīng)用中，可采用同步相量測(cè)量單元測(cè) 出；在各種控制方式或情況下，式(5)描述的直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流相角計(jì)算公 式不變；種勺余弦如式(6)所示 因此，功率因數(shù)角的正切函數(shù)為 步驟B 正常運(yùn)行條件下直流注入交流系統(tǒng)電流(1)定電流控制模式下注入交流系統(tǒng)電流當(dāng)直流系統(tǒng)采用CC控制模式時(shí)，逆變側(cè)直流電流Idi在控制器的作用下將等于直 流電流控制給定值Iref,聯(lián)立式(2) (5)、(7)，可得換流母線電壓與注入系統(tǒng)電流的關(guān)系，
即為
^ M^com,γ) 式中，fn為直流電壓與換流母線電壓的比值
(8)
fn(Ucom,Y)=T7^=A ref
U com^ com
(9)在直流系統(tǒng)采用CC控制模式下，式(9)中直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流是熄弧角Y 和換流母線線電壓Ucom的函數(shù)，若直流系統(tǒng)逆變側(cè)采用定熄弧角CEA控制模式，在控制器作 用下維持熄弧角Y為常數(shù)；若采用定電壓CV控制模式，在受端交流系統(tǒng)電壓變化不大的情 況下，熄弧角Y變化幅度有限，其余弦值變化較小，可將其假設(shè)為常數(shù)，因此，直流系統(tǒng)注 入系統(tǒng)電流可以近似認(rèn)為是只含有換流母線線電壓U。。m—個(gè)變量的函數(shù)，如式(10)所示
Inj-MUcom,^ A(Ucom)(10)當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化并對(duì)直流系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響時(shí)，交直流系統(tǒng)之間無(wú)功交換較大，則不能忽略無(wú)功功率影響，需采用式(8) (10)來(lái)詳細(xì)計(jì)算直流系統(tǒng)注入交流系 統(tǒng)的電流值；對(duì)于直流系統(tǒng)整流側(cè)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算公式與逆變側(cè)形式一致，只是將式 ⑶中的直流逆變側(cè)直流電壓Udi替換為整流側(cè)直流電壓Uy熄弧角Y替換為觸發(fā)角α， 注入交流系統(tǒng)的電流符號(hào)為負(fù)，表示在整流側(cè)電流方向?yàn)閺慕涣飨到y(tǒng)流向直流系統(tǒng)；(2)定功率控制模式下注入交流系統(tǒng)電流當(dāng)直流系統(tǒng)采用CP控制模式時(shí)，在控制器作用下直流輸電功率為常數(shù)PMf，在實(shí) 際系統(tǒng)中該功率通常為整流側(cè)直流功率；因此，對(duì)于逆變側(cè)，考慮直流線路損耗條件下，可 求解得
(11) Idi的取值可結(jié)合直流系統(tǒng)正常運(yùn)行條件予以選擇；因此，式(7)可以表示為如下
形式
(12)將式(12)代入式(5)，并根據(jù)熄弧角變化幅度較小而假設(shè)其為常數(shù)，因此可得出 CP控制模式下直流換流母線電壓Ucom與直流注入系統(tǒng)電流Iiiu.的關(guān)系，即為 對(duì)于直流系統(tǒng)整流側(cè)，由于整流側(cè)直流輸電功率即為直流功率給定值P&，因此注 入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算公式與逆變側(cè)稍有區(qū)別，為 式中，Utt和Itt分別是整流側(cè)直流電壓和電流，α為整流側(cè)觸發(fā)角；式中函數(shù)右上角的“*”符號(hào)是為了區(qū)別于逆變側(cè)的計(jì)算公式，根據(jù)式(14)可以得出功率因數(shù)角^與換流 母線電壓和觸發(fā)角α之間的函數(shù)關(guān)系。進(jìn)而可求解出整流側(cè)直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)的電 流有效值，如式(15)所示，注入交流系統(tǒng)的電流符號(hào)為負(fù)；
(15) 步驟C =VDCOL參與控制下直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流在某些故障情況下，當(dāng)直流或交流電壓出現(xiàn)下降并低于設(shè)定值后，將激活直流控 制系統(tǒng)中的VDCOL環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)依據(jù)一定的直流電壓與直流電流對(duì)應(yīng)關(guān)系，跟隨直流電壓 變化趨勢(shì)調(diào)整直流電流整定值，進(jìn)而改變直流輸電功率，此時(shí)直流系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行在VDCOL 作用下的CC控制模式；待交流和直流電壓恢復(fù)至一定程度后，VDCOL環(huán)節(jié)退出，直流系統(tǒng)又 恢復(fù)至常規(guī)的CP或CC控制模式，即直流電流控制目標(biāo)變?yōu)楣β士刂破鬏敵鲋祷蛑绷麟娏?控制器輸入整定值，圖2給出了 VDCOL環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的Ud-Id特性曲線；當(dāng)系統(tǒng)電壓下降引起直流電壓下降至一定程度并將VDCOL激活時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)定電 流控制器的整定值將在MIN環(huán)節(jié)作用下選擇VDCOL環(huán)節(jié)輸出的電流值，此時(shí)直流系統(tǒng)處于 VDCOL參與下的直流電流控制，設(shè)VDCOL環(huán)節(jié)Ud-Id特性曲線斜率為k，既有
(16)聯(lián)立式(4)，可以求解出直流電壓、直流電流與換流母線電壓和熄弧角Y之間的
函數(shù)關(guān)系 因而，逆變側(cè)直流輸電功率為Pd = UdiIdi = f33 (Ucoffl, Y)(18)聯(lián)立式(5)、(7)、(17)、(18)，可得到在VDCOL環(huán)節(jié)控制條件下采用換流母線電壓 U。。m描述直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的形式，即為 一般情況下，當(dāng)直流系統(tǒng)電壓下降至VDCOL投入時(shí)，逆變側(cè)通常已進(jìn)入最小熄弧
角控制模式，即、等于常數(shù)Ymin，因而有 在VDCOL參與控制時(shí)，交直流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)通常已發(fā)生較大變化，換流站無(wú)功補(bǔ) 償設(shè)備出力與直流系統(tǒng)吸收無(wú)功功率相差較大，因此無(wú)功功率影響因素不能忽略；若只考 慮有功功率因素，計(jì)算得出的注入電流將與實(shí)際情況出現(xiàn)較大偏差；對(duì)于直流系統(tǒng)整流側(cè)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算公式形式與逆變側(cè)一致，在計(jì)算過(guò) 程中換流母線電壓采用整流側(cè)測(cè)量得到得換流母線電壓有效值，熄弧角Y則替換為觸發(fā) 角α，注入交流系統(tǒng)的電流符號(hào)為負(fù)；步驟D 換相失敗情況下注入交流系統(tǒng)電流當(dāng)換流母線大幅下降情況下，引發(fā)直流系統(tǒng)發(fā)生連續(xù)換相失敗，相當(dāng)于在換流器
上出現(xiàn)跨接在直流端的短路支路，直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)有功功率約為零，此時(shí)直流系統(tǒng)
換流器無(wú)功消耗也近似為零；與此同時(shí)，直流系統(tǒng)換流母線電壓將支撐換流站濾波器和電
容器繼續(xù)發(fā)出無(wú)功功率，因此無(wú)功補(bǔ)償裝置將向系統(tǒng)注入電流；因而當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生連續(xù)
換相失敗時(shí)，注入直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)的電流可以表示為
2Imj二^^ =宰=MUcom)(21)這里所提及的換相失敗是指持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的情況，對(duì)于短時(shí)換相失敗的情 況，由于系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程未結(jié)束，采用式(21)計(jì)算出的結(jié)果會(huì)存在一定誤差；直流系統(tǒng)整 流側(cè)很少發(fā)生有換流母線殘壓的連續(xù)換相失敗，因此該問(wèn)題不予考慮；步驟E 直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流計(jì)算公式的選擇步驟B、C、D相互獨(dú)立，分別代表直流系統(tǒng)在不同運(yùn)行和控制方式下，直流系統(tǒng)注 入交流系統(tǒng)的顯式解析表達(dá)式，在實(shí)際計(jì)算中，根據(jù)系統(tǒng)所處的運(yùn)行狀態(tài)，包括系統(tǒng)所處運(yùn) 行時(shí)刻、換流母線電壓、直流系統(tǒng)控制器邏輯和參數(shù)設(shè)置，判斷直流系統(tǒng)處于何種運(yùn)行及控 制狀態(tài)，進(jìn)而選擇對(duì)應(yīng)的直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流計(jì)算公式。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容被更清楚的理解，并便于具體實(shí)施方式
的描述，下面給出與 本發(fā)明相關(guān)的

如下圖1示出的是直流電流/功率控制模式選擇邏輯圖，圖中TV1、TV2為慣性環(huán)節(jié)時(shí)間 常數(shù)，MIN為最小值選擇環(huán)節(jié)，Pref和Iref為直流功率和電流給定值，Ud為直流電壓。圖2示出的是VDCOL環(huán)節(jié)Ud-Id特性曲線，圖中Ud lOT、Ud high、Id lm^P Id high為直流 電壓與電流閾值，其取值決定VDCOL環(huán)節(jié)的投入與退出。
圖3示出的是仿真測(cè)試系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)圖，直流系統(tǒng)兩邊分別為等值發(fā)電機(jī)和等值 線路。圖4示出的是仿真計(jì)算曲線，縱坐標(biāo)為直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流有效值。圖5示出的是直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流計(jì)算流程圖。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施示例，如圖3所示該仿真測(cè)試系統(tǒng)基于CIGRE Benchmark 1000MW/500kV直流系統(tǒng)。為計(jì)算直流系統(tǒng)在不同控制模式下注入交流系統(tǒng)電流 的差異，對(duì)受端交流系統(tǒng)做適當(dāng)修改，短路比調(diào)整為4. 75，以適應(yīng)本發(fā)明的仿真驗(yàn)證計(jì)算。 進(jìn)一步說(shuō)明如下(1)在仿真測(cè)試系統(tǒng)中，交直流系統(tǒng)從0秒時(shí)刻啟動(dòng)，約0. 5秒后已進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行 狀態(tài)；2. 0秒時(shí)刻受端第2條支路某處發(fā)生三相金屬性短路，故障持續(xù)1. 0秒，在3. 0秒時(shí) 刻故障結(jié)束，交直流系統(tǒng)逐漸恢復(fù)至初始運(yùn)行狀態(tài)。在故障擾動(dòng)下交直流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā) 生變化，其中直流系統(tǒng)控制方式變化情況如表1所示。表1仿真測(cè)試系統(tǒng)在1 5秒時(shí)段內(nèi)的運(yùn)行及控制模式變化 (2)根據(jù)直流系統(tǒng)在不同時(shí)段內(nèi)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)，選擇相應(yīng)的直流系統(tǒng)注入交流 系統(tǒng)電流公式進(jìn)行計(jì)算，并與仿真計(jì)算結(jié)果(仿真計(jì)算結(jié)果全時(shí)段曲線如圖4所示)進(jìn)行 比較，比較結(jié)果如表2所示。表2公式推導(dǎo)計(jì)算結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果比較、驗(yàn)證 比較結(jié)果顯示，在故障前、后以及VDCOL參與控制進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，本發(fā)明所提計(jì) 算方法與仿真計(jì)算結(jié)果完全吻合，滿足工程計(jì)算需求。但在逆變側(cè)發(fā)生換相失敗期間，兩者 誤差較大，這是由于算例換相失敗持續(xù)時(shí)間很短，交直流系統(tǒng)仍處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，而公式 表達(dá)的是系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的結(jié)果，因此對(duì)于換相失敗持續(xù)時(shí)間較短的情況二者差異相對(duì)較 大；進(jìn)一步將故障點(diǎn)設(shè)置在距離換流母線更近的位置，使直流系統(tǒng)發(fā)生長(zhǎng)期連續(xù)換相失敗， 校驗(yàn)二者差異，結(jié)果顯示公式計(jì)算結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果也完全吻合。
本發(fā)明結(jié)合直流系統(tǒng)運(yùn)行特性，采用換流母線電壓直接描述直流系統(tǒng)注入交流系 統(tǒng)電流，克服了描述交直流相互關(guān)系采用變量多的缺點(diǎn)，解決了直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電 流的計(jì)算問(wèn)題，仿真驗(yàn)證了本發(fā)明所提出直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流計(jì)算解析表達(dá)式的正 確性和精度。本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于交直流電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行控制領(lǐng)域。以上是為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解本發(fā)明，而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的詳細(xì)描述，但 可以想到，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋的范圍內(nèi)還可以做出其它的變化和修改，這 些變化和修改均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種計(jì)算直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的方法，其特征在于能夠根據(jù)交流系統(tǒng)不同運(yùn)行工況，考慮直流系統(tǒng)多種控制方式及換相失敗等因素，推導(dǎo)得出計(jì)算直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的解析表達(dá)式，具體包括以下步驟步驟A直流系統(tǒng)運(yùn)行工況及注入交流系統(tǒng)電流基礎(chǔ)計(jì)算方法直流輸電功率可以表示為如下形式Pd＝UdIord(1)式中，Pd是直流輸電功率，Ud是直流電壓，Iord是直流電流控制指令值，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行條件沒(méi)有激活低壓限流環(huán)節(jié)VDCOL，并采用定電流CC或定功率CP控制模式時(shí)，Ud、Id和Iord的關(guān)系為式中，Iref是直流電流給定參考值，Pref是直流輸電功率給定參考值；直流系統(tǒng)整流側(cè)與逆變側(cè)具有相似性和對(duì)稱性；其中，在逆變側(cè)，直流系統(tǒng)的有功功率可以表示為Pd＝UdiIdi(3)式中，Udi、Idi分別是逆變側(cè)直流電壓和電流，根據(jù)直流系統(tǒng)換流器特性，式(3)中直流系統(tǒng)逆變側(cè)直流電壓的描述為式中，Ucom是直流逆變側(cè)換流母線線電壓有效值，KT為換流變壓器變比，N為串聯(lián)的六脈動(dòng)換流器個(gè)數(shù)，γ是逆變側(cè)熄弧角，Xi為逆變側(cè)等效換流感抗，當(dāng)忽略換流器有功損耗時(shí)，直流系統(tǒng)逆變側(cè)注入交流系統(tǒng)電流的有效值Iinj和相角δinj可以表示為式中，QC為換流站交流濾波器及電容器無(wú)功出力；Qd為直流系統(tǒng)消耗的無(wú)功功率； 為 功率因數(shù)角；δcom為換流母線電壓相角，在工程應(yīng)用中，可采用同步相量測(cè)量單元測(cè)出；在各種控制方式或情況下，式(5)描述的直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流相角計(jì)算公式不變；的余弦如式(6)所示因此，功率因數(shù)角的正切函數(shù)為步驟B正常運(yùn)行條件下直流注入交流系統(tǒng)電流(1)定電流控制模式下注入交流系統(tǒng)電流當(dāng)直流系統(tǒng)采用CC控制模式時(shí)，逆變側(cè)直流電流Idi在控制器的作用下將等于直流電流控制給定值Iref，聯(lián)立式(2)～(5)、(7)，可得換流母線電壓與注入系統(tǒng)電流的關(guān)系，即為式中，f11為直流電壓與換流母線電壓的比值在直流系統(tǒng)采用CC控制模式下，式(9)中直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流是熄弧角γ和換流母線線電壓Ucom的函數(shù)，若直流系統(tǒng)逆變側(cè)采用定熄弧角CEA控制模式，在控制器作用下維持熄弧角γ為常數(shù)；若采用定電壓CV控制模式，在受端交流系統(tǒng)電壓變化不大的情況下，熄弧角γ變化幅度有限，其余弦值變化較小，可將其假設(shè)為常數(shù)，因此，直流系統(tǒng)注入系統(tǒng)電流可以近似認(rèn)為是只含有換流母線線電壓Ucom一個(gè)變量的函數(shù)，如式(10)所示當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化并對(duì)直流系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響時(shí)，交直流系統(tǒng)之間無(wú)功交換較大，則不能忽略無(wú)功功率影響，需采用式(8)～(10)來(lái)詳細(xì)計(jì)算直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)的電流值；對(duì)于直流系統(tǒng)整流側(cè)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算公式與逆變側(cè)形式一致，只是將式(8)中的直流逆變側(cè)直流電壓Udi替換為整流側(cè)直流電壓Udr，熄弧角γ替換為觸發(fā)角α，注入交流系 統(tǒng)的電流符號(hào)為負(fù)，表示在整流側(cè)電流方向?yàn)閺慕涣飨到y(tǒng)流向直流系統(tǒng)；(2)定功率控制模式下注入交流系統(tǒng)電流當(dāng)直流系統(tǒng)采用CP控制模式時(shí)，在控制器作用下直流輸電功率為常數(shù)Pref，在實(shí)際系統(tǒng)中該功率通常為整流側(cè)直流功率；因此，對(duì)于逆變側(cè)，考慮直流線路損耗條件下，可求解得Idi的取值可結(jié)合直流系統(tǒng)正常運(yùn)行條件予以選擇；因此，式(7)可以表示為如下形式將式(12)代入式(5)，并根據(jù)熄弧角變化幅度較小而假設(shè)其為常數(shù)，因此可得出CP控制模式下直流換流母線電壓Ucom與直流注入系統(tǒng)電流Iinj的關(guān)系，即為對(duì)于直流系統(tǒng)整流側(cè)，由于整流側(cè)直流輸電功率即為直流功率給定值Pref，因此注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算公式與逆變側(cè)稍有區(qū)別，為式中，Udr和Idr分別是整流側(cè)直流電壓和電流，α為整流側(cè)觸發(fā)角；式中函數(shù)右上角的“*”符號(hào)是為了區(qū)別于逆變側(cè)的計(jì)算公式，根據(jù)式(14)可以得出功率因數(shù)角 與換流母線電壓和觸發(fā)角α之間的函數(shù)關(guān)系。進(jìn)而可求解出整流側(cè)直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)的電流有效值，如式(15)所示，注入交流系統(tǒng)的電流符號(hào)為負(fù)； 步驟CVDCOL參與控制下直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流當(dāng)系統(tǒng)電壓下降引起直流電壓下降至一定程度并將VDCOL激活時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)定電流控制器的整定值將在MIN環(huán)節(jié)作用下選擇VDCOL環(huán)節(jié)輸出的電流值，此時(shí)直流系統(tǒng)處于VDCOL參與下的直流電流控制，設(shè)VDCOL環(huán)節(jié)Ud Id特性曲線斜率為k，既有聯(lián)立式(4)，可以求解出直流電壓、直流電流與換流母線電壓和熄弧角γ之間的函數(shù)關(guān)系因而，逆變側(cè)直流輸電功率為Pd＝UdiIdi＝f33(Ucom，γ)(18)聯(lián)立式(5)、(7)、(17)、(18)，可得到在VDCOL環(huán)節(jié)控制條件下采用換流母線電壓Ucom描述直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的形式，即為一般情況下，當(dāng)直流系統(tǒng)電壓下降至VDCOL投入時(shí)，逆變側(cè)通常已進(jìn)入最小熄弧角控制模式，即γ等于常數(shù)γmin，因而有在VDCOL參與控制時(shí)，交直流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)通常已發(fā)生較大變化，換流站無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備出力與直流系統(tǒng)吸收無(wú)功功率相差較大，因此無(wú)功功率影響因素不能忽略；若只考慮有功功率因素，計(jì)算得出的注入電流將與實(shí)際情況出現(xiàn)較大偏差； 對(duì)于直流系統(tǒng)整流側(cè)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算公式形式與逆變側(cè)一致，在計(jì)算過(guò)程中換流母線電壓采用整流側(cè)測(cè)量得到得換流母線電壓有效值，熄弧角γ則替換為觸發(fā)角α，注入交流系統(tǒng)的電流符號(hào)為負(fù)；步驟D換相失敗情況下注入交流系統(tǒng)電流當(dāng)換流母線大幅下降情況下，引發(fā)直流系統(tǒng)發(fā)生連續(xù)換相失敗，相當(dāng)于在換流器上出現(xiàn)跨接在直流端的短路支路，直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)有功功率約為零，此時(shí)直流系統(tǒng)換流器無(wú)功消耗也近似為零；與此同時(shí)，直流系統(tǒng)換流母線電壓將支撐換流站濾波器和電容器繼續(xù)發(fā)出無(wú)功功率，因此無(wú)功補(bǔ)償裝置將向系統(tǒng)注入電流；因而當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生連續(xù)換相失敗時(shí)，注入直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)的電流可以表示為這里所提及的換相失敗是指持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的情況，對(duì)于短時(shí)換相失敗的情況，由于系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程未結(jié)束，采用式(21)計(jì)算出的結(jié)果會(huì)存在一定誤差；直流系統(tǒng)整流側(cè)很少發(fā)生有換流母線殘壓的連續(xù)換相失敗，因此該問(wèn)題不予考慮。FSA00000215297000011.tif,FSA00000215297000012.tif,FSA00000215297000013.tif,FSA00000215297000014.tif,FSA00000215297000021.tif,FSA00000215297000022.tif,FSA00000215297000023.tif,FSA00000215297000024.tif,FSA00000215297000025.tif,FSA00000215297000026.tif,FSA00000215297000027.tif,FSA00000215297000028.tif,FSA00000215297000031.tif,FSA00000215297000032.tif,FSA00000215297000033.tif,FSA00000215297000034.tif,FSA00000215297000035.tif,FSA00000215297000036.tif,FSA00000215297000037.tif,FSA00000215297000038.tif,FSA00000215297000041.tif,FSA00000215297000042.tif,FSA00000215297000043.tif,FSA00000215297000044.tif,FSA00000215297000045.tif,FSA00000215297000046.tif,FSA00000215297000047.tif,FSA00000215297000048.tif,FSA00000215297000049.tif,FSA000002152970000410.tif,FSA00000215297000051.tif
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括 步驟E 直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流計(jì)算公式的選擇步驟B、C、D相互獨(dú)立，分別代表直流系統(tǒng)在不同運(yùn)行和控制方式下，直流系統(tǒng)注入交 流系統(tǒng)的顯式解析表達(dá)式，在實(shí)際計(jì)算中，根據(jù)系統(tǒng)所處的運(yùn)行狀態(tài)，包括系統(tǒng)所處運(yùn)行時(shí) 刻、換流母線電壓、直流系統(tǒng)控制器邏輯和參數(shù)設(shè)置，判斷直流系統(tǒng)處于何種運(yùn)行及控制狀 態(tài)，進(jìn)而選擇對(duì)應(yīng)的直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流計(jì)算公式。全文摘要
本發(fā)明提供了一套直流輸電系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算方法，該計(jì)算方法能夠反映交流系統(tǒng)運(yùn)行條件及對(duì)應(yīng)的直流控制方式變化情況下的注入電流變化，包括定功率定電壓、定功率定熄弧角、定電流定電壓、定電流定熄弧角，以及低壓限流環(huán)節(jié)參與下的定電流控制和直流系統(tǒng)換相失敗情況下的控制特性。本發(fā)明是研究交直流系統(tǒng)相互影響的核心算法，可用于交直流電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行控制，克服了描述交直流相互關(guān)系采用變量多的缺點(diǎn)，解決了直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)電流的計(jì)算問(wèn)題，為電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行提供了一種研究交直流系統(tǒng)相互影響的技術(shù)方法。
文檔編號(hào)H02J3/38GK101917019SQ20101024414
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者卜廣全, 周靜, 郭小江 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院