本發(fā)明涉及輸配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高并聯(lián)混合直流輸電系統(tǒng)換相失敗抵御能力的協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)：

基于電流源型換流器的傳統(tǒng)高壓直流輸電(Line Commutated Converter High Voltage Direct Current，LCC-HVDC)具有輸電距離遠，輸送容量大，輸送功率快速可控等特點，且世界范圍內(nèi)已建成工程項目多，運行經(jīng)驗豐富，技術(shù)成熟。但是由于傳統(tǒng)高壓直流輸電系統(tǒng)采用半控型器件，因此在運行過程中存在發(fā)生換相失敗的風(fēng)險，且需要消耗大量的無功功率。近年來，隨著電力電子技術(shù)的進步，基于電壓源型換流器的柔性直流輸電(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current，VSC-HVDC)技術(shù)快速發(fā)展，該技術(shù)采用全控型器件，不存在發(fā)生換相失敗的風(fēng)險，同時具有有功無功獨立解耦控制，無功功率連續(xù)可調(diào)，不需要吸收無功功率甚至可以根據(jù)需要發(fā)出無功功率的特點，但是相對傳統(tǒng)直流而言，存在工程造價高，運行損耗高，輸送容量小等缺點。為了發(fā)揮兩者各自的優(yōu)點，同時規(guī)避各自的缺點，將兩種輸電技術(shù)結(jié)合起來組成混合直流輸電系統(tǒng)成為當(dāng)下的研究熱點。

將常規(guī)直流和柔性直流并列運行，即組成混合直流輸電系統(tǒng)。現(xiàn)階段的混合直流輸電工程中，常規(guī)直流和柔性直流換流站之間存在一定的電氣距離，兩者的運行也相互獨立，缺乏相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制手段。在某些混合直流輸電工程中，由于常規(guī)直流和柔性直流的換流站位于同一站內(nèi)，為兩者的協(xié)調(diào)運行創(chuàng)造了條件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種提高并聯(lián)混合直流輸電系統(tǒng)換相失敗抵御能力的協(xié)調(diào)控制策略。

為達到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種提高混合直流系統(tǒng)換相失敗抵御能力的協(xié)調(diào)控制方法，應(yīng)用于柔性直流單元與常規(guī)直流單元并列運行的混合背靠背直流系統(tǒng)，所述柔性直流單元與常規(guī)直流單元位于同一換流站內(nèi)，且二者共用同一交流系統(tǒng)的換流母線；所述協(xié)調(diào)控制方法配置與所述混合背靠背直流系統(tǒng)的逆變站中，

所述柔性直流單元包括：

內(nèi)環(huán)電流控制器，用于生成調(diào)制波，并作為柔性直流單元換流器閥組控制的輸入；

有功功率外環(huán)控制器，用于通過第一限幅環(huán)節(jié)向內(nèi)環(huán)電流控制器輸出電流內(nèi)環(huán)的有功電流參考值；

無功功率外環(huán)控制器，用于通過第二限幅環(huán)節(jié)向內(nèi)環(huán)電流控制器輸出電流內(nèi)環(huán)的無功電流參考值；

延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制器，用于向無功功率外環(huán)控制器發(fā)送觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量；

故障判斷模塊，用于控制延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制器的觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量的信號投入與否，并對第一限幅環(huán)節(jié)和第二限幅環(huán)節(jié)的限幅大小進行控制；

所述協(xié)調(diào)控制方法包括如下步驟：

步驟1，在柔性直流單元的無功功率外環(huán)控制模塊附加觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量；

步驟2，由故障判斷模塊判斷延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制的投入時刻；

步驟3，根據(jù)故障判斷模塊的判斷結(jié)果確定柔性直流單元的內(nèi)環(huán)電流控制器的無功電流參考值和有功電流參考值的限幅大小。

所述步驟1中，在正常運行工況下，常規(guī)直流延遲觸發(fā)角測量值α_m大于延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制器中設(shè)定值α_set，兩者的差值經(jīng)第一PI環(huán)節(jié)計算得到觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量Q_Δ，該觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量Q_Δ由信號輸出模塊控制輸入到無功功率外環(huán)控制器；當(dāng)信號輸出模塊收到故障判斷模塊發(fā)出的使能信號時，則將觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量Q_Δ附加到無功功率外環(huán)控制器，使得柔性直流整流站吸收無功功率，降低整流側(cè)換流母線電壓。

所述延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制器在第一PI環(huán)節(jié)和信號輸出模塊之間設(shè)置有斜率限制器，其用于限制無功功率附加值的變動速率。

所述步驟2中，由故障判斷模塊判斷故障發(fā)生的地點是否在逆變側(cè)交流系統(tǒng)，并判斷該故障是否會造成常規(guī)直流逆變器發(fā)生換相失敗，如果判定故障發(fā)生在逆變側(cè)交流系統(tǒng)，則不論能不能造成換相失敗立即發(fā)出使能信號投入延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制器，隨后如果判定故障不會造成換相失敗，則停止發(fā)出使能信號，反之則繼續(xù)發(fā)出使能信號。

所述步驟3中，由故障判斷模塊判斷故障的嚴(yán)重程度，當(dāng)故障發(fā)生在近逆變側(cè)換流母線端時，通過控制第一限幅環(huán)節(jié)降低柔性直流輸電系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)電流控制器的有功電流參考值i_dref限值，并通過控制第二限幅環(huán)節(jié)提高無功電流參考值i_qref限值，以降低柔性直流傳輸?shù)挠泄β?，增強柔性直流的無功功率調(diào)節(jié)能力。

本發(fā)明的一種提高混合直流系統(tǒng)換相失敗抵御能力的協(xié)調(diào)控制方法的有益效果是：能夠利用柔性直流的無功功率快速控制能力提高常規(guī)直流逆變站的換相失敗抵御能力，降低常規(guī)直流逆變站發(fā)生換相失敗的概率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實例采用的并聯(lián)混合直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種提高混合直流輸電系統(tǒng)換相失敗低于能力的協(xié)調(diào)控制方法的框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例。

實施例

本發(fā)明提供一種提高混合直流系統(tǒng)換相失敗抵御能力的協(xié)調(diào)控制方法，該方法配置于常規(guī)直流和柔性直流并聯(lián)運行直流輸電系統(tǒng)的柔性直流輸電單元的整流站，通過對柔性直流單元整流站的控制，提高常規(guī)直流逆變站的換相失敗抵御能力。

在一個實施例中，并聯(lián)混合直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

該混合直流輸電系統(tǒng)由一條常規(guī)直流輸電系統(tǒng)與一條柔性直流輸電系統(tǒng)構(gòu)成，兩直流輸電系統(tǒng)的整流器在同一個換流站內(nèi)、逆變器在同一個換流站內(nèi)，且分別共用同一交流母線。常規(guī)直流整流側(cè)采用定有功功率控制或定直流電流控制，逆變側(cè)采用定直流電壓或定關(guān)斷角控制；柔性直流單元采用基于dq軸解耦的直接電流矢量控制方法，該控制方法可分為內(nèi)環(huán)電流控制器和外環(huán)電壓控制器兩部分。其中，有功類外環(huán)控制器可根據(jù)有功功率參考值Pref或直流電壓參考值Udcref計算得到電流內(nèi)環(huán)控制器的d軸電流參考值Idref；無功類外環(huán)控制器可根據(jù)無功功率參考值Qref或交流電壓參考值Uacref計算得到電流內(nèi)環(huán)控制器的q軸電流參考值Iqref；內(nèi)環(huán)電流控制器通過調(diào)節(jié)換流器輸出電壓，使dq軸電流快速跟蹤其參考值，本實施例中柔性直流整流側(cè)有功功率類控制器采用定直流電壓控制，逆變側(cè)有功功率類控制器采用定有功功率控制，無功功率類控制器均采用定無功功率控制。

為了進一步提高常規(guī)直流逆變站的換相失敗抵御能力，本發(fā)明提供了一種配置于柔性直流整流站的延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制方法，通過對柔性直流整流站的控制提高常規(guī)直流逆變站的換相失敗抵御能力，控制框圖如圖2所示。

協(xié)調(diào)控制方法包括如下步驟：

步驟1，在柔性直流單元的無功功率外環(huán)控制器附加觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量；

步驟2，由故障判斷模塊判斷延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制的投入時刻；

步驟3，根據(jù)故障判斷模塊的判斷結(jié)果確定柔性直流單元內(nèi)環(huán)控制的無功電流參考值和有功電流參考值的限幅大小。

延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制器中，在正常運行工況下，延遲觸發(fā)角設(shè)定值α_set大于延遲觸發(fā)角測量值α_m，兩者作差經(jīng)過第一PI環(huán)節(jié)計算得到觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量Q_Δ，并通過信號輸出模塊輸入到無功功率外環(huán)控制器；作為另一個實施例，將觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量Q_Δ通過斜率限制器后再進入信號輸出模塊，所述斜率限制器的作用是限制無功功率附加值的變動速率，防止柔性直流單元的無功功率大幅度波動，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；故障判斷模塊通過判斷故障是否發(fā)生在逆變側(cè)及故障是否會導(dǎo)致常規(guī)直流逆變站發(fā)生換相失敗來確定是否發(fā)出使能信號。需要指出的是：如果故障判斷模塊判定故障發(fā)生在逆變側(cè)交流系統(tǒng)，則不論能不能造成換相失敗立即發(fā)出使能信號投入延遲觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制器，隨后如果判定故障不會造成換相失敗，則停止發(fā)出使能信號，反之則繼續(xù)發(fā)出使能信號。觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量Q_Δ注入到柔性直流單元的無功功率外環(huán)控制器，其無功功率外環(huán)設(shè)定值Q_set與觸發(fā)角協(xié)調(diào)控制分量Q_Δ相加作為無功功率外環(huán)控制器新的參考值，該值與柔性直流測量值Q_MMC作差后，再經(jīng)過第二PI環(huán)節(jié)計算得出內(nèi)環(huán)無功電流參考值i_qref；柔性直流單元的有功功率外環(huán)控制器中，有功功率設(shè)定值P_set和有功功率測量值P_MMC作差后，再經(jīng)過第三PI環(huán)節(jié)計算得到內(nèi)環(huán)有功電流參考值i_dref；內(nèi)環(huán)無功電流參考值i_qref和內(nèi)環(huán)有功電流參考值i_dref分別經(jīng)過第二、第一限幅環(huán)節(jié)限幅后，注入到內(nèi)環(huán)控制器。所述第一、第二限幅環(huán)節(jié)的限幅值大小由故障判斷模塊來確定，當(dāng)故障發(fā)生在近逆變側(cè)換流母線端時，降低柔性直流輸電系統(tǒng)電流內(nèi)環(huán)控制的有功電流參考值限值，提高無功電流參考值限值，降低柔性直流單元傳輸?shù)挠泄β剩鰪娙嵝灾绷鲉卧臒o功功率調(diào)節(jié)能力。

內(nèi)環(huán)電流控制器的輸出作為換流站閥組控制的輸入，最后通過換流站閥組控制模塊控制可關(guān)斷器件的開通與關(guān)斷達到調(diào)控目標(biāo)。

上述實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。