一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法和装置与流程

本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法和装置。

背景技术：

传统高压直流输电(英文全称：Line Commutated Converter High Voltage Direct Current，简称：LCC-HVDC)以其技术上和经济上的独特优势，在远距离、大容量输电和全国联网两个方面对我国电力工业的发展起到十分重要的作用。然而LCC-HVDC采用无自关断能力的普通晶闸管作为换流元件，需要一定强度的交流系统提供换相电压，交流系统故障导致的电压跌落、相角偏移等都易引起换相失败和连续换相失败的发生，这造成直流功率大量损失。随着直流输电工程的大量建设，由某一直流系统换相失败引发的多条直流系统级联换相失败将对电网安全运行带来更严峻的挑战。

在实际的应用中，影响换相失败的因素很多，其中换相电压幅值、换相过零点偏移和直流电流激增都是导致换相失败发生的关键因素，在交流系统发生故障期间，交流母线电压的畸变、逆变侧直流电压的降低、直流电流激增使得系统换相面积需求急剧增加，使得传统高压直流输电的触发角控制输出已不满足换相需求，换相失败的风险较高。

由上述可知，现有技术中，传统高压直流输电交流系统故障时触发角控制输出不满足换相需求，换相失败的风险较高。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法和装置，解决了现有技术中，传统高压直流输电交流系统故障时触发角控制输出不满足换相需求，换相失败的风险较高的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面、本发明的实施例提供一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法，包括：

检测逆变站是否发生交流故障；

当检测到逆变站发生交流故障时，对整流站的触发角进行修正，改变整流站的晶闸管的触发时间；

获取逆变站的换相电压过零点偏移量和换相电压幅值变化量；

根据换相电压和换相电压过零点偏移量计算逆变站的关断角调整值，调整逆变站的定关断角的整定值。

优选的，获取换相电压幅值变化量，包括：

获取逆变站的额定换相电压和逆变站当前运行的换相电压；

计算逆变站当前运行的换相电压和额定换相电压的差值，得到逆变站的换相电压幅值变化量。

优选的，当检测到逆变站发生交流故障时，对整流站的触发角进行修正，改变整流站的晶闸管的触发时间，包括：

获取整流站的预设触发角以及整流站当前运行的触发角，其中预设触发角为大于0的角度；

当检测到逆变站发生交流故障时，根据修正后的触发角滞后触发整流站的晶闸管，其中修正后的触发角等于整流站当前运行的触发角叠加预设触发角。

第二方面、本发明的实施例提供一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化装置，包括：

故障检测单元，用于检测逆变站是否发生交流故障；

控制单元，用于当故障检测单元检测到逆变站发生交流故障时，控制单元对整流站的触发角进行修正，改变整流站的晶闸管的触发时间；

数据获取单元，获取逆变站的换相电压过零点偏移量和换相电压；

处理单元，用于根据数据获取单元获取的换相电压和换相电压过零点偏移量计算逆变站的关断角调整值，调整逆变站的定关断角的整定值。

优选的，

数据获取单元，还用于获取逆变站的额定换相电压和逆变站当前运行的换相电压；

数据获取单元，具体用于计算逆变站当前运行的换相电压和额定换相电压的差值，得到逆变站的换相电压幅值变化量。

优选的，

数据获取单元，还用于获取整流站的预设触发角以及整流站当前运行的触发角，其中预设触发角为大于0的角度；

控制单元，具体用于当故障检测单元检测到逆变站发生交流故障时，控制单元根据修正后的触发角滞后触发整流站的晶闸管，其中修正后的触发角等于整流站当前运行的触发角叠加预设触发角。

本发明实施例提供的抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法和装置，当逆变站发生交流故障时，通过调节逆变站的关断角和整流站的触发角，为高压直流输电系统提供更加充裕的换相时间，提高了系统故障恢复能力，降低了高压直流输电系统因交流系统故障而导致换相失败发生的概率；从而解决了现有技术中，传统高压直流输电交流系统故障时触发角控制输出不满足换相需求，换相失败的风险较高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法的流程图；

图2为本发明的实施例提供的一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法的另一种流程图；

图3为实际应用中逆变侧关断角整定值动态调整控制框图；

图4为实际应用中整流侧触发角滞后触发控制框图；

图5为本发明的实施例提供的一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化装置的结构示意图。

附图标记：

抑制高压直流输电换相失败的控制优化装置-10；

故障检测单元-101；

控制单元-102；

数据获取单元-103；

处理单元-104。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一、本发明的实施例提供一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法，如图1所示包括：

S101、检测逆变站是否发生交流故障。

S102、当检测到逆变站发生交流故障时，对整流站的触发角进行修正，改变整流站的晶闸管的触发时间。

获取逆变站的换相电压过零点偏移量和换相电压幅值变化量，根据换相电压和换相电压过零点偏移量计算逆变站的关断角调整值，调整逆变站的定关断角的整定值。

需要说明的是，在实际的应用中经过计算得出关断角整定值作为输出，叠加到逆变站定关断角的整定值中，从而对关断角整定值进行调整；其次，动态调整逆变站的定关断角的整定值，使得故障期间通过调整触发角增大高压直流输电系统的换相裕度，为系统提供更大的换相时间，从而降低了换相失败的风险。

本发明实施例提供的抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法，当逆变站发生交流故障时，通过调节逆变站的关断角和整流站的触发角，为高压直流输电系统提供更加充裕的换相时间，提高了系统故障恢复能力，降低了高压直流输电系统因交流系统故障而导致换相失败发生的概率；从而解决了现有技术中，传统高压直流输电交流系统故障时触发角控制输出不满足换相需求，换相失败的风险较高的问题。

实施例二、本发明的实施例提供一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法，如图2所示包括：

S1010、检测逆变站是否发生交流故障。

需要说明的是，在实际的应用中判断逆变站是否发生交流故障采用的方法是电压正余弦分量检测方法；其中，当逆变站没有发生交流故障时，整流站按照预设参数运行，逆变站始终调节定关断角的整定值。

优选的，S102、当检测到逆变站发生交流故障时，对整流站的触发角进行修正，改变整流站的晶闸管的触发时间；获取逆变站的换相电压过零点偏移量和换相电压幅值变化量，根据换相电压和换相电压过零点偏移量计算逆变站的关断角调整值，调整逆变站的定关断角的整定值，具体包括如下步骤：S1020、S1021、S1022、S1023、S1024、S1025。

S1020、当检测到逆变站发生交流故障时，根据修正后的触发角滞后触发整流站的晶闸管，其中修正后的触发角等于整流站当前运行的触发角叠加预设触发角。

需要说明的是，在实际的应用中，需要实时监测换相电压幅值变化及过零点偏移情况，从而动态地调整逆变站关断角整定值；整流站只有在检测到交流系统故障时，才调整触发角；即，当逆变站稳定时，整流站不对触发角进行调整。

S1021、获取逆变站的换相电压过零点偏移量。

S1022、获取逆变站的额定换相电压和逆变站当前运行的换相电压。

S1023、获取整流站的预设触发角以及整流站当前运行的触发角，其中预设触发角为大于0的角度。

S1024、计算逆变站当前运行的换相电压和额定换相电压的差值，得到逆变站的换相电压幅值变化量。

S1025、根据换相电压和换相电压过零点偏移量计算逆变站的关断角调整值，调整逆变站的定关断角的整定值。

需要说明的是，在实际的应用中当检测到逆变站交流母线电压降低导致逆变站直流电压降低时，对整流站当前运行的触发角叠加预设触发角，增大整流站当前运行的触发角，从而减小整流侧直流电压，从整体上限制直流电流的上升幅值；其次，调整整流站的触发角，是通过限制整流站的直流电压值，降低整流站的直流电流降低系统换相面积需求，从而降低了换相失败的风险。

为了说明本发明的实施例提供的高压直流输电换相的控制方法在实际应用中的具体实现方法，如图3和图4所示，示例性的给出如下技术方案：

其中，关断角γ的计算公式如式(1)所示：

其中，γ_ref为关断角整定值，U_N为额定换相电压有效值，U为换相电压实测值，γ_N为关断角，为换相电压过零点偏移量。

换相电压过零点偏移量的计算公式如式(2)所示：

其中，为过零点偏移量，ΔU为换相电压跌落值。

在实际的应用中，逆变站将换相电压幅值变化和换相电压过零点偏移作为输入量，动态调节逆变站关断角整定值；同时，整流站附加一种滞后触发控制，即在检测到逆变站交流母线电压降低导致逆变站直流电压降低时，人为增大整流站触发角，减小整流站直流电压，从而整体上限制直流电流的上升幅值，本发明的实施例提供的高压直流输电换相的控制方法与传统直流输电基本控制策略相互配合。

对于逆变站，根据公式(1)、(2)实时计算所得γ_ref可实现关断角整定值的动态调节，系统级控制框图如图3所示，在已知直流系统稳态换相电压、额定关断角的情况下，根据换相电压幅值和相角的动态变化计算出对应的关断角整定值。在系统稳态运行时，电压幅值变化和过零点偏移均为0，此时关断角整定值不需要调节；而当交流系统发生故障时，电压幅值变化和过零点偏移均变化，得到新的关断角整定值，作用到控制系统中，改善系统故障期间的运行特性。

对于整流站，附加控制框图如图4所示，其中，I_dref表示直流电流整定值，I_d表示测量值，比例调节和积分调节(英文全称：proportional integral controller，简称：PI控制器)，α_Id表示整流侧触发角，α′_Id表示整流侧触发角修正值，电流偏差控制器(英文全称：Current Error Controller，简称CEC)。

是在定电流控制的基础上，对其输出的触发角进行修正。当交流系统稳态运行时，触发角修正量为0，优化控制不起作用；当检测到交流系统发生故障时，给予触发角一定的正修正量Δα，其作用效果为滞后触发角整流侧晶闸管，降低整流侧直流电压值，使得直流线路电流值得到限制，降低系统换相面积需求，提高系统的换相能力。

本发明实施例提供的抑制高压直流输电换相失败的控制优化方法，当逆变站发生交流故障时，通过调节逆变站的关断角和整流站的触发角，为高压直流输电系统提供更加充裕的换相时间，提高了系统故障恢复能力，降低了高压直流输电系统因交流系统故障而导致换相失败发生的概率；从而解决了现有技术中，传统高压直流输电交流系统故障时触发角控制输出不满足换相需求，换相失败的风险较高的问题。

实施例三、本发明的实施例提供一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化装置10，如图5所示包括：

故障检测单元101，用于检测逆变站是否发生交流故障。

控制单元102，用于当故障检测单元101检测到逆变站发生交流故障时，控制单元102对整流站的触发角进行修正，改变整流站的晶闸管的触发时间。

数据获取单元103，获取逆变站的换相电压过零点偏移量和换相电压。

处理单元104，用于根据数据获取单元103获取的换相电压和换相电压过零点偏移量计算逆变站的关断角调整值，调整逆变站的定关断角的整定值。

本发明实施例提供的抑制高压直流输电换相失败的控制优化装置，当逆变站发生交流故障时，通过处理单元调节逆变站的关断角，控制单元调节整流站的触发角，为高压直流输电系统提供更加充裕的换相时间，提高了系统故障恢复能力，降低了高压直流输电系统因交流系统故障而导致换相失败发生的概率；从而解决了现有技术中，传统高压直流输电交流系统故障时触发角控制输出不满足换相需求，换相失败的风险较高的问题。

实施例四、本发明的实施例提供一种抑制高压直流输电换相失败的控制优化装置10，如图5所示包括：

故障检测单元101，用于检测逆变站是否发生交流故障。

控制单元102，用于当故障检测单元101检测到逆变站发生交流故障时，控制单元102根据修正后的触发角滞后触发整流站的晶闸管，其中修正后的触发角等于整流站当前运行的触发角叠加预设触发角。

数据获取单元103，获取逆变站的换相电压过零点偏移量和换相电压。

处理单元104，用于根据数据获取单元103获取的换相电压和换相电压过零点偏移量计算逆变站的关断角调整值，调整逆变站的定关断角的整定值。

优选的，

数据获取单元103，还用于获取逆变站的额定换相电压和逆变站当前运行的换相电压。

数据获取单元103，具体用于计算逆变站当前运行的换相电压和额定换相电压的差值，得到逆变站的换相电压幅值变化量。

优选的，

数据获取单元103，还用于获取整流站的预设触发角以及整流站当前运行的触发角，其中预设触发角为大于0的角度。

控制单元102，具体用于当故障检测单元101检测到逆变站发生交流故障时，控制单元102对整流站当前运行的触发角叠加预设触发角，滞后触发整流站的晶闸管。

本发明实施例提供的抑制高压直流输电换相失败的控制优化装置，当逆变站发生交流故障时，通过处理单元调节逆变站的关断角，控制单元调节整流站的触发角，为高压直流输电系统提供更加充裕的换相时间，提高了系统故障恢复能力，降低了高压直流输电系统因交流系统故障而导致换相失败发生的概率；从而解决了现有技术中，传统高压直流输电交流系统故障时触发角控制输出不满足换相需求，换相失败的风险较高的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。