一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法与流程

本发明涉及电力技术领域，具体为一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法。

背景技术：

高压直流输电技术被用于通过架空线和海底电缆远距离输送电能；同时在一些不适于用传统交流联接的场合，它也被用于独立电力系统间的联接，在一个高压直流输电系统中，电能从三相交流电网的一点导出，在换流站转换成直流，通过架空线或电缆传送到接受点，直流在另一侧换流站转化成交流后，再进入接收方的交流电网。

现有的高压直流输电在输电的过程中，会发生低频振荡，低频振荡会导致联络线上发生过流跳闸现象，不利于电力系统安全稳定运行的运行，因此需要设计一种压直流输电附加恒容阻尼控制方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法，以解决上述背景技术中提出现有的高压直流输电在输电的过程中，会发生低频振荡，低频振荡会导致联络线上发生过流跳闸现象，不利于电力系统安全稳定运行的运行的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法，包括以下步骤：

s1：采用二阶模型，确定同步发电机组的电气阻尼系数，同时确定高压直流输电整流侧交流系统的强弱和控制器参数对同步振荡阻尼特性；

s2：根据系统阻尼消耗的暂态能量推导出有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系，并根据有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系，调制有功的附加阻尼控制器设计和调制无功的附加阻尼控制器的设计；

s3：根据根据有功、无功的控制规律确定恒容控制器参数，并对恒容阻尼控制器进行校准；

s4：与传统极点配置的小信号阻尼控制器进行对比分析。

优选的，所述步骤s2中系统阻尼消耗的暂态能量根据测定的交流电流、直流电力初始值和直流电电源初始值，通过微分方程求解系统阻尼系数的暂态量随时间的变化规律，根据阻尼系数的暂态量随时间的变化规律推导系阻尼关系。

优选的，所述步骤s2中有功的附加阻尼控制器设计包括以下步骤：a1：确定有功条件下的控制生成的有功、交流电压、角速度参考值、比例控制系数、积分控制系数和延迟时间；

a2：通过角速度的参考值与同步发电机实际垫角度之差乘以比例控制系数得到对应的换流站控制移相角；

a3：根据比例系数的变化确定系统阻尼系数的变化，确定有功调制下的附加阻尼控制器。

优选的，所述步骤s2中无功的附加阻尼控制器设计包括以下步骤：b1：确定无功条件下的控制生成的有功、交流电压、角速度参考值、比例控制系数、积分控制系数和延迟时间；

b2：通过角速度的参考值与同步发电机实际垫角度之差乘以比例控制系数得到对应的换流站控制的脉宽控制比；

b3：根据比例系数的变化确定系统阻尼系数的变化，确定无功调制下的附加阻尼控制器。

优选的，步骤s4的对比分析包括无附加阻尼控制、调制有功的附加阻尼控制、调制无功的附加阻尼控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过控制恒容阻尼控制器，有能够保证在保持换流站输送容量恒定的同时,充分利用换流站有功和无功调制能力,有效解决常规阻尼控制方式下有功调制量受限问题，有效的抑制高压直流输电情况下产生的底盘振荡问题。

附图说明

图1为本发明模块框图；

图2为本发明流出框图。

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。

请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法，包括以下步骤：

s1：采用二阶模型，确定同步发电机组的电气阻尼系数，同时确定高压直流输电整流侧交流系统的强弱和控制器参数对同步振荡阻尼特性；

s2：根据系统阻尼消耗的暂态能量推导出有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系，并根据有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系，调制有功的附加阻尼控制器设计和调制无功的附加阻尼控制器的设计；

s3：根据根据有功、无功的控制规律确定恒容控制器参数，并对恒容阻尼控制器进行校准；

s4：与传统极点配置的小信号阻尼控制器进行对比分析。

步骤s2中系统阻尼消耗的暂态能量根据测定的交流电流、直流电力初始值和直流电电源初始值，通过微分方程求解系统阻尼系数的暂态量随时间的变化规律，根据阻尼系数的暂态量随时间的变化规律推导系阻尼关系。

步骤s2中有功的附加阻尼控制器设计包括以下步骤：

a1：确定有功条件下的控制生成的有功、交流电压、角速度参考值、比例控制系数、积分控制系数和延迟时间；

a2：通过角速度的参考值与同步发电机实际垫角度之差乘以比例控制系数得到对应的换流站控制移相角；

a3：根据比例系数的变化确定系统阻尼系数的变化，确定有功调制下的附加阻尼控制器。

步骤s2中无功的附加阻尼控制器设计包括以下步骤：

b1：确定无功条件下的控制生成的有功、交流电压、角速度参考值、比例控制系数、积分控制系数和延迟时间；

b2：通过角速度的参考值与同步发电机实际垫角度之差乘以比例控制系数得到对应的换流站控制的脉宽控制比；

b3：根据比例系数的变化确定系统阻尼系数的变化，确定无功调制下的附加阻尼控制器。

步骤s4的对比分析包括无附加阻尼控制、调制有功的附加阻尼控制、调制无功的附加阻尼控制。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：

1.一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法，包括以下步骤：

s1：采用二阶模型，确定同步发电机组的电气阻尼系数，同时确定高压直流输电整流侧交流系统的强弱和控制器参数对同步振荡阻尼特性；

s2：根据系统阻尼消耗的暂态能量推导出有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系，并根据有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系，调制有功的附加阻尼控制器设计和调制无功的附加阻尼控制器的设计；

s3：根据根据有功、无功的控制规律确定恒容控制器参数，并对恒容阻尼控制器进行校准；

s4：与传统极点配置的小信号阻尼控制器进行对比分析。

2.根据权利要求1所述的一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤s2中系统阻尼消耗的暂态能量根据测定的交流电流、直流电力初始值和直流电电源初始值，通过微分方程求解系统阻尼系数的暂态量随时间的变化规律，根据阻尼系数的暂态量随时间的变化规律推导系阻尼关系。

3.根据权利要求1所述的一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤s2中有功的附加阻尼控制器设计包括以下步骤：

a1：确定有功条件下的控制生成的有功、交流电压、角速度参考值、比例控制系数、积分控制系数和延迟时间；

a2：通过角速度的参考值与同步发电机实际垫角度之差乘以比例控制系数得到对应的换流站控制移相角；

a3：根据比例系数的变化确定系统阻尼系数的变化，确定有功调制下的附加阻尼控制器。

4.根据权利要求1所述的一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤s2中无功的附加阻尼控制器设计包括以下步骤：

b1：确定无功条件下的控制生成的有功、交流电压、角速度参考值、比例控制系数、积分控制系数和延迟时间；

b2：通过角速度的参考值与同步发电机实际垫角度之差乘以比例控制系数得到对应的换流站控制的脉宽控制比；

b3：根据比例系数的变化确定系统阻尼系数的变化，确定无功调制下的附加阻尼控制器。

5.根据权利要求1所述的一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法，其特征在于：步骤s4的对比分析包括无附加阻尼控制、调制有功的附加阻尼控制、调制无功的附加阻尼控制。

技术总结
本发明公开了一种高压直流输电附加恒容阻尼控制方法，包括以下步骤：S1：采用二阶模型，确定同步发电机组的电气阻尼系数，同时确定高压直流输电整流侧交流系统的强弱和控制器参数对同步振荡阻尼特性；S2：根据系统阻尼消耗的暂态能量推导出有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系，并根据有功和无功调制与系统阻尼间的相互关系，调制有功的附加阻尼控制器设计和调制无功的附加阻尼控制器的设计。本发明通过控制恒容阻尼控制器，有能够保证在保持换流站输送容量恒定的同时,充分利用换流站有功和无功调制能力,有效解决常规阻尼控制方式下有功调制量受限问题，有效的抑制高压直流输电情况下产生的底盘振荡问题。

技术研发人员：王宏伟
受保护的技术使用者：更通科技(江苏)有限公司
技术研发日：2020.08.14
技术公布日：2020.11.17