一种交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，包括：监测系统的交流侧各相电压以及直流侧的电气运行参数，求取系统发生不对称故障时换流阀的每两相的换相角和触发偏移角；采用对称分量对交流侧的各相电压和电流进行表示；建立开关函数模型，获得直流侧电压与交流侧各相电压之间的关联关系和直流侧电流与交流侧电流之间的关联关系；在VDCOL控制下，获得交流侧各相电流与交流侧各相电压之间的函数关系；实时监测交流侧的各相电压，根据所述交流侧各相电流与交流侧各相电压之间的函数关系，获得直流侧注入交流侧的短路电流。本发明提供的方法可以准确地检测出在系统发生不对称故障时，直流系统注入交流系统的短路电流。
【专利说明】一种交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统及其自动化【技术领域】，特别是涉及一种交直流混联系统的不 对称故障短路电流检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着近年来高压直流输电（High-Voltage Direct Current,简称HVDC)的迅速 发展，我国正逐步形成世界上最大的含多馈入直流输电系统的互联电网。但交直流混联系 统相互作用对电网安全稳态运行的影响越来越明显，给电网规划和运行带来了诸多技术困 难。并且当交流系统发生不对称故障时，交直流混联系统产生的各次特征和非特征谐波将 有可能影响系统的安全稳定运行。
[0003] 目前虽然已有学者提出了在系统发生对称故障时，直流系统注入交流系统的短路 电流的检测方法，但仍缺乏描述当系统发生不对称故障时，直流系统注入交流系统的短路 电流的检测方法。
【发明内容】
[0004] 基于此，本发明提供一种交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，能在 交直流混联系统发生不对称故障时，准确地检测计算出直流系统注入交流系统的短路电 流。
[0005] -种交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，包括如下步骤：
[0006] 监测交直流混联系统的交流侧各相电压以及直流侧的电气运行参数，求取交直流 混联系统发生不对称故障时换流阀的每两相的换相角和触发偏移角；
[0007] 米用对称分量法将所述交流侧的不对称电压相量和电流相量分别分解为三相对 称相量；
[0008] 建立开关函数模型，结合所述每两相的换相角、触发偏移角和三相对称相量，获得 直流侧电压与交流侧各相电压之间的关联关系，以及直流侧电流与交流侧电流之间的关联 关系；
[0009] 在依赖于电压的电流限制指令的控制下，利用所述直流侧电压与交流侧各相电压 之间的关联关系以及所述直流侧电流与交流侧各相电流之间的关联关系，获得交流侧各相 电流与交流侧各相电压之间的函数关系；
[0010] 监测所述交流侧的各相电压，根据所述交流侧各相电流与交流侧各相电压之间的 函数关系，检测出所述交直流混联系统发生不对称故障时直流侧注入交流侧的短路电流。
[0011] 上述交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，首先监测交直流混联系统 的交流侧各相电压及直流侧的电气运行参数，严格基于系统换流及控制特性，根据直流侧 电压与交流侧各相电压之间的关联关系以及直流侧电流与交流侧各相电流之间的关联关 系，获得可以直观地反映交直流系统相互作用机理的交流侧各相电流与交流侧各相电压之 间的函数关系，解决了在发生不对称故障时直流系统注入交流系统的电流的计算问题，填 补了在系统不对称故障下从直流系统注入交流系统的短路电流大小的计算方法的空白，克 服了现有的描述交流系统与直流系统相互关系的变量繁多的缺点，为电网规划与运行提供 了一种研究交直流系统相互影响的技术方法。本发明的交直流混联系统的不对称故障短路 电流检测方法，是研究交流系统与直流系统相互影响的核心方法，可应用于交直流电网规 划和运行控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法在一实施例的流 程不意图。
[0013] 图2是交直流混联系统在一实施例的结构示意图。
[0014] 图3是图1中获得交直流混联系统发生不对称故障时换流阀的每两相的换相角和 触发偏移角的流程示意图。
[0015] 图4是图1中实现直流侧电压、电流与交流侦格相电压、各相电流之间的关联关系 的流程示意图。
[0016] 图5是图1中VDCOL环节所对应的直流电压和直流电流的特性曲线示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于 此。
[0018] 如图1所示，是本发明交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法在一实施 例的流程示意图，包括以下步骤：
[0019] 步骤Sl :监测交直流混联系统的交流侧各相电压以及直流侧的电气运行参数，求 取交直流混联系统发生不对称故障时换流阀的每两相的换相角Unm和触发偏移角Qnm;
[0020] 进一步地，计算出交直流混联系统发生不对称故障时换流阀的实际触发角a mn(m、 n为三相电路的a相、b相、c相中的任意两相）。具体实施时，交直流混联系统包括两个输 入链路，其中一个输入链路为直流系统（即交直流混联系统的直流侧）输入端，另一个输入 链路为交流系统（即交直流混联系统的交流侧）。
[0021] 参看图2,是本实施例的交直流混联系统的一种可实现方式的结构示意图。其中， 交直流混联系统的直流侧包括依次连接的采样保持单元201、同步单元202、汇集（Min)单 元203 ;交直流混联系统的交流侧包括依次连接的平滑处理单元204、电压电流限制命令 (Voltage Dependent Current Order Limit，简称VDC0L)单兀205;并且，平滑处理单兀204
【权利要求】
1. 一种交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，其特征在于，包括如下步 骤： 监测交直流混联系统的交流侧各相电压以及直流侧的电气运行参数，求取交直流混联 系统发生不对称故障时换流阀的每两相的换相角和触发偏移角； 采用对称分量法将所述交流侧的不对称电压相量和电流相量分别分解为三相对称相 量； 建立开关函数模型，结合所述每两相的换相角、触发偏移角和三相对称相量，获得直 流侧电压与交流侧各相电压之间的关联关系，以及直流侧电流与交流侧电流之间的关联关 系； 在依赖于电压的电流限制指令的控制下，利用所述直流侧电压与交流侧各相电压之间 的关联关系以及所述直流侧电流与交流侧各相电流之间的关联关系，获得交流侧各相电流 与交流侧各相电压之间的函数关系； 监测所述交流侧的各相电压，根据所述交流侧各相电流与交流侧各相电压之间的函数 关系，检测出所述交直流混联系统发生不对称故障时直流侧注入交流侧的短路电流。
2. 如权利要求1所述的交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，其特征在 于，所述监测交直流混联系统的交流侧各相电压以及直流侧的电气运行参数，求取交直流 混联系统发生不对称故障时换流阀的每两相的换相角和触发偏移角的步骤包括： 采用等间隔方式对所述交直流混联系统中的各个换流阀进行触发控制； 检测出交流侧三相电路的换相电压、换相电抗以及直流电流均值，并计算出任意两相 的换相电压与参考相量的相位差； 根据所述换相电压和所述相位差，获得交直流混联系统发生不对称故障时，各个换流 阀导通时的实际触发角； 根据所述换流阀导通时的实际触发角、所述换相电压、所述换相电抗以及所述直流电 流均值，计算每两相换相时的换相角； 根据所述任意两相的换相电压与参考相量的相位差，计算出相应的每两相换相时的换 流阀的触发偏移角。
3. 如权利要求2所述的交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，其特征在 于，所述根据所述换流阀导通时的实际触发角、所述换相电压、所述换相电抗以及所述直流 电流均值，计算每两相换相时的换相角的步骤包括： 通过以下方程计算出每两相换相时的换相角ymn: ymn=arccos(cosamn-2XrId/uJ-amn 其中，Um为所述每两相换相时的换相角；am为所述换流阀导通时的实际触发角，m、n为三相电路中的任意两相，um为m、n两相的换相电压幅值久为换相电抗；Id为直流电流 平均值。
4. 如权利要求2所述的交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，其特征在 于，所述根据所述任意两相的换相电压与参考相量的相位差，计算出相应的每两相换相时 的换流阀的触发偏移角的步骤包括 ： 通过以下方程计算出每两相换相时的换流阀的触发偏移角9 mn:
其中，0 为所述每两相换相时的换流阀的触发偏移角；m、n为三相电路中的任意两 相；为所述任意两相的换相电压与参考相量的相位差；a 〇为换流阀正常状态下的触 发延迟角。
5. 如权利要求1?4任一项所述的交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法， 其特征在于，所述建立开关函数模型，结合所述每两相的换相角、触发偏移角和三相对称相 量，获得直流侧电压与交流侧各相电压之间的关联关系，以及直流侧电流与交流侧电流之 间的关联关系的步骤包括： 建立开关函数模型，并根据所述开关函数模型对换流阀的开断特性进行模拟； 利用所述开关函数模型对交流侧各相电压进行调制，获得直流侧电压与交流侧各相电 压之间的关联关系为：ud =Uasua+Ubsub+Uesu。；其中,ud为直流侧电压,ua为交流侧a相电压， sua为交流侧a相电压的开关函数；ub为交流侧b相电压，sub为交流侧b相电压的开关函数； u。为交流侧c相电压，su。为交流侧c相电压的开关函数； 利用所述开关函数模型对直流侧电流进行调制，获得直流侧电流与交流侧各相电流之 间的关联关系：ia =idsia ;ib =idsib ;i。=idsic;;其中，ia、ib和i。分别为交流侧的各相电 流山为直流侧电流；sia为交流侧a相电流的开关函数；sib为交流侧b相电流的开关函数； Si。为交流侧c相电流的开关函数。
6. 如权利要求5所述的交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，其特征在 于，所述建立开关函数模型，结合所述每两相的换相角、触发偏移角和三相对称相量，获得 直流侧电压与交流侧各相电压之间的关联关系，以及直流侧电流与交流侧电流之间的关联 关系的的步骤还包括： 根据所述交直流混联系统发生不对称故障时换流阀的每两相的换相角和触发偏移角， 分别获得开关函数模型中的交流侧的各相电压的开关函数的基本分量、修正分量和换相分 量，以及交流侧的各相电流的开关函数的基本分量、修正分量和换相分量； 将所述交流侧的各相电压的开关函数的基本分量、修正分量和换相分量进行叠加，作 为交流侧的各相电压的开关函数；将所述交流侧的各相电流的基本分量、修正分量和换相 分量进行叠加，作为交流侧各相电流的开关函数。
7. 如权利要求6所述的交直流混联系统的不对称故障短路电流检测方法，其特征在 于，所述在依赖于电压的电流限制指令的控制下，利用所述直流侧电压与交流侧各相电压 之间的关联关系以及所述直流侧电流与交流侧各相电流之间的关联关系，获得交流侧各相 电流与交流侧各相电压之间的函数关系的步骤包括： 在所述交直流混联系统发生不对称故障时，所述交直流混联系统直流侧电压ud下降至 预设定值时将所述依赖于电压的电流限制指令激活； 在所述依赖于电压电流限制指令的控制下，将直流侧电流输出为：
其中，id为所述直流侧电流，ud所述交直流混联系统的直流侧电压，ud _为直流侧电 压的最大值，udmin为直流侧电压的最小值，idmin为直流侧电流的最大值，idmax为直流侧电 流的最小值； 根据所述直流侧电压与交流侧各相电压之间的关联关系：ud =UaSua+UbSub+UeSu。，以及 所述直流侧电流与交流侧各相电流之间的关联关系：ia =idsia ;ib =idsib ;i。=idsic;,计算 获得交流侧各相电流与交流侧各相电压之间的函数关系。
【文档编号】G01R19/00GK104407195SQ201410609303
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】黄明辉, 陈志光, 曾耿晖, 李一泉, 朱峥, 邱建, 屠卿瑞, 王峰, 李盛兴, 李帅虎 申请人:广东电网有限责任公司电力调度控制中心, 杭州智光一创科技有限公司