一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法与流程

1.本技术涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法。


背景技术：

2.基于晶闸管技术的电网换相换流器的高压直流输电系统(lcc-hvdc)经过40多年的发展，技术已经非常成熟。目前lcc-hvdc广泛应用于远距离大容量输电、异步电网互联等场合。然而lcc-hvdc对所连接交流电网要求较高，无法实现无源运行，运行过程中需要消耗大量无功功率，在一定程度中制约了其进一步发展。
3.模块化多电平换流器(modular multilevel converter，mmc)具有模块化设计、扩展性强、功率四象限灵活运行、交流电压谐波少、占地面积小等优点，近年来在交流电网异步互联、风电场接入等领域得到了广泛的研究和利用。我国已建成的南澳多端柔直输电工程、云南异步联网工程、上海南汇柔直工程、舟山五端柔直、厦门柔直工程、张北柔直电网工程等均采用mmc拓扑结构。
4.测量系统是hvdc高压设备与hvdc控制保护系统连接的纽带，为保证hvdc控制保护系统数据的可靠性与完整性，与控制保护的冗余配置对应，每套控制/保护系统都会配置独立的测量回路。然而，受设备可靠性影响，国内已投运的hvdc工程的发生过多次测量系统测量偏差、品质异常事故。测量系统测量偏差、品质异常不仅直接影响到保护系统，还会对直流系统的控制造成影响，从而影响hvdc正常运行。
5.直流电压测点参与hvdc系统的直流电压控制，对hvdc系统稳定运行至关重要。对lcc-hvdc而言，当发生直流电压单一测量偏差时，只需进行控制系统切换即可应对；同时，为了防止控制系统不正常的频繁误切换，切换延时往往为秒级。而对于mmc-hvdc，其控制速度和动态响应速度远大于lcc-hvdc，且mmc换流阀更容易受直流电压测量异常的影响。当发生直流电压单一测量偏差时，若mmc-hvdc背靠背系统仍采用切换控制系统的策略，则在控制系统切换完成前(因从测量异常开始到切换完成需要几秒的时间)，在控制系统作用下，异常的直流电压极可能会使mmc换流阀过压闭锁或导致柔直背靠背系统功率反转。
6.目前学术界和工业界已对常规直流直流电压测量异常故障定位方法、快速诊断方法开展了一些研究，但对于柔性直流直流电压测量异常检测方法研究相对较少，且对直流电压测量异常的应对方法还无专题研究。
7.相比柔性直流输电系统，柔性直流背靠背系统(mmc-hvdc)没有直流线路，其直流电压测点配置有所不同，两端换流器的直流电压差非常小，需要针对柔性直流背靠背系统特点，研究相应的直流电压测量异常检测方法、应对方法。
8.因此，提供一种适用于柔性直流背靠背系统的直流电压测量异常故障定位检测方法以及基于定位检测结果的处理方法，是本领域技术人员亟需解决的。


技术实现要素：

9.本技术提供了一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法，解决了现有技术主要聚焦常规直流电压测量异常故障定位方法、快速诊断方法，并不适用于柔性直流背靠背系统的单一测量异常的检测的技术问题。
10.有鉴于此，本技术提供了一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法，所述方法包括：
11.在伪双极结构的柔性直流背靠背系统中，采集第一端换流器的正极直流电压测点的第一电压以及负极直流电压测点的第二电压，第二端换流器的正极直流电压测点的第三电压以及负极直流电压测点的第四电压，所述第一端换流器与所述第二换流器互为送端换流器和受端换流器；
12.将所述第一电压与所述第二电压之和经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第五电压，或，将所述第三电压与所述第四电压之和经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第六电压；
13.将所述第一电压与所述第三电压之差经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第七电压；
14.比较所述第五电压和所述第七电压，将电压值小的对应电压与预设正极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较；
15.若满足所述滞回比较的第一滞回条件，则经过第一预设延时后，生成第一端正极直流电压测量异常标志位；
16.比较所述第六电压和所述第七电压，将电压值小的对应电压与所述预设正极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较；
17.若满足所述滞回比较的第二滞回条件，则经过第二预设延时后，生成第二端正极直流电压测量异常标志位。
18.可选地，所述生成第一端正极直流电压测量异常标志位之后还包括：
19.当不满足所述滞回比较的第一滞回条件时，经过第三预设延时后，清除所述第一端正极直流电压测量异常标志位。
20.可选地，所述生成第二端正极直流电压测量异常标志位之后还包括：
21.当不满足所述滞回比较的第二滞回条件时，经过第四预设延时后，清除所述第二端正极直流电压测量异常标志位。
22.可选地，所述将所述第一电压与所述第二电压之和经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第五电压，或，将所述第三电压与所述第四电压之和经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第六电压之后还包括：
23.将所述第二电压与所述第四电压之差经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第八电压；
24.比较所述第五电压和所述第八电压，将电压值小的对应电压与预设负极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较；
25.若满足所述滞回比较的第三滞回条件，则经过第五预设延时后，生成第一端负极直流电压测量异常标志位；
26.比较所述第六电压和所述第八电压，将电压值小的对应电压与所述预设负极直流
电压测量异常检测阈值进行滞回比较；
27.若满足所述滞回比较的第四滞回条件，则经过第六预设延时后，生成第二端负极直流电压测量异常标志位。
28.可选地，所述生成第一端负极直流电压测量异常标志位之后还包括：
29.当不满足所述滞回比较的第三滞回条件时，经过第七预设延时后，清除所述第一端负极直流电压测量异常标志位。
30.可选地，所述生成第二端负极直流电压测量异常标志位之后还包括：
31.当不满足所述滞回比较的第四滞回条件时，经过第八预设延时后，清除所述第二端负极直流电压测量异常标志位。
32.可选地，所述生成第一端正极直流电压测量异常标志位之后还包括：
33.将所述第二端换流器的正极直流电压测点代替所述第一端换流器的正极直流电压测点参与柔直电压控制。
34.可选地，所述生成第二端正极直流电压测量异常标志位之后还包括：
35.将所述第一端换流器的正极直流电压测点代替所述第二端换流器的正极直流电压测点参与柔直电压控制。
36.可选地，所述生成第一端负极直流电压测量异常标志位之后还包括：
37.将所述第一端换流器的负极直流电压测点代替所述第二端换流器的负极直流电压测点参与柔直电压控制。
38.可选地，所述生成第二端负极直流电压测量异常标志位之后还包括：
39.将所述第二端换流器的负极直流电压测点代替所述第一端换流器的负极直流电压测点参与柔直电压控制。
40.从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
41.本技术中，提供了一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法，通过采集两端换流器的正极直流电压测点以及负极直流电压测点测量得到的电压，并将单端正极直流电压测点以及负极直流电压测点测量的电压之和的绝对值，与两端正极直流电压测点测量的电压之差的绝对值或两端负极直流电压测点测量的电压之差的绝对值进行电压值的大小比较，将电压值小的对应电压与预设直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较，将满足滞回比较条件的对应端的正极直流电压测点或负极直流电压测点进行检测异常标记，并通过测点替换的方式解决检测异常的问题，解决了现有技术主要聚焦常规直流电压测量异常故障定位方法、快速诊断方法，并不适用于柔性直流背靠背系统的单一测量异常的检测的技术问题。
附图说明
42.图1为本技术实施例中柔性直流背靠背系统单站典型拓扑示意图；
43.图2为本技术实施例中一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法的第一个方法流程图；
44.图3为本技术实施例中一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法的第二个方法流程图。
具体实施方式
45.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
46.应理解，本技术应用于柔性直流背靠背系统，请参阅图1，图1为本技术实施例中柔性直流背靠背系统单站典型拓扑示意图，如图1所示。
47.柔性直流背靠背系统为伪双极结构，两端分别包含一个换流器(整流器、逆变器)，每个换流器配有正极直流电压测点udp(整流侧为udp1、逆变侧为udp2)、负极直流电压测点udn(整流侧为udn1、逆变侧为udn2)。柔性直流背靠背系统没有接地极，通过柔直变阀侧实现箝位。
48.本技术设计了一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法及装置，解决了现有技术主要聚焦常规直流电压测量异常故障定位方法、快速诊断方法，并不适用于柔性直流背靠背系统的单一测量异常的检测的技术问题。
49.为了便于理解，请参阅图2，图2为本技术实施例中一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法的第一个方法流程图，如图2所示，具体为：
50.201、在伪双极结构的柔性直流背靠背系统中，采集第一端换流器的正极直流电压测点的第一电压以及负极直流电压测点的第二电压，第二端换流器的正极直流电压测点的第三电压以及负极直流电压测点的第四电压，第一端换流器与第二换流器互为送端换流器和受端换流器；
51.需要说明的是，基于图1的柔性直流背靠背系统，分别采集第一端换流器的正极直流电压测点的第一电压udp1以及负极直流电压测点的第二电压udn1，第二端换流器的正极直流电压测点udp2的第三电压以及负极直流电压测点的第四电压udn2。
52.第一端换流器和第二换流器互为送端换流器和受端换流器，即第一端换流器为送端换流器时，第二端换流器为受端换流器，反之，第一端换流器为受端换流器时，第二端换流器为送端换流器。
53.202、将第一电压与第二电压之和经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第五电压，或，将第三电压与第四电压之和经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第六电压；
54.需要说明的是，基于图1的柔性直流背靠背系统，首先计算udp1+udn1的值，并经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第五电压，或者计算udp2+udn2的值，并经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第六电压。即，分别计算两端换流器的正极直流电压测点采集的电压与负极直流电压测点采集的电压之和的绝对值。
55.203、将第一电压与第三电压之差经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第七电压；
56.需要说明的是，进一步地，将两端换流器的正极直流电压测点采集的电压进行比较，基于图1的柔性直流背靠背系统，首先计算udp1-udp2的值，并经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第七电压。
57.204、比较第五电压和第七电压，将电压值小的对应电压与预设正极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较；
58.需要说明的是，比较第五电压和第七电压的大小，进一步地，将电压值小的对应电压与预设正极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较，若电压值小的对应电压比预设正极直流电压测量异常检测阈值大，则说明第一端换流器的正极直流电压测点存在udp测量异常，否则无异常。
59.205、若满足滞回比较的第一滞回条件，则经过第一预设延时后，生成第一端正极直流电压测量异常标志位；
60.206、当不满足滞回比较的第一滞回条件时，经过第三预设延时后，清除第一端正极直流电压测量异常标志位；
61.207、将第二端换流器的正极直流电压测点代替第一端换流器的正极直流直流电压测点参与柔直电压控制；
62.208、比较第六电压和第七电压，将电压值小的对应电压与预设正极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较；
63.需要说明的是，比较第六电压和第七电压的大小，进一步地，将电压值小的对应电压与预设正极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较，若电压值小的对应电压比预设正极直流电压测量异常检测阈值大，则说明第二端换流器的正极直流电压测点存在udp测量异常，否则无异常。
64.209、若满足滞回比较的第二滞回条件，则经过第二预设延时后，生成第二端正极直流电压测量异常标志位；
65.210、当不满足滞回比较的第二滞回条件时，经过第四预设延时后，清除第二端正极直流电压测量异常标志位；
66.211、将第一端换流器的正极直流电压测点代替第二端换流器的正极直流电压测点参与柔直电压控制。
67.本技术中，提供了一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法，通过采集两端换流器的正极直流电压测点以及负极直流电压测点测量得到的电压，并将单端正极直流电压测点以及负极直流电压测点测量的电压之和的绝对值，与两端正极直流电压测点测量的电压之差的绝对值进行电压值的大小比较，将电压值小的对应电压与预设正极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较，将满足滞回比较条件的对应端的正极直流电压测点进行检测异常标记，并通过测点替换的方式解决检测异常的问题，解决了现有技术主要聚焦常规直流电压测量异常故障定位方法、快速诊断方法，并不适用于柔性直流背靠背系统的单一测量异常的检测的技术问题。
68.请参阅图3，图3为本技术实施例中一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法的第二个方法流程图，如图3所示，具体为：
69.301、在伪双极结构的柔性直流背靠背系统中，采集第一端换流器的正极直流电压测点的第一电压以及负极直流电压测点的第二电压，第二端换流器的正极直流电压测点的第三电压以及负极直流电压测点的第四电压，第一端换流器与第二换流器互为送端换流器和受端换流器；
70.需要说明的是，基于图1的柔性直流背靠背系统，分别采集第一端换流器的正极直流电压测点的第一电压udp1以及负极直流电压测点的第二电压udn1，第二端换流器的正极直流电压测点的第三电压udp2以及负极直流电压测点的第四电压udn2。
71.第一端换流器和第二换流器互为送端换流器和受端换流器，即第一端换流器为送端换流器时，第二端换流器为受端换流器，反之，第一端换流器为受端换流器时，第二端换流器为送端换流器。
72.302、将第一电压与第二电压之和经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第五电压，或，将第三电压与第四电压之和经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第六电压；
73.需要说明的是，基于图1的柔性直流背靠背系统，首先计算udp1+udn1的值，并经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第五电压，或者计算udp2+udn2的值，并经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第六电压。即，分别计算两端换流器的正极直流电压测点采集的电压与负极直流电压测点采集的电压之和的绝对值。
74.303、将第二电压与第四电压之差经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第八电压；
75.需要说明的是，进一步地，将两端换流器的负极直流电压测点采集的电压进行比较，基于图1的柔性直流背靠背系统，首先计算udn1-udn2的值，并经过一阶低通滤波器后再取绝对值得到第八电压。
76.304、比较第五电压和第八电压，将电压值小的对应电压与预设负极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较；
77.需要说明的是，比较第五电压和第八电压的电压值大小，进一步地，将电压值小的对应电压与预设负极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较，若电压值小的对应电压比预设负极直流电压测量异常检测阈值大，则说明第一端换流器的负极直流电压测点存在udn测量异常，否则无异常。
78.305、若满足滞回比较的第三滞回条件，则经过第五预设延时后，生成第一端负极直流电压测量异常标志位；
79.306、当不满足滞回比较的第三滞回条件时，经过第七预设延时后，清除第一端负极直流电压测量异常标志位；
80.307、将第一端换流器的负极直流电压测点代替第二端换流器的负极直流电压测点参与柔直电压控制；
81.308、比较第六电压和第八电压，将电压值小的对应电压与预设负极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较；
82.需要说明的是，比较第六电压和第八电压的电压值大小，进一步地，将电压值小的对应电压与预设负极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较，若电压值小的对应电压比预设负极直流电压测量异常检测阈值大，则说明第二端换流器的负极直流电压测点存在udn测量异常，否则无异常。
83.309、若满足滞回比较的第四滞回条件，则经过第六预设延时后，生成第二端负极直流电压测量异常标志位；
84.310、当不满足滞回比较的第四滞回条件时，经过第八预设延时后，清除第二端负极直流电压测量异常标志位；
85.311、将第二端换流器的负极直流电压测点代替第一端换流器的负极直流电压测点参与柔直电压控制。
86.本技术中，提供了一种柔性直流背靠背系统直流电压测量异常检测方法，通过采
集两端换流器的正极直流电压测点以及负极直流电压测点测量得到的电压，并将单端正极直流电压测点以及负极直流电压测点测量的电压之和的绝对值，与两端负极直流电压测点测量的电压之差的绝对值进行电压值的大小比较，将电压值小的对应电压与预设负极直流电压测量异常检测阈值进行滞回比较，将满足滞回比较条件的对应端的负极直流电压测点进行检测异常标记，并通过测点替换的方式解决检测异常的问题，解决了现有技术主要聚焦常规直流电压测量异常故障定位方法、快速诊断方法，并不适用于柔性直流背靠背系统的单一测量异常的检测的技术问题。
87.本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
88.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
89.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
90.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
91.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
92.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全
部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-only memory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
93.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。