柔性直流背靠背系统的直流电压测点切换方法和系统与流程

1.本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种应用于柔性直流背靠背系统的直流电压测点切换方法和系统。


背景技术：

2.随着电力电子技术的不断进步，柔性直流输电技术在光伏并网、海上风电、电网互联等场合得到了广泛应用。基于背靠背联网的柔性直流输电系统可以实现交流电网异步互联，有效避免连锁故障导致大面积停电，能从网络结构上根除低频振荡的可能，同时也不会对交流电网的短路电流水平产生影响，大大提高了交流系统的稳态性。
3.应用于交流电网异步互联的直流背靠背系统，一侧采用直流电压控制模式，用于控制直流输出电压，另一侧采用功率控制模式，用于控制直流的输出功率。其中，定电压侧为了控制直流电压稳定在目标值，需要采集直流电压udp和udn，用于直流电压外环控制。以往工程，当直流电压测点出现测量异常时，控制保护装置会通过切换值班主机的方式维持系统的稳定运行，没有要求在切换值班主机之前的阶段切换参与直流电压外环控制的直流电压测点。
4.基于端对端的柔性直流输电工程，由于直流输电线路存在压降，不能选择三个合适的直流测点做逻辑判断，进行直流测点的切换；而现有的柔性直流背靠背工程没有直流测点切换的需求，因此并未考虑当直流测点测量异常时，切换直流测点，以及如何实现直流测点的切换。


技术实现要素：

5.为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供柔性直流背靠背系统的直流电压测点切换方法和系统，通过在参与直流电压外环控制的直流电压测点出现异常时快速用其它有效测点替代，使得整个柔性直流背靠背系统的扰动、功率波动更小，提高了柔性直流背靠背系统的稳控性、抗干扰性。
6.本发明的第一个目的在于提供柔性直流背靠背系统的直流电压测点切换方法。
7.本发明的第二个目的在于提供柔性直流背靠背系统的直流电压测点切换系统。
8.本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
9.柔性直流背靠背系统的直流电压测点切换方法，所述方法包括：
10.s1、当对侧正极直流电压udp_side数据接收正常且本侧正极直流电压udp的品质位异常，则将参与直流电压外环控制的本侧正极直流电压udp测点切换为对侧正极直流电压udp_side测点；
11.s2、当对侧负极直流电压udn_side数据接收正常且本侧负极直流电压udn的品质位异常，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udn测点切换为对侧负极直流电压udn_side测点；
12.s3、当本侧正极直流电压udp的品质位、本侧负极直流电压udn的品质位均正常且
对侧正极直流电压udp_side数据接收正常时，判断本侧正极直流电压udp测量是否异常，当本侧正极直流电压udp测量异常持续大于等于切换时间t1，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udp测点切换为对侧负极直流电压udp_side测点；
13.s4、当本侧正极直流电压udp的品质位、本侧负极直流电压udn的品质位均正常且对侧负极直流电压udn_side数据接收正常时，判断本侧负极直流电压udn测量是否异常；当本侧负极直流电压udn测量异常持续大于等于切换时间t2，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udn测点切换为对侧负极直流电压udn_side测点。
14.优选地，所述判断本侧正极直流电压udp测量是否异常包括步骤：
15.将本侧负极直流电压udn数值取反得到反值udn_value，提取反值udn_value、本侧正极直流电压udp、对侧正极直流电压udp_side这三个数值中的中间值udp_mid；
16.将本侧正极直流电压udp与中间值udp_mid作差，对作差结果取绝对值得到差值绝对值udp_dif，当差值绝对值udp_dif大于定值k1，则判断本侧正极直流电压udp测量异常。
17.优选地，所述判断本侧负极直流电压udn测量是否异常包括步骤：
18.将本侧正极直流电压udp数值取反得到反值udp_value，提取反值udp_value、本侧负极直流电压udn、对侧负极直流电压udn_side这三个数值中的中间值udp_mid；
19.本侧负极直流电压udn与中间值udn_mid作差，对作差结果取绝对值得到差值绝对值udn_dif，当差值绝对值udn_dif大于定值k2，则判断本侧负极直流电压udn测量异常。
20.本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
21.柔性直流背靠背系统的直流电压测点切换系统，包括：
22.udp品质位异常切换模块，用于当对侧正极直流电压udp_side数据接收正常且本侧正极直流电压udp的品质位异常，则将参与直流电压外环控制的本侧正极直流电压udp测点切换为对侧正极直流电压udp_side测点；
23.udn品质位异常切换模块，用于当对侧负极直流电压udn_side数据接收正常且本侧负极直流电压udn的品质位异常，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udn测点切换为对侧负极直流电压udn_side测点；
24.udp测量异常切换模块，用于当本侧正极直流电压udp的品质位、本侧负极直流电压udn的品质位均正常且对侧正极直流电压udp_side数据接收正常时，判断本侧正极直流电压udp测量是否异常，当本侧正极直流电压udp测量异常持续大于等于切换时间t1，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udp测点切换为对侧负极直流电压udp_side测点；
25.udn测量异常切换模块，用于当本侧正极直流电压udp的品质位、本侧负极直流电压udn的品质位均正常且对侧负极直流电压udn_side数据接收正常时，判断本侧负极直流电压udn测量是否异常；当本侧负极直流电压udn测量异常持续大于等于切换时间t2，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udn测点切换为对侧负极直流电压udn_side测点。
26.本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
27.本发明通过根据对侧直流电压数据接收是否正常、本侧直流电压的品质位是否正常的情况，在参与直流电压外环控制的直流电压测点出现异常时快速用其它有效测点替代，使得整个柔性直流背靠背系统的扰动、功率波动更小；与以往工程的切换值班主机方式
相比，本发明在切换值班主机之前的一段时间先切换测点进行控制，最后再切换值班主机，整个过程过渡得更加平滑，提高了柔性直流背靠背系统的稳控性、抗干扰性。
附图说明
28.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示出的结构获得其他的附图。
29.图1是本发明实施例中的柔性直流背靠背系统拓扑示意图；
30.图2是本发明实施例中的直流电压测点切换方法流程图；
31.图3是本发明实施例中的udp测点切换流程图；
32.图4是本发明实施例中的udn测点切换流程图。
具体实施方式
33.下面将结合附图和实施例，对本发明技术方案做进一步详细描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明的实施方式并不限于此。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。
34.实施例1
35.如图1所示，柔性直流背靠背系统拓扑示意图，柔性直流背靠背系统运行于hvdc模式或黑启动运行模式，hvdc(high voltage direct current transmission)模式即有功功率传输模式，柔性直流背靠背系统的本侧(s2侧)控制方式为定直流电压控制方式，对侧(s1侧)控制方式为定功率控制模式或黑启动模式。以s2侧为例，udp为本侧正极直流电压，udn为本侧负极直流电压，udc为本侧直流正负极电压差值，udc为额定目标值，udp_side为对侧正极直流电压，udn_side为对侧负极直流电压。通过合理的直流电压测点切换，使得参与直流电压外环控制的直流电压测点出现异常时可以快速用其它有效测点替代，整个过程过渡的更加平滑，整个系统的扰动、功率波动更小，柔直系统的稳控性、抗干扰性能更优。
36.本实施例中，额定目标值udc＝udp-udn，udp和udn大小相等，udp为正值，udn负值，以现有的广东电网直流背靠背工程为例，udp理论值为300kv，udn理论值为-300kv。udp_side为s1侧正极直流电压，由于背靠背系统没有直流线路，所以实际上udp_side和udp大小基本一致；udn_side为s1侧负极直流电压，大小和udn基本一致。s2侧控制方式为定直流电压控制方式，控制直流电压udc＝600kv为目标值。
37.如图2所示，直流电压测点切换方法流程图，本发明所述的柔性直流背靠背系统的直流电压测点切换方法，包括以下步骤：
38.s1、柔性直流背靠背系统运行于有功功率传输模式或黑启动模式，系统解锁运行，当对侧正极直流电压udp_side数据接收正常且本侧正极直流电压udp品质位异常，则将参与直流电压外环控制的本侧正极直流电压udp测点切换为对侧正极直流电压udp_side测点。
39.黑启动模式，柔性直流背靠背系统直流侧连接、两端交流侧连接但一端交流系统
失电，由柔性直流背靠背系统建立失电侧交流电压的运行方式。解锁运行，换流阀的一种状态，分为解锁和闭锁两种，在有功功率传输模式，系统解锁运行才能进行功率的传输，黑启动模式，系统解锁运行才能为失电的交流侧建立交流电压。当电压互感器采集的本侧正极直流电压udp数据异常时测量系统会判品质位异常，并将品质位异常信息传给直流控制装置。
40.优选的，通过电压互感器采集本侧正极直流电压udp数据，当电压互感器采集到的本侧正极直流电压udp异常时测量系统判断本侧正极直流电压udp品质位异常并将品质位异常信息传给直流控制装置；通过直流控制装置对本侧正极直流电压udp品质位状态和对侧udp_side数据状态进行逻辑判断，本侧正极直流电压udp品质位异常，且对侧正极直流电压udp_side数据接收正常，则切换测点，用对侧正极直流电压测点代替本侧正极直流电压udp测点参与直流电压外环控制。
41.s2、当对侧负极直流电压udn_side数据接收正常且本侧负极直流电压udn的品质位异常，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udn测点切换为对侧负极直流电压udn_side测点。
42.优选的，通过电压互感器采集本侧负极直流电压udn数据，当电压互感器采集到的本侧负极直流电压异常时测量系统判断本侧负极直流电压udn的品质位异常并将品质位异常信息传给直流控制装置；直流控制装置对本侧负极直流电压udn的品质位状态和对侧负极直流电压udn_side的数据状态进行逻辑判断，本侧负极直流电压udn的品质位异常，且对侧负极直流电压udn_side的数据接收正常，则切换测点，用对侧负极直流电压udn_side测点代替本侧负极直流电压udp测点参与直流电压外环控制。
43.s3、当本侧正极直流电压udp的品质位、本侧负极直流电压udn的品质位均正常且对侧正极直流电压udp_side数据接收正常时，判断本侧正极直流电压udp测量是否异常，当本侧正极直流电压udp测量异常持续大于等于切换时间t1，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udp测点切换为对侧负极直流电压udp_side测点。
44.如图3所示，udp测点切换流程图，优选地，判断本侧正极直流电压udp测量是否异常包括：
45.(1)、将本侧负极直流电压udn数值取反得到反值udn_value，提取反值udn_value、本侧正极直流电压udp、对侧正极直流电压udp_side这三个数值中的中间值udp_mid。
46.所述本侧正极直流电压udp的品质位、本侧负极直流电压udn的品质位均正常且对侧正极直流电压udp_side数据接收正常时，即三个直流电压测点都是有效测点。
47.具体的，将udn数值取反，即乘以-1得反值udn_value，udn_value＝-udn。
48.具体的，提取反值udn_value、本侧正极直流电压udp、对侧正极直流电压udp_side这三个数值中的中间值，将udn_value、udp、udp_side这三个量相加，减去这三个量中的最大值和最小值，即提取三个量中的中间值udp_mid，中间值udp_mid计算公式为：
49.udp_mid＝(udn_value+udp+udp_side)-max{udn_value、udp、udp_side}-min{udn_value、udp、udp_side}
50.(2)、将本侧正极直流电压udp与中间值udp_mid作差，对作差结果取绝对值得到差值绝对值udp_dif，当差值绝对值udp_dif大于定值k1，则判断本侧正极直流电压udp测量异常。
51.优选的，定值k1为本侧正极直流电压udp额定值的10％，若差值绝对值大于udp额定值的10％，则判断udp测量异常；切换时间t1取10毫秒(ms)，当udp测量异常后，该测量异常持续大于等于10ms，则将则将udp测点切换到udp_side测点参与直流电压外环控制。
52.s4、当本侧正极直流电压udp的品质位、本侧负极直流电压udn的品质位均正常且对侧负极直流电压udn_side数据接收正常时，判断本侧负极直流电压udn测量是否异常；当本侧负极直流电压udn测量异常持续大于等于切换时间t2，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udn测点切换为对侧负极直流电压udn_side测点。
53.如图4所示，udn测点切换流程图，优选地，判断本侧负极直流电压udn测量是否异常包括：
54.(1)、将本侧正极直流电压udp数值取反得到反值udp_value，提取反值udp_value、本侧负极直流电压udn、对侧负极直流电压udn_side这三个数值中的中间值udp_mid。
55.具体的，将直流电压udp数值取反，即乘以-1,得udp_valueudp_value＝-udp。
56.具体的，提取udp_value、udn、udn_side这三个量的中间值，将udp_value、udn、udn_side这三个量相加，减去这三个量中的最大值和最小值，得到三个量中的中间值udn_mid。中间值udn_mid的计算公式：
57.udn_mid＝(udp_value+udn+udn_side)-max{udp_value、udn、udn_side}-min{udp_value、udn、udn_side}
58.(2)、本侧负极直流电压udn与中间值udn_mid作差，对作差结果取绝对值得到差值绝对值udn_dif，当差值绝对值udn_dif大于定值k2，则判断本侧负极直流电压udn测量异常。
59.优选的，定值k2为本侧负极直流电压udn额定值的10％，若差值绝对值小于udn额定值的10％，则udp测量正常；切换时间t2取10毫秒(ms)，当udp测量异常后，该测量异常持续大于等于10ms，则将则将udp测点切换到udp_side测点参与直流电压外环控制。
60.综上所述，本发明通过根据对侧直流电压数据接收是否正常、本侧直流电压的品质位是否正常的情况，在参与直流电压外环控制的直流电压测点出现异常时快速用其它有效测点替代，使得整个柔性直流背靠背系统的扰动、功率波动更小；与以往工程的切换值班主机方式相比，本发明在切换值班主机之前的一段时间先切换测点进行控制，最后再切换值班主机，整个过程过渡得更加平滑，提高了柔性直流背靠背系统的稳控性、抗干扰性。
61.实施例2
62.本实施例提供了柔性直流背靠背系统的直流电压测点切换系统，柔性直流背靠背系统运行于有功功率传输模式或黑启动模式，该系统包括udp品质位异常切换模块、udn品质位异常切换模块、udp测量异常切换模块和udn测量异常切换模块，各个模块的具体功能如下：
63.udp品质位异常切换模块，用于当对侧正极直流电压udp_side数据接收正常且本侧正极直流电压udp的品质位异常，则将参与直流电压外环控制的本侧正极直流电压udp测点切换为对侧正极直流电压udp_side测点；
64.udn品质位异常切换模块，用于当对侧负极直流电压udn_side数据接收正常且本侧负极直流电压udn的品质位异常，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udn测点切换为对侧负极直流电压udn_side测点；
65.udp测量异常切换模块，用于当本侧正极直流电压udp的品质位、本侧负极直流电压udn的品质位均正常且对侧正极直流电压udp_side数据接收正常时，判断本侧正极直流电压udp测量是否异常，当本侧正极直流电压udp测量异常持续大于等于切换时间t1，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udp测点切换为对侧负极直流电压udp_side测点；
66.udn测量异常切换模块，用于当本侧正极直流电压udp的品质位、本侧负极直流电压udn的品质位均正常且对侧负极直流电压udn_side数据接收正常时，判断本侧负极直流电压udn测量是否异常；当本侧负极直流电压udn测量异常持续大于等于切换时间t2，则将参与直流电压外环控制的本侧负极直流电压udn测点切换为对侧负极直流电压udn_side测点。
67.所述判断本侧正极直流电压udp测量是否异常包括：
68.将本侧负极直流电压udn数值取反得到反值udn_value，提取反值udn_value、本侧正极直流电压udp、对侧正极直流电压udp_side这三个数值中的中间值udp_mid；
69.将本侧正极直流电压udp与中间值udp_mid作差，对作差结果取绝对值得到差值绝对值udp_dif，当差值绝对值udp_dif大于定值k1，则判断本侧正极直流电压udp测量异常。
70.所述判断本侧负极直流电压udn测量是否异常包括：
71.将本侧正极直流电压udp数值取反得到反值udp_value，提取反值udp_value、本侧负极直流电压udn、对侧负极直流电压udn_side这三个数值中的中间值udp_mid；
72.本侧负极直流电压udn与中间值udn_mid作差，对作差结果取绝对值得到差值绝对值udn_dif，当差值绝对值udn_dif大于定值k2，则判断本侧负极直流电压udn测量异常。
73.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。