一种高压直流输电触发角切换控制方法及控制装置与流程

本申请涉及高压直流输电领域，具体涉及交流或直流存在宽频分量时高压直流输电触发角切换控制方法及控制装置。

背景技术：

1、在大规模新能源接入系统中，多样化电力电子装置与电机之间存在强耦合，新能源基地与直流输电系统、弱同步电网交互影响，易发生次/超同步振荡现象，可能引发高压直流输电直流侧的振荡。

2、当高压直流输电直流侧存在振荡时，直流电流控制器可能进一步放大直流电流振荡，导致直流电压、功率在很大范围内波动，严重影响设备和电网安全运行。

技术实现思路

1、为了解决前述问题，本发明提供一种高压直流输电触发角切换控制方法，所述方法包括：检测高压直流输电的换流器的交流侧或直流侧的电压或电流的宽频分量；判断所述宽频分量的幅值是否超过第一启动阈值；当所述宽频分量的幅值超过所述第一启动阈值时，所述换流器切换为定触发角控制。

2、根据一些实施例，其中，所述方法还包括当所述宽频分量的幅值低于第二启动阈值，所述换流器由所述定触发角控制切换为直流电流控制、直流电压控制或定关断角控制；所述第二启动阈值小于所述第一启动阈值。

3、根据一些实施例，其中，所述方法还包括当检测直流电流偏差大于第一电流阈值，或者直流电压偏差大于第一电压阈值，或者关断角小于第一关断角时，或者经过第一时间定值延时，所述换流器由所述定触发角控制切换为直流电流控制、直流电压控制或定关断角控制。

4、根据一些实施例，其中，所述第一启动阈值的取值范围为额定交流电压的0pu～0.1pu之间，所述第二启动阈值的取值范围为额定交流电压的0pu～0.1pu之间。

5、根据一些实施例，其中，所述第一电流阈值的取值范围为额定直流电流的-0.2pu～0.2pu之间，所述第一电压阈值的取值范围为额定直流电压的-0.1pu～0.1pu之间，所述第一关断角的取值范围为13°～17°，所述第一时间定值的取值范围为0.01～100s之间。

6、根据一些实施例，其中，所述换流器包括整流器和逆变器，所述换流器的交流侧或直流侧的电压或电流包括以下的任一种或几种：

7、整流器的交流母线电压；

8、整流器流入换流变压器的交流电流；

9、整流器的直流电压；

10、整流器的直流电流；

11、逆变器的交流母线电压；

12、逆变器流入换流变压器的交流电流；

13、逆变器的直流电压；

14、逆变器的直流电流。

15、根据一些实施例，其中，所述宽频分量通过对所述电压或所述电流进行傅里叶变换得到。

16、根据一些实施例，其中，所述傅里叶变换包括离散傅里叶变换、快速傅里叶变换。

17、根据一些实施例，其中，所述判断所述宽频分量的幅值是否超过所述第一启动阈值的步骤为判断所述宽频分量在频段设计范围的分量的幅值是否超过所述第一启动阈值，所述频带设计范围包括一个频率点、多个频率点中的至少一种；所述频带设计范围在0.1～10000hz之间取值。

18、根据一些实施例，其中，所述频带设计范围包括高压直流输电的直流侧谐振频率和交流侧谐振频率。

19、根据一些实施例，其中，所述第一启动阈值针对每个频率点、多个频率点分别进行设置。

20、根据一些实施例，其中，所述第一启动阈值针对多个频率点统一进行设置，所述判断所述宽频分量的幅值是否超过所述第一启动阈值的步骤包括判断所述频段设计范围内的所有分量的幅值最大值是否超过所述第一启动阈值。

21、根据一些实施例，其中，所述定关断角控制包括最大触发角控制，所述最大触发角为根据以下公式确定的最大触发延迟角：

22、

23、其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，io为直流电流指令值，id为所述逆变器的实际直流电流，idn为所述逆变器的额定直流电流，udi0n为额定理想空载直流电压，udi0为实际理想空载直流电压，k为正斜率系数，amax为所述最大触发延迟角。

24、根据一些实施例，其中，所述定触发角控制为触发角设定为固定值。

25、根据一些实施例，其中，所述定触发角的参考值为所述在频段设计范围内的分量的幅值超过所述第一启动阈值前的触发角经低通滤波器后的值，或者超过所述第一启动阈值前第二时间定值间的平均值，或者超过所述第一启动阈值前第三时间定值的值；或者所述定触发角的参考值为直流电流控制、直流电压控制或定关断角控制输出的触发角经低通滤波器后的值，或者所述第二时间定值间的所述触发角的平均值，或者所述第三时间定值前所述触发角的值；所述低通滤波器的时间常数在0.01s～10s之间取值，所述第二时间定值的取值范围为0.01～100s之间，所述第三时间定值的取值范围为0.01～100s之间。

26、此外，本发明提供一种高压直流输电触发角切换控制装置，所述装置包括：检测单元，检测高压直流输电的换流器的交流侧或直流侧的电压或电流的宽频分量；控制单元，判断所述宽频分量的幅值是否超过启动阈值；当所述宽频分量的幅值超过第一启动阈值时，所述换流器切换为定触发角控制。

27、根据一些实施例，其中所述判断所述宽频分量的幅值是否超过所述第一启动阈值包括判断所述宽频分量在设计频段范围的分量的幅值是否超过所述第一启动阈值，所述频带设计范围包括一个频率点、多个频率点中的至少一种；所述频带设计范围在0.1～10000hz之间取值。

28、根据一些实施例，其中，所述宽频分量通过对所述电压或电流进行傅里叶变换得到。

29、根据一些实施例，其中，所述傅里叶变换包括离散傅里叶变换、快速傅里叶变换。

30、本申请实施例提供的技术方案，在高压直流输电发生振荡时，通过切换触发角控制方法，使整流器或逆变器的调节器退出控制，防止振荡被进一步放大。

技术特征：

1.一种高压直流输电触发角切换控制方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述方法还包括当所述宽频分量的幅值低于第二启动阈值，所述换流器由所述定触发角控制切换为直流电流控制、直流电压控制或定关断角控制；所述第二启动阈值小于所述第一启动阈值。

3.根据权利要求1所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述方法还包括当检测直流电流偏差大于第一电流阈值，或者直流电压偏差大于第一电压阈值，或者关断角小于第一关断角时，或者经过第一时间定值延时，所述换流器由所述定触发角控制切换为直流电流控制、直流电压控制或定关断角控制。

4.根据权利要求2所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述第一启动阈值的取值范围为额定交流电压的0pu～0.1pu之间，所述第二启动阈值的取值范围为额定交流电压的0pu～0.1pu之间。

5.根据权利要求3所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述第一电流阈值的取值范围为额定直流电流的-0.2pu～0.2pu之间，所述第一电压阈值的取值范围为额定直流电压的-0.1pu～0.1pu之间，所述第一关断角的取值范围为13°～17°，所述第一时间定值的取值范围为0.01～100s之间。

6.根据权利要求1所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述换流器包括整流器和逆变器，所述换流器的交流侧或直流侧的电压或电流包括以下的任一种或几种：

7.根据权利要求1所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述宽频分量通过对所述电压或所述电流进行傅里叶变换得到。

8.根据权利要求7所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述傅里叶变换包括离散傅里叶变换、快速傅里叶变换。

9.根据权利要求1所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述判断所述宽频分量的幅值是否超过所述第一启动阈值的步骤为，判断所述宽频分量在频段设计范围的分量的幅值是否超过所述第一启动阈值，所述频带设计范围包括一个频率点、多个频率点中的至少一种；所述频带设计范围在0.1～10000hz之间取值。

10.根据权利要求9所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述频带设计范围包括高压直流输电的直流侧谐振频率和交流侧谐振频率。

11.根据权利要求9所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述第一启动阈值针对每个频率点、多个频率点分别进行设置。

12.根据权利要求9所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述第一启动阈值针对多个频率点统一进行设置，所述判断所述宽频分量的幅值是否超过所述第一启动阈值的步骤，包括判断所述频段设计范围内的所有分量的幅值最大值是否超过所述第一启动阈值。

13.根据权利要求1所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述定关断角控制包括最大触发角控制，所述最大触发角为根据以下公式确定的最大触发延迟角：

14.根据权利要求1所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，所述定触发角控制为触发角设定为固定值。

15.根据权利要求14所述的高压直流输电触发角切换控制方法，其中，

16.一种高压直流输电触发角切换控制装置，所述装置包括：

17.根据权利要求16所述的高压直流输电触发角切换控制装置，其中所述判断所述宽频分量的幅值是否超过所述第一启动阈值，包括判断所述宽频分量在设计频段范围的分量的幅值是否超过所述第一启动阈值，所述频带设计范围包括一个频率点、多个频率点中的至少一种；所述频带设计范围在0.1～10000hz之间取值。

18.根据权利要求16所述的高压直流输电触发角切换控制装置，其中，所述宽频分量通过对所述电压或电流进行傅里叶变换得到。

19.根据权利要求18所述的高压直流输电触发角切换控制装置，其中，所述傅里叶变换包括离散傅里叶变换、快速傅里叶变换。

技术总结
本申请提供一种高压直流输电触发角切换控制方法及控制装置，用于切换高压直流输电触发角控制策略。所述控制高压直流输电触发角切换的方法包括：检测高压直流输电换流器的交流侧或直流侧的电压或电流的宽频分量；判断所述宽频分量的幅值是否超过第一启动阈值；当所述宽频分量的幅值超过所述第一启动阈值时，所述高压直流输电换流器切换为定触发角控制。该方法可有效抑制高压直流输电系统的宽频振荡。

技术研发人员：邹强,卢东斌,卢宇
受保护的技术使用者：南京南瑞继保电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13