一种新能源送端地区暂态过电压抑制方法

1.本发明涉及新能源送端地区暂态过电压抑制技术领域，特别是涉及一种新能源送端地区暂态过电压抑制方法。


背景技术：

2.随着风光等新能源机组装机容量在我国电力系统占比的逐步提高，以及高压直流输电系统广泛应用，使得弱送端系统的暂态稳定性能进一步降低，随之带来的是故障严重程度的增加与冲击范围的扩大。另一方面，新能源机组缺乏对系统无功的支撑能力，送端系统故障下的暂态特性呈现出以暂态电压为主导的新特征。过电压抑制技术的研究对新能源集中送出地区的电力系统稳定运行尤为重要。现有的过电压抑制技术的研究大部分为提高调相机稳态无功的持续输出，但对区域性暂态电压抑制能力较差，且未深入探寻多直流间交互作用带来的影响，无法满足高比例新能源地区的稳定运行需求。因此设计一种新能源送端地区暂态过电压抑制方法是十分有必要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种新能源送端地区暂态过电压抑制方法，能够对调相机容量进行配置优化，提高了系统暂态过电压抑制能力。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种新能源送端地区暂态过电压抑制方法，包括如下步骤：
6.步骤1：建立两直流送端系统模型，计算系统参数值，并推广至多直流系统中；
7.步骤2：在直流闭锁故障下，计算调相机所需容量，并根据改进的直流整流器控制策略对调相机容量进行配置；
8.步骤3：设置多直流间协调的过电压抑制策略，对多直流系统中的多直流进行协调，抑制暂态过电压。
9.可选的，步骤1中，建立两直流送端系统模型，计算系统参数值，并推广至多直流系统中，具体为：
10.建立两直流送端系统模型，获取两直流送端系统模型的参数，包括两直流送端系统中交流系统等值电势u
ac1
及u
ac2
、两交流系统等值电抗x1及x2、两直流间耦合电抗x
12
、两条直流线路所对应交流系统汇入换流母线的有功功率p
ac1
及p
ac2
与无功功率q
ac1
及q
ac2
、两直流无功补偿装置提供的无功功率q
c1
及q
c2
、两条直流换流母线处线电压u
l1
及u
l2
、第一直流及第二直流传输的有功功率p
d1
及p
d2
和整流站消耗的无功功率q
d1
及q
d2
、第一直流及第二直流的整流侧直流电流i
d1
及i
d2
与直流电压u
d1
及u
d2
，计算稳态下两直流系统各电气量等式为：
[0011][0012]
式中，n为六脉动换流阀组数，α为整流器换流阀触发角，x
d1
为整流器每相的换相电抗，r1为第一直流回路阻抗，包括线路阻抗、平波电抗器阻抗以及接地阻抗，设置第一直流发生直流闭锁，则其母线处电压标幺值可表示为：
[0013][0014]
式中，s
c1
为第一直流系统短路容量，δu
l1*
为故障直流母线处暂态压升标幺值，根据第一直流母线处电压标幺值得到故障的第一直流母线处暂态压升标幺值表达式为：
[0015][0016]
将两条直流所连接的交流部分别独立分析，δu
l1*
只与其换流母线盈余无功δq
d1
和其连接的交流系统s
c1
相关，闭锁故障下换流母线处交流滤波器仍提供大量无功，且交流滤波器发出无功与换流母线电压的平方成正比，由此直流闭锁故障下的第一直流滤波器无功功率可表示为：
[0017][0018]
式中，q
cn1
为稳态下滤波器无功出力，联立u
l1*
及q
c1
，得到故障的第一直流换流母线处盈余无功为：
[0019][0020]
其中，健全的第二直流换流母线暂态电压的标幺值可由多馈出交互作用因子表示为：
[0021][0022]
式中，u
ln1
、u
ln2
分别为故障的第一直流、健全的第二直流换流母线的额定电压，m
ji
为在整流侧换流母线i处投入对称三相电容器，引起另一直流整流侧换流母线j上的电压变化，换流母线i与换流母线j电压压差的比值，具体为：
[0023][0024]
式中，z
ij
表示线路间互阻抗，z
ii
表示健全线路自阻抗，其中，i＝1，j＝2计算健全直流换流母线无功的变化情况为：
[0025][0026]
式中，q
acn2
为健全直流对应的交流系统稳态下注入母线无功量，计算δq2关于u
l1*
的表达式为：
[0027][0028]
在两直流系统中的推导在多直流系统中也同样适用，将结论性表达式进一步推广至多直流系统中，得到：
[0029][0030][0031]
可选的，步骤2中，在直流闭锁故障下，计算调相机所需容量，并根据改进的直流整流器控制策略对调相机容量进行配置，具体为：
[0032]
设置第一直流发生直流闭锁故障，计算调相机无功出力特性，在直流闭锁故障发生20ms后，调相机自发响应逐渐减弱，在励磁控制作用下，调相机保持进相运行，吸收系统无功，此过程下调相机无功吸收量为：
[0033][0034]
式中，ka为调相机励磁倍数，xd为d轴稳态电抗，x
d’为d轴暂态电抗，xs为调相机到换流母线间的线路阻抗，t
d0’为d轴开路暂态时间常数，根据公式得到，调相机暂态过程下吸收无功量取决于调相机暂态参数、机端电压变化量和换流母线暂态过电压大小，δq
sc’随着δu
sc
和u
l
的增大而增加，故障直流、健全直流均投入一定容量的调相机，为满足无功调节需求，设m
21
＝1，计算健全的第二直流换流母线电压标幺值指导调相机的所需容量为：
[0035][0036]
式中，s
c2
为健全的第二直流所连接交流系统短路容量，将所得u
l2*
大小代入，得到两直流送端系统下，调相机需吸收无功大小为：
[0037][0038]
式中，q
t
即为多直流外送系统下各条直流抑制暂态过电压的调相机最小配置容量，计算健全的第二直流电流关于换流母线处各部分无功量的表达式，并用此直流电流表达式替代原整流侧定电流控制的电流指令值为：
[0039][0040]
通过得到的电流指令值在发生故障时，对整流侧直流电流进行整定，设置u
m*
作为启动判据，当u
l2*
≥u
m*
时，通过得到的电流指令值在发生故障时，对整流侧直流电流进行整定，并与各直流调相机协调，同时加入100ms的延时装置，用于防止故障清除前反复启停造成电压波动，在此前提下，投入调相机，用于降低调相机的无功调节压力，整定后的健全的第二直流换流母线暂态电压标幺值可表示为：
[0041][0042]
式中，q
d2’为对整流侧直流电流进行整定时健全的第二直流整流器消耗无功量，将此时所得u
lz2*
代入式中，重新对调相机容量进行配置为：
[0043][0044]
可选的，步骤3中，设置多直流间协调的过电压抑制策略，对多直流系统中的多直流进行协调，抑制暂态过电压，具体为：
[0045]
在发生直流闭锁故障发生后，u
sc
发生变化，故障直流的调相机根据变换自发无功响应，对u
l1*
进行抑制，其中，各直流间相互影响，u
l2
*同样出现抬升，健全直流的整流侧调相机自发无功响应，若此时电压仍旧抬升，并判断u
l2
*≥um*时，对健全的直流的整流侧直流电流进行整定，共同对多直流系统中出现的暂态过电压进行抑制。
[0046]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的新能源送端地区暂态过电压抑制方法，该方法包括建立两直流送端系统模型，计算系统参数值，并推广至多直流系统中，在直流闭锁故障下，计算调相机所需容量，并根据改进的直流整流器控制策略对调相机容量进行配置，设置多直流间协调的过电压抑制策略，对多直流系统中的多直流进行协调，抑制暂态过电压；该方法抑制了暂态过电压在直流间的交互传递，降低了故障直流母线处暂态过电压在附近交流系统的传递范围与冲击程度，保证了健全直流近区域新能源并网点电压稳定在设定值以下，避免了多区域新能源机组大规模连锁脱网的发生，也减少了各条直流调相机的设备投入成本。
附图说明
[0047]
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0048]
图1为本发明实施例新能源送端地区暂态过电压抑制方法流程示意图；
[0049]
图2为两直流送端系统等值模型结构示意图；
[0050]
图3为不同多馈交互作用因子下健全直流暂态压升对比图；
[0051]
图4为改进的整流侧定电流控制示意图；
[0052]
图5为暂态过电压协调抑制策略示意图；
[0053]
图6为多直流协调控制下各电气量波形图；
[0054]
图7为健全直流关断角波形图。
具体实施方式
[0055]
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。
[0056]
本发明的目的是提供一种新能源送端地区暂态过电压抑制方法，能够对调相机容量进行配置优化，提高了系统暂态过电压抑制能力。
[0057]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0058]
如图1所示，本发明实施例提供的新能源送端地区暂态过电压抑制方法，包括如下步骤：
[0059]
步骤1：建立两直流送端系统模型，计算系统参数值，并推广至多直流系统中；
[0060]
步骤2：在直流闭锁故障下，计算调相机所需容量，并根据改进的直流整流器控制策略对调相机容量进行配置；
[0061]
步骤3：设置多直流间协调的过电压抑制策略，对多直流系统中的多直流进行协调，抑制暂态过电压。
[0062]
步骤1中，建立两直流送端系统模型，计算系统参数值，并推广至多直流系统中，具体为：
[0063]
建立两直流送端系统模型，获取两直流送端系统模型的参数，包括两直流送端系统中交流系统等值电势u
ac1
及u
ac2
、两交流系统等值电抗x1及x2、两直流间耦合电抗x
12
、两条直流线路所对应交流系统汇入换流母线的有功功率p
ac1
及p
ac2
与无功功率q
ac1
及q
ac2
、两直流无功补偿装置提供的无功功率q
c1
及q
c2
、两条直流换流母线处线电压u
l1
及u
l2
、第一直流及第二直流传输的有功功率p
d1
及p
d2
和整流站消耗的无功功率q
d1
及q
d2
、第一直流及第二直流的整流侧直流电流i
d1
及i
d2
与直流电压u
d1
及u
d2
，计算稳态下两直流系统各电气量等式为：
[0064][0065]
式中，n为六脉动换流阀组数，α为整流器换流阀触发角，x
d1
为整流器每相的换相电抗，r1为第一直流回路阻抗，包括线路阻抗、平波电抗器阻抗以及接地阻抗，设置第一直流发生直流闭锁，则其母线处电压标幺值可表示为：
[0066][0067]
式中，s
c1
为第一直流系统短路容量，δu
l1*
为故障直流母线处暂态压升标幺值，将两条直流所连接的交流部分别独立分析，δu
l1*
只与其换流母线盈余无功δq
d1
和其连接的交流系统s
c1
相关，闭锁故障下换流母线处交流滤波器仍提供大量无功，且交流滤波器发出无功与换流母线电压的平方成正比，由此直流闭锁下第一直流滤波器无功功率可表示为：
[0068][0069]
式中，q
cn1
为稳态下滤波器无功出力，联立u
l1*
及q
c1
，得到故障第一直流换流母线处盈余无功为：
[0070][0071]
其中，健全直流换流母线暂态电压的标幺值可由多馈出交互作用因子表示为：
[0072][0073]
式中，u
ln1
、u
ln2
分别为故障直流、健全直流换流母线的额定电压，m
ji
为在整流侧换流母线i处投入对称三相电容器，引起另一直流整流侧换流母线j上的电压变化，换流母线i与换流母线j电压压差的比值，具体为：
[0074][0075]
式中，z
ij
表示线路间互阻抗，z
ii
表示健全线路自阻抗，其中，i＝1，j＝2计算健全直流换流母线无功的变化情况为：
[0076][0077]
式中，q
acn2
为健全直流对应的交流系统稳态下注入母线无功量，计算δq2关于u
l1
*的表达式为：
[0078][0079]
在两直流系统中的推导在多直流系统中也同样适用，将结论性表达式进一步推广至多直流系统中，得到：
[0080][0081][0082]
步骤2中，在直流闭锁故障下，计算调相机所需容量，并根据调相机所需容量对调相机容量进行配置，具体为：
[0083]
设置第一直流发生直流闭锁故障，计算调相机无功出力特性，在直流闭锁故障发生20ms后，调相机自发响应逐渐减弱，在励磁控制作用下，调相机保持进相运行，吸收系统无功，此过程下调相机无功吸收量为：
[0084][0085]
式中，ka为调相机励磁倍数，xd为d轴稳态电抗，x
d’为d轴暂态电抗，xs为调相机到换流母线间的线路阻抗，t
d0’为d轴开路暂态时间常数，根据公式得到，调相机暂态过程下吸收无功量取决于调相机暂态参数、机端电压变化量和换流母线暂态过电压大小，δq
sc’随着δu
sc
和u
l
的增大而增加，故障直流、健全直流均投入一定容量的调相机，为满足无功调节需求，设m
21
＝1，计算健全的第二直流换流母线电压标幺值指导调相机的所需容量为：
[0086]
[0087]
式中，s
c2
为健全直流所连接交流系统短路容量，将所得u
l2
*大小代入，得到两直流送端系统下，调相机需吸收无功大小为：
[0088][0089]
式中，q
t
即为多直流外送系统下各条直流抑制暂态过电压的调相机最小配置容量，计算健全的第二直流电流关于换流母线处各部分无功量的表达式，并用此直流电流表达式替代原整流侧定电流控制的电流指令值为：
[0090][0091]
通过得到的电流指令值在发生故障时，对整流侧直流电流进行整定，以设置u
m*
作为启动判据，当u
l2*
≥u
m*
时，通过得到的电流指令值在发生故障时，对整流侧直流电流进行整定，并与各直流调相机协调，同时加入100ms的延时装置，用于防止故障清除前反复启停造成电压波动，在此前提下，投入调相机，用于降低调相机的无功调节压力，整定后的健全的第二直流换流母线暂态电压标幺值可表示为：
[0092][0093]
式中，q
d2’为对整流侧直流电流进行整定时健全的第二直流整流器消耗无功量，将此时所得u
lz2*
代入式中，重新对调相机容量进行配置为：
[0094][0095]
步骤3中，设置多直流间协调的过电压抑制策略，对多直流系统中的多直流进行协调，抑制暂态过电压，具体为：
[0096]
在发生直流闭锁故障发生后，u
sc
发生变化，故障直流的调相机根据变换自发无功响应，对u
l1*
进行抑制，其中，各直流间相互影响，u
l2
*同样出现抬升，健全直流的整流侧调相机自发无功响应，若此时电压仍旧抬升，并判断u
l2
*≥u
m*
时，对健全的直流的整流侧直流电流进行整定，共同对多直流系统中出现的暂态过电压进行抑制
[0097]
本发明的一个实施例为：建立两直流送端系统模型，计算系统参数值，并推广至多直流系统中，具体为：
[0098]
建立两直流送端系统模型，其中模型如图2所示，获取两直流送端系统模型的参数，包括两直流送端系统中交流系统等值电势u
ac1
及u
ac2
、两交流系统等值电抗x1及x2、两直流间耦合电抗x
12
、两条直流线路所对应交流系统汇入换流母线的有功功率p
ac1
及p
ac2
与无功功率q
ac1
及q
ac2
、两直流无功补偿装置提供的无功功率q
c1
及q
c2
、两条直流换流母线处线电压u
l1
及u
l2
、第一直流及第二直流传输的有功功率p
d1
及p
d2
和整流站消耗的无功功率q
d1
及q
d2
、第一直流及第二直流的整流侧直流电流i
d1
及i
d2
与直流电压u
d1
及u
d2
，计算稳态下两直流系统各电气量等式为：
[0099][0100]
式中，n为六脉动换流阀组数，α为整流器换流阀触发角，x
d1
为整流器每相的换相电抗，r1为第一直流回路阻抗，包括线路阻抗、平波电抗器阻抗以及接地阻抗，设置第一直流发生直流闭锁，则其母线处电压标幺值可表示为：
[0101][0102]
式中，s
c1
为第一直流系统短路容量，δu
l1*
为故障直流母线处暂态压升标幺值，根据公式(2)计算故障的第二直流母线处暂态压升标幺值表达式为：
[0103][0104]
将两条直流所连接的交流部分别独立分析，δu
l1*
只与其换流母线盈余无功δq
d1
和其连接的交流系统s
c1
相关，闭锁故障下换流母线处交流滤波器仍提供大量无功，且交流滤波器发出无功与换流母线电压的平方成正比，由此直流闭锁下第一直流滤波器无功功率可表示为：
[0105][0106]
式中，q
cn1
为稳态下滤波器无功出力，联立u
l1*
及q
c1
，得到故障第一直流换流母线处盈余无功为：
[0107][0108]
其中，根据公式(3)及图2，健全的第一直流换流母线暂态电压的标幺值可由多馈出交互作用因子可表示为：
[0109][0110]
式中，u
ln1
、u
ln2
分别为故障直流、健全直流换流母线的额定电压；m
ji
为在整流侧换流母线i处投入对称三相电容器，引起另一直流整流侧换流母线j上的电压变化，换流母线i与换流母线j电压压差的比值，具体为：
[0111][0112]
式中，z
ij
表示线路间互阻抗，z
ii
表示健全线路自阻抗，其中，i＝1，j＝2；
[0113]
为验证式推导的正确性，在两直流系统模型中进行直流闭故障仿真。模型参数如表1所示：
[0114]
表1两直流模型参数
[0115][0116]
仿真波形对比如图3所示，当多直流外送系统其中一条直流发生直流闭锁故障时，其余健全直流换流母线电压均会有不同程度的抬升，在u
l1*
＝1.44p.u.时分别达到了1.3p.u.、1.23p.u.、1.09p.u.，且m
21
越小，直流间相互作用越强弱，健全直流的过电压程度越低，总体趋势与上述分析一致；另一方面，也验证了暂态过电压向一定电气距离内的健全直流传递，使得直流闭锁影响范围进一步扩大；
[0117]
表2两直流外送系统直流闭锁下多馈出交互作用因子计算误差对比
[0118][0119][0120]
如表2所示，由于多馈出交互作用因子是通过等效各节点间交互阻抗所得，直流闭锁故障下健全直流母线暂态电压计算结果与仿真中多直流系统交互影响情况有一定误差，但仍能表征直流间耦合导致电压变化的总体趋势，说明其依旧适用于在本文中分析各直流整流侧换流母线电压变化的情况，验证了式推导的正确性。
[0121]
由此可得健全的第二直流换流母线无功的变化情况为：
[0122][0123]
式中，q
acn2
为健全直流对应的交流系统稳态下注入母线无功量，计算δq2关于u
l1*
的表达式为：
[0124][0125]
根据上述对两直流间相互影响的分析可知，由于落点相近，受故障直流闭锁导致暂态过电压的影响，健全直流换流母线电压亦会出现抬升现象，其大小可由u
l1
和u
l2
的比值与m
21
的乘积表示，由于交流滤波器无功出力与母线电压的平方成正比，u
l2
的升高使得q
c2
提高，造成健全直流换流母线处盈余无功δq2的进一步增加，由此导致健全直流也出现一定程度的暂态过电压；
[0126]
根据图3的仿真可知，上述在两直流系统中的推导在多直流系统中也同样适用，将结论性表达式进一步推广至多直流系统中，得到：
[0127][0128][0129]
根据公式(26)得到在多直流系统中，故障直流与其余健全直流换流母线间电压变化的定量关系，根据公式(27)得到多直流系统中故障直流暂态过电压引起其他健全直流换流母线处无功盈余的原因。
[0130]
在直流闭锁故障下，计算调相机所需容量，并根据改进的直流整流器控制策略对调相机容量进行配置，具体为：
[0131]
新型大容量调相机凭借其出色的动态无功补偿能力，在电力系统中的应用逐渐广泛，在直流送端系统闭锁故障下，整流侧换流母线电压急剧上升，调相机据其本身运行方式，其无功出力特性可分为三个部分：
[0132]
1、次暂态无功出力特性
[0133]
直流闭锁故障发生瞬间，调相机为维持机端电压的稳定，调相机进相运行，瞬间从系统吸收大量无功，稳态下调相机无功出力可根据d轴、q轴电压、电流表示：
[0134][0135]
式中：s
sc
为调相机视在功率，p
sc
为调相机有功功率，ud、id、uq、iq分别为d轴、q轴的电压、电流，故障瞬间，调相机发出的无功增量为：
[0136]
δq
″
sc
＝q
sc-q
sc0
≈u
sc0
δi
d-δu
scid0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(29)
[0137]
式中，s
sc0
表示稳态下调相机无功出力，u
sc0
表示稳态机端电压，δu
sc
为电压变化量，i
d0
为d轴分量电流初始量，δid表示d轴分量电流变化量，计算调相机次暂态无功增量为：
[0138][0139]
式中：x
d”为d轴次暂态电抗。由上式可知，调相机次暂态无功出力受调相机本身次暂态参数和机端电压变化程度的影响，当换流母线出现暂态过电压导致调相机机端电压升高时，调相机吸收送端系统中盈余无功。
[0140]
2、暂态无功出力特性
[0141]
故障发生20ms后，调相机自发响应逐渐减弱，在励磁控制作用下，调相机保持进相运行，吸收系统无功，此过程下调相机无功吸收量可表示为：
[0142][0143]
式中，ka为调相机励磁倍数，xd为d轴稳态电抗，x
d’为d轴暂态电抗，xs为调相机到换流母线间的线路阻抗，t
d0’为d轴开路暂态时间常数，由上式可知，调相机暂态过程下吸收无功量取决于调相机暂态参数、机端电压变化量和换流母线暂态过电压大小，δq
sc’随着δu
sc
和u
l
的增大而增加；
[0144]
3、稳态无功出力特性
[0145]
当故障长时间未清除时，调相机深度进相运行，持续调节系统无功，达到新稳态运行状态。稳态下调相机无功表达式：
[0146][0147]
式中：e0为调相机内电势；
[0148]
故障后的新稳态下，调相机无功出力q
sc
仅与调相机稳态参数和机端电压的变化量
相关，其吸收量随着u
sc
的增大而增加，根据上述分析，调相机能够在直流闭锁故障瞬间吸收大量盈余无功，并随着励磁控制的完全启动，持续稳定的输出无功功率，发挥抑制暂态过电压的作用。
[0149]
调相机次暂态无功出力仅依靠其自发无功响应能力进行调节，调节能力与δid(受调相机次暂态参数影响)和机端电压u
sc
的变化量有关，与调相机容量大小无关且持续时间极短；同时，直流闭锁故障下，调相机无法在安控系统切除滤波器前达到新的稳定运行状态，因此调相机稳态无功调节不参与暂态过电压抑制过程；而暂态过程下，调相机的自发无功响应与励磁调节控制先后启动，其中励磁环节的无功出力受换流母线暂态过电压抬升程度和调相机额定容量的共同影响，因此，调相机合理容量的配置仅需考虑其暂态无功特性；
[0150]
两直流送端系统下，故障直流、健全直流均投入一定容量的调相机，为满足无功调节需求，考虑m
21
＝1的极端情况，以健全直流换流母线电压标幺值指导调相机的所需容量：
[0151][0152]
式中：s
c2
为健全直流所连接交流系统短路容量，将所得u
l2*
大小代入式，得到两直流送端系统下，调相机需吸收无功大小：
[0153][0154]
由此得到的q
t
即为多直流外送系统下各条直流抑制暂态过电压的调相机最小配置容量。但仅依靠调相机对直流闭锁导致的暂态过电压进行抑制，存在调相机设备成本投入过高的问题，无法在实际工程中应用，因此需要其他手段协调完成暂态过电压的抑制，降低投入成本；
[0155]
当多直流外送系统发生直流闭锁故障时，故障直流换流器控制失去其调控能力，虽然健全直流换流器控制仍保持运行，对换流母线处盈余无功有着潜在的调节作用，但限于整流侧各控制环节的运行特性，依靠原整流侧控制系统无法有效解决暂态过电压问题，需要对整流侧定电流控制进行改进，挖掘其无功调节的潜力；
[0156]
推导得到健全直流电流关于换流母线处各部分无功量的表达式，并用此直流电流表达式替代原整流侧定电流控制的电流指令值为：
[0157][0158]
改进的直流整流器控制策略通过上述附加的定无功功率电流指令值在故障时对整流侧直流电流进行整定，旨在提高健全直流整流器无功功率的消耗量，从而抑制暂态过电压。改进的直流整流器控制策略如图4所示；
[0159]
图4中：i
dr
为整流侧直流电流测量值；i
di
、u
di
分别为逆变侧直流电流和电压的测量值；γ为逆变侧关断角测量值；β为超前触发角；ti为不同电气量的测量时间常数；g1～g5为不同电气量增益参数，可将对应的的电气量转换为标幺值；rv为补偿电阻，io与i
ord
分别为主控制级下达的电流指令值和整流、逆变侧的直流电流指令值；pi则表示比例积分环节
(proportional integral controller，pi)；
[0160]
为防止直流近区域新能源机组因暂态过电压导致高压脱网，以整流侧母线电压不高于1.1p.u.作为本策略的抑制目标。由于改进的直流控制启动存在一定延迟，需保留一定裕度，提前触发，由图4所示，设置u
m*
＝1.08p.u.作为健全直流改进控制策略的启动判据，当u
l2*
≥u
m*
时改进的控制策略投入，与各直流调相机协调；同时为防止故障清除前本策略反复启停造成电压波动，加入100ms的延时装置；
[0161]
直流闭锁故障时，在此直流控制策略的启动的前提下，再投入调相机，能够降低调相机的无功调节压力，其中，直流策略抑制后的健全直流换流母线暂态电压标幺值可表示为：
[0162][0163]
式中，q
d2’表示直流抑制策略下健全直流整流器消耗无功量，将此时所得u
lz2*
代入式中，据此重新对调相机容量进行配置：
[0164][0165]
根据式(37)完成调相机容量配置后，需要健全直流调相机、改进的直流整流器控制策略与故障直流换流母线处调相机协调作用，对暂态过电压进行抑制。具体多直流间协调的暂态过抑制策略示意图如图5所示；
[0166]
由图5可知，直流闭锁故障发生后，由于u
sc
的变化，故障直流调相机自发无功响应，对u
l1*
进行抑制；由于直流间相互影响，u
l2*
同样出现抬升，健全直流整流侧调相机自发无功响应；若此时电压仍旧抬升，当检测到u
l2*
≥u
m*
时，健全直流定无功直流控制策略启动，共同对多直流系统中出现的暂态过电压进行抑制；
[0167]
此协调策略在多直流送端系统下考虑了多直流间不同无功设备的协调，能够进一步提高对暂态过电压的抑制效果，同时也可以对调相机的投运容量进行配置，极大的削减了设备安装的投入成本；
[0168]
在不同无功盈余程度的算例下，在pscad平台中对协调策略在两直流送端系统中的应用进行验证，系统具体参数如表1所示；
[0169]
设置3组故障直流换流母线盈余无功分别为δq1＝875mvar、δq2＝1000mvar、δq3＝1125mvar的算例，验证协调策略对调相机容量的优化。配置优化结果如表3所示：
[0170]
表3调相机容量配置对比
[0171][0172]
由表3可知，在协调策略下，调相机容量得到一定程度的优化，相比于原直流系统，能够减少投入容量33％以上，且无功盈余程度越高，其优化效果越好；
[0173]
在算例δq3＝1125mvar的条件下设置直流1于2s时刻发生直流闭锁故障，系统于100ms后切除部分交流滤波器，优化后调相机最小容量为336mvar，据此投入容量为350mvar的调相机，对协调策略的暂态过电压抑制效果进行验证，主要电气量如图6所示；
[0174]
多直流协调策略投入前后u
l1*
的变化趋势如图6(a)所示，由1.44p.u.降低至1.27p.u.；对比单独投入调相机与投入协调策略，u
l1*
由1.34p.u.降低至1.27p.u.，结合对多直流间交互作用关系的分析可知，健全直流的电压变化同样会影响故障直流母线电压，进一步验证了本文对于直流间耦合作用的理论分析；由图6，u
l2*
在协调策略抑制作用下，由1.3p.u.降低到1.07p.u.；由图6(e)、(f)、(g)可知，q
d2
消耗水平由852mvar提高至966mvar，q
c2
由于u
l2*
被抑制，随之降低到752mvar，q
ac2
相比于单一调相机控制策略下的552mvar，进一步降低至接近稳态的94mvar；由图6(c)、6(i)，改进的直流整流器控制策略的投入对调相机无功调节能力的影响不大。综上所述，多直流外送系统直流闭锁故障下，故障直流换流母线处调相机吸收无功352mvar，健全直流控制策略和调相机分别承担了0.1p.u.和0.13p.u.的暂态电压抑制任务，共降低盈余无功603mvar；
[0175]
健全直流关断角波形变化图如图7所示；
[0176]
由图6(d)协调策略投入前波形可知，受直流闭锁导致的暂态过电压影响，使得健全直流整流侧换流母线电压迅速抬升，结合图7，健全直流关断角波形在2.02s时降为0
°
，可以说明整流侧母线暂态过电压导致健全直流发生了换相失败故障
[29]
；协调策略投入后，关断角最小值增大至11
°
，提高了逆变器换相裕度，避免了换相失败故障的发生。可以说明本协调策略在抑制暂态电压的同时降低了健全直流发生换相失败的概率；
[0177]
将仅投入调相机的过电压抑制效果与多直流协调策略的过电压抑制效果进行对比，如表4所示；
[0178]
表4策略效果对比
[0179][0180][0181]
由上表可知，本协调抑制策略有效的抑制了暂态过电压在直流间的交互传递，降低了故障直流母线处暂态过电压在附近交流系统的传递范围与冲击程度，保证了健全直流近区域新能源并网点电压稳定在1.1p.u.以下，避免了多区域新能源机组大规模连锁脱网的发生，也减少了各条直流调相机的设备投入成本。
[0182]
本发明提供的新能源送端地区暂态过电压抑制方法，该方法包括建立两直流送端系统模型，计算系统参数值，并推广至多直流系统中，在直流闭锁故障下，计算调相机所需容量，并根据改进的直流整流器控制策略对调相机容量进行配置，设置多直流间协调的过电压抑制策略，对多直流系统中的两种无功设备进行协调，抑制暂态过电压；该方法抑制了暂态过电压在直流间的交互传递，降低了故障直流母线处暂态过电压在附近交流系统的传递范围与冲击程度，保证了健全直流近区域新能源并网点电压稳定在设定值以下，避免了
多区域新能源机组大规模连锁脱网的发生，也减少了各条直流调相机的设备投入成本。
[0183]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。