一种预防直流输电换相失败的控制方法及系统与流程

本发明属于高压直流输电领域，具体涉及一种预防直流输电换相失败的控制方法及系统。

背景技术：

1、换相失败是直流输电逆变侧较常见的一种故障，在多条直流输电线路馈入的华东电网和广州电网，当一条线路发生换相失败时，其产生的波动可能会引发多条直流线路发生换相失败，对电网安全运行造成影响。因而如何提高直流输电抵御换相失败的能力成为业界重点关注和攻关的技术难题。

2、最小换相裕度控制是直流输电避免换相失败的一个重要功能。在现有的已公布的最小换相裕度控制技术中，通过计算换流阀的实时换相裕度cma，当cma小于系统设置的最小换相裕度cmaref时，立即触发换流阀；或有改进方案，如申请公布号为cn104333029a的中国发明专利中，通过实时计算12个换流阀的cma值，取其中的小值与cmaref比较，确定避免换相失败的提前触发角度。以上的方法都是通过计算换流阀的实时换相裕度cma，当cma小于设定最小换相裕度cmaref时，提前触发换流阀，从而改善换流阀发生换相失败的情况。

3、但是，由于控制系统的固有延时特性(在模拟量采样、数据传输、数据处理等环节都存在延时)，当系统检测到换流阀cma小于cmaref的时刻，换流阀此时真正的剩余cma值实际上已经小于cmaref值，换流阀已经处在换相裕度不足的换相阶段，此时的提前触发在大概率上已经不能避免换相失败的发生；因此即使是改进方案中的选取12个换流阀中实时cma小值进行与cmaref比较来提前触发换流阀的设置，依然不能改善因固有延时带来的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种预防直流输电换相失败的控制方法及系统，用于解决现有技术中的最小换相裕度控制方式检测到的换流阀的实时换相裕度小于最小换相裕度的时刻存在滞后，导致难以避免换相失败的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种预防直流输电换相失败的控制方法，包括如下步骤：

3、根据获取的换流阀的实时电压值和实时相角，得到对应的阀电压实时幅值；再结合最小换相裕度、最小换相裕度对应的触发角与阀电压实时幅值的关系，得到最小换相裕度对应的触发角；

4、根据最小换相裕度对应的触发角得到换流阀触发角，根据所述换流阀触发角触发换流阀进行换相。

5、上述技术方案的有益效果为：由此能够根据当前采样点阀电压的变化规律，在交流电压波动初期即可提前预测出阀所需的最小换相裕度触发角，保证获取的最小换相裕度对应的触发具备实时性；采用该具备实时性的最小换相裕度对应的触发角来得到用于触发换流阀进行换相的换流阀触发角，从而免受控制系统的固有延时特性导致的换流阀的实时换相裕度计算的滞后性对触发换流阀进行及时换相的影响，因此能够快速调整换流阀触发角，有效减小换流阀发生换相失败的概率，增强电网运行的稳定性。

6、进一步地，所述最小换相裕度对应的触发角与阀电压实时幅值的关系为：

7、alpha_min＝cos-1[(cma_min+2*dx*id)/un-1]

8、其中，alpha_min为最小换相裕度对应的触发角，cma_min为最小换相裕度，cos-1()为cos()的反函数，dx为直流电抗，id为直流电流，un为阀电压实时幅值。

9、进一步地，根据获取的换流阀的实时电压值和实时相角，得到对应的阀电压实时幅值的方式为：

10、un(ωt)＝u(ωt)/sin(ωt)

11、其中，u(ωt)为当前换流阀的实时电压值，ωt为当前换流阀的实时相角，un(ωt)为当前换流阀的实时电压值u(ωt)对应的阀电压实时幅值。

12、进一步地，根据最小换相裕度对应的触发角得到换流阀触发角的方式为：

13、获取换流阀控制系统对应的换流阀触发角指令值，将该指令值与最小换相裕度对应的触发角进行比较，根据二者中的较小值得到换流阀触发角。

14、上述技术方案的有益效果为：能够确保触发角满足最小换相裕度的要求，由此能够进一步减少系统发生换相失败的概率。

15、进一步地，结合最小换相裕度、最小换相裕度对应的触发角与阀电压实时幅值的关系，得到最小换相裕度对应的触发角的方式包括：

16、对计算出的对应的阀电压实时幅值进行滤波处理，得到处理后的阀电压实时幅值；

17、将所述处理后的阀电压实时幅值代入最小换相裕度、最小换相裕度对应的触发角与阀电压实时幅值的关系，以得到最小换相裕度对应的触发角。

18、上述技术方案的有益效果为：对计算出的对应的阀电压实时幅值进行滤波处理再用于得到最小换相裕度对应的触发角，能够在增加直流输电换相系统灵敏度的同时，增加直流输电换相系统的抗扰度方面的能力。

19、本发明还提供了一种预防直流输电换相失败的控制系统，包括处理器，所述处理器用于执行程序指令，以实现如下的预防直流输电换相失败的控制方法：

20、根据获取的换流阀的实时电压值和实时相角，得到对应的阀电压实时幅值；再结合最小换相裕度、最小换相裕度对应的触发角与阀电压实时幅值的关系，得到最小换相裕度对应的触发角；

21、根据最小换相裕度对应的触发角得到换流阀触发角，根据所述换流阀触发角触发换流阀进行换相。

22、上述技术方案的有益效果为：由此能够根据当前采样点阀电压的变化规律，在交流电压波动初期即可提前预测出阀所需的最小换相裕度触发角，保证获取的最小换相裕度对应的触发具备实时性；采用该具备实时性的最小换相裕度对应的触发角来得到用于触发换流阀进行换相的换流阀触发角，从而免受控制系统的固有延时特性导致的换流阀的实时换相裕度计算的滞后性对触发换流阀进行及时换相的影响，因此能够快速调整换流阀触发角，有效减小换流阀发生换相失败的概率，增强电网运行的稳定性。

23、进一步地，所述最小换相裕度对应的触发角与阀电压实时幅值的关系为：

24、alpha_min＝cos-1[(cma_min+2*dx*id)/un-1]

25、其中，alpha_min为最小换相裕度对应的触发角，cma_min为最小换相裕度，cos-1()为cos的反函数，dx为直流电抗，id为直流电流，un为阀电压实时幅值。

26、进一步地，根据获取的换流阀的实时电压值和实时相角，得到对应的阀电压实时幅值的方式为：

27、un(ωt)＝u(ωt)/sin(ωt)

28、其中，u(ωt)为当前换流阀的实时电压值，ωt为当前换流阀的实时相角，un(ωt)为当前换流阀的实时电压值u(ωt)对应的阀电压实时幅值。

29、进一步地，根据最小换相裕度对应的触发角得到换流阀触发角的方式为：

30、获取换流阀控制系统对应的换流阀触发角指令值，将该指令值与最小换相裕度对应的触发角进行比较，根据二者中的较小值得到换流阀触发角。

31、上述技术方案的有益效果为：能够确保触发角满足最小换相裕度的要求，由此能够进一步减少系统发生换相失败的概率。

32、进一步地，结合最小换相裕度、最小换相裕度对应的触发角与阀电压实时幅值的关系，得到最小换相裕度对应的触发角的方式包括：

33、对计算出的对应的阀电压实时幅值进行滤波处理，得到处理后的阀电压实时幅值；

34、将所述处理后的阀电压实时幅值代入最小换相裕度、最小换相裕度对应的触发角与阀电压实时幅值的关系，以得到最小换相裕度对应的触发角。

35、上述技术方案的有益效果为：对计算出的对应的阀电压实时幅值进行滤波处理再用于得到最小换相裕度对应的触发角，能够在增加直流输电换相系统灵敏度的同时，增加直流输电换相系统的抗扰度方面的能力。