一种直流孤岛送电系统的直流电流限幅方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统控制技术领域，具体设及一种直流孤岛送电系统的直流电流 限幅方法。
【背景技术】
[0002] 直流孤岛送电系统是指直流整流站只与配套电源相连，送端交流系统断开与交流 主网联系，形成孤立小电网的送电系统，其主要由送端交流系统、直流输电系统和受端交流 系统=部分组成，如图1所示。直流孤岛送电系统可减少直流闭锁后潮流转移对交流系统 的影响，简化安全稳定控制措施，在改善远距离送电系统稳定性，提高送电能力方面有着独 特优势。但在直流孤岛送电系统中，送端交流系统与交流主网没有电气联系，其短路比和有 效惯性时间常数显著低于联网方式，承受扰动能力较弱。
[0003] 在直流孤岛送电系统中，直流输电系统的直流电流增大会增加换流站消耗的无功 功率，引起直流换流站交流母线电压降低，不恰当的提高直流电流可能引起系统的电压稳 定性问题。而且，当送端交流系统短路比较小时，直流系统的输送能力会受到限制，可能使 得直流电流增大过程中直流功率反而下降。因此，需要对直流电流进行合理限幅，使得在充 分利用直流输电能力的同时，避免对系统电压稳定性造成负面影响。
[0004] 传统的直流电流限幅首先考虑直流设备的过负荷能力，按持续时间长短可分为 暂态过负荷（1.35~1.5PU)、短期过负荷（1.25PU)和长期过负荷（1.化U) S种，其限幅 值均较大。其次考虑直流控制系统的低压限流环节（Voltage D巧endent化rrent化der Limiter, VDC0L)，其作用是在直流电压或交流电压跌落到某个指定值时对直流电流指令进 行限制。然而，对于整流侧VDCDL特性，其启动电压较低，所W经VDCDL后输出的直流电流 整定值仍然较大，只有在整流站交流母线电压跌幅较大时才有明显的限流效果，而此时系 统运行状态已经较差。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种直流孤岛送电系统的直 流电流限幅方法，能够对直流输电系统的直流电流进行合理限幅。
[0006] 一种直流孤岛送电系统的直流电流限幅方法，包括如下步骤：
[0007] (1)获取直流孤岛送电系统中相关电气设备的运行参数，并将其中送端交流系统 等效为戴维南电路；
[000引 （2)根据送端交流系统中所有发电机最大有功功率之和，计算电流限幅值 Idclimitl;
[0009] (3)计算直流输电系统中换流变压器的漏抗XTd。^及限幅参数K ;
[0010] (4)根据所述的运行参数、漏抗XTd。^及限幅参数K，计算电流限幅值I delimits;
[0011] 妨取电流限幅值Idelimw和I delimits中的最小值作为最终的电流限幅值I delimit，进 而将直流输电系统中整流站的直流电流指令值限制在下。
[0012] 所述的步骤（1)中将送端交流系统等效为戴维南电路时，则戴维南电路中等效电 压源电压幅值氏和等效阻抗的确定方法如下：
[0013] a.所述的等效电压源电压幅值氏取为送端交流系统中发电机励磁系统的电压参 考值与励磁系统中PSS (电力系统静态稳定器）的输出电压值之和经升压变压器变换后高 压侧的电压值；
[0014] b.所述的等效阻抗取送端交流系统中发电机机端与整流站交流母线之间的阻抗。
[0015] 所述的步骤（2)中根据W下算式计算电流限幅值Idcaimw:
[0016]
【主权项】
1. 一种直流孤岛送电系统的直流电流限幅方法，包括如下步骤： (1) 获取直流孤岛送电系统中相关电气设备的运行参数，并将其中送端交流系统等效 为戴维南电路； (2) 根据送端交流系统中所有发电机最大有功功率之和，计算电流限幅值Itkliniitl; (3) 计算直流输电系统中换流变压器的漏抗xTd。以及限幅参数K ; (4) 根据所述的运行参数、漏抗xTd。以及限幅参数K，计算电流限幅值I dc;limit2; (5) 取电流限幅值Itklimitl和I ddimit2中的最小值作为最终的电流限幅值I ddimit，进而将 直流输电系统中整流站的直流电流指令值限制在Itklimit以下。
2. 根据权利要求1所述的直流电流限幅方法，其特征在于：所述的步骤（1)中将送端 交流系统等效为戴维南电路时，则戴维南电路中等效电压源电压幅值E s和等效阻抗的确定 方法如下： a. 所述的等效电压源电压幅值匕取为送端交流系统中发电机励磁系统的电压参考值 与励磁系统中PSS的输出电压值之和经升压变压器变换后高压侧的电压值； b. 所述的等效阻抗取送端交流系统中发电机机端与整流站交流母线之间的阻抗。
3. 根据权利要求1所述的直流电流限幅方法，其特征在于：所述的步骤（2)中根据以 下算式计算电流限幅值Iddimitl:
其中：Pdc;N为直流输电系统的额定功率，Pmaxi为送端交流系统中第i台发电机的最大有 功功率，η为送端交流系统中的发电机总台数。
4. 根据权利要求1所述的直流电流限幅方法，其特征在于：所述的步骤（3)中根据以 下算式计算漏抗以及限幅参数K :
其中：Uad3和U dc;b分别为送端交流系统和直流输电系统的电压基准值，S ad3为送端交流 系统的功率基准值，STd。、Ukd。和τ Nd。分别为换流变压器的额定容量、短路比和标准变比。
5. 根据权利要求1所述的直流电流限幅方法，其特征在于：所述的步骤（4)中计算电 流限幅值Iddimit2的过程如下： 首先，根据以下方程组计算整流站交流母线的电压幅值U和整流站的换相重叠角μ : K
然后，根据求得的电压幅值U和换相重叠角μ通过以下算式计算出直流电流限幅值 Idclimit2:
兵甲：κρ艿且m揃电糸统的攸数，Kb艿塋沭站母攸六脒功挟沭析的个数，τ d。为换流变 压器的分接头位置系数，B。为整流站交流母线上交流滤波器及无功补偿装置的导纳，a min 为整流站的最小触发角限制值，Utto为整流站的直流侧电压，Za。和Θ分别为戴维南电路中 等效阻抗的幅值和阻抗角，S为戴维南电路中等效电压源电压与整流站交流母线电压的相 角差。
【专利摘要】本发明公开了一种直流孤岛送电系统的直流电流限幅方法，该方法通过实时监测直流孤岛送电系统的设备与运行参数，将送端交流系统戴维南等效后，首先根据孤岛系统内所有发电机最大有功功率之和，计算直流电流限幅值Idclimit1，再通过求解方程组求得直流电流限幅值Idclimit2，两者取其中的较小值作为最终的直流电流限幅值Idclimit。本发明综合考虑了送端交流系统的最大输送能力和低短路比情况下交流系统强度对直流输送功率的限制，故能对直流孤岛送电系统的直流电流进行合理限幅，使得在充分利用直流输电能力的同时，避免对系统电压稳定性造成负面影响。
【IPC分类】H02J1-00, H02J3-36
【公开号】CN104638631
【申请号】CN201510099020
【发明人】汪际锋, 张勇, 刘洪涛, 徐政, 周煜智
【申请人】中国南方电网有限责任公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月5日