一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法及系统，本发明根据下发的孤岛转联网命令对远端交流电压进行锁相，获取远端交流电压的锁相相位；根据所获取的当前锁相后的旋转坐标系将远端交流电压和网侧交流电压进行DQ坐标变换；根据远端交流电压的d、q分量判断远端交流电压是否正常，并在远端交流电压正常的情况下，对网侧交流电压的d、q分量分别与远端交流电压的d、q分量进行比较，当d、q分量的差值均小于设定值之后，闭合交流断路器，实现孤岛到联网的转换。本发明在孤岛转联网控制中仅需对远端交流电压进行锁相，降低了控制器的复杂度和负荷量，方法简单有效，易于实现，有利于系统的稳定。
【专利说明】
一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法及系统，属于直流输电控制技术领域。
【背景技术】
[0002]相对于传统的柔性直流输电系统(基于IGBT串联技术)，基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流输电系统因其结构简单，易于工程实施等特点在近年来引起了国内外专家学者的广泛关注。柔性直流输电系统具有有功功率和无功功率独立控制、向弱电网和无源网络供电等功能，拓展了直流输电的应用领域。换流站连接的交流电网为无源网络时，柔性直流输电系统将工作于孤岛模式下；换流站连接的交流电网为有源网络时，柔性直流输电系统将工作于联网模式下。当换流站连接的有源网络因故障退出，柔性直流输电系统将由联网模式转到孤岛模式，待故障消除，有源网络重新投入后，柔性直流输电系统将由孤岛模式转到联网模式，孤岛转联网控制方法目的就在于控制柔性直流输电系统由孤岛模式平滑的转换到联网模式。
[0003]针对柔性直流输电系统的特点，一些研究人员提出了联网和孤岛运行条件下的控制策略，管敏渊等人在论文“柔性直流输电系统的联网和孤岛运行通用控制策略”中提出一种联网和孤岛模式下通用的控制策略，可以实现换流站在两种运行模式之间的平滑切换，然而该方式较为复杂，不适于工程应用；申请号为201310572484.2的专利申请文件公开了“一种基于模块化多电平换流器孤岛切换控制方法”，该方法公开了当换流器输出交流电压与电网电压二者的幅值、相位差小于等于预定值后进行孤岛模式到联网模式的转换，然而此种方法在计算相位差时需要用到两组锁相环控制器分别对换流器输出交流电压和电网电压进行锁相，这会增加控制器的复杂度和负荷量，而且上述专利中需利用幅值差与相位差相应调整换流器输出电压的幅值和频率难免会存在一定的偏差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法及系统，以解决目前在孤岛转联网控制中需要两组锁相环控制器分别对换流器输出交流电压和网侧交流电压进行锁相，导致控制器复杂度和负荷量的增加，不利用系统稳定的问题。
[0005]本发明为解决上述技术问题提供了一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法，该控制方法包括以下步骤:
[0006]I)根据下发的孤岛转联网命令对远端交流电压进行锁相，获取远端交流电压的锁相相位；
[0007]2)根据所获取的当前锁相相位的旋转坐标系将远端交流电压和网侧交流电压进行DQ坐标变换，以得到网侧交流电压的d、q分量和远端交流电压的d、q分量；
[0008]3)根据远端交流电压的d、q分量判断远端交流电压是否正常，并在远端交流电压正常的情况下，对网侧交流电压的d、q分量分别与远端交流电压的d、q分量进行比较，当d、q分量的差值均小于设定值之后，闭合交流断路器，完成孤岛到联网的转换。
[0009]所述步骤I)中锁相通过锁相环控制器实现，该锁相环控制器将锁到的相位以sin和COS的形式输出。
[0010]在孤岛到联网的转换完成后，该方法将阀侧交流电压测量值送给锁相环控制器，锁相环控制器切换至正常的锁相环机制，使柔性直流输电系统进行联网运行模式。
[0011]本发明还提供了一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制系统，该控制系统包括依次连接的信号选择器、锁相环控制器、DQ变换控制器和无源控制器，所述信号选择控制器的输入端用于接收孤岛转联网命令和远端交流电压信号，信号选择器在接收到孤岛转联网命令将远端交流电压信号传输给锁相环控制器;所述锁相环控制器对远端交流电压进行锁相，以获取远端交流电压的锁相相位并将其送给DQ变换控制器;所述DQ变换控制器基于当前锁相环的旋转坐标系将远端交流电压和网侧交流电压进行DQ坐标变换，以得到网侧交流电压的d、q分量和远端交流电压的d、q分量并将其传输给无源控制器;所述无源控制器根据远端交流电压的d、q分量判断远端交流电压是否正常，并在远端交流电压正常的情况下，对网侧交流电压的d、q分量分别与远端交流电压的d、q分量进行比较，当d、q分量的差值均小于设定值之后，闭合交流断路器，完成孤岛到联网的转换。
[0012]所述的锁相环控制器用于将锁到的相位坐标以sin和cos的形式发送给DQ变换器。
[0013]在转换完成后，信号选择器将阀侧交流电压测量值送给锁相环控制器，锁相环控制器切换至正常的锁相环机制，使柔性直流输电系统进行联网运行模式。
[0014]本发明的有益效果是:本发明根据下发的孤岛转联网命令对远端交流电压进行锁相，获取远端交流电压的锁相相位;根据所获取的当前锁相后的旋转坐标系将远端交流电压和网侧交流电压进行DQ坐标变换，以得到网侧交流电压的d、q分量和远端交流电压的d、q分量;根据远端交流电压的d、q分量判断远端交流电压是否正常，并在远端交流电压正常的情况下，对网侧交流电压的d、q分量分别与远端交流电压的d、q分量进行比较，当d、q分量的差值均小于设定值之后，闭合交流断路器，实现孤岛到联网的转换。本发明在孤岛转联网控制中仅需对远端交流电压进行锁相，降低了控制器的复杂度和负荷量，方法简单有效，易于实现，有利于系统的稳定。
【附图说明】
[0015]图1是柔性直流输电系统的基本结构示意图；
[0016]图2是本发明孤岛转联网控制原理示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0018]本发明一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法的实施例
[0019 ]本实施例所针对的柔性直流输电系统由三相六个桥臂构成，如图1所示，每个桥臂由耦合或者非耦合的电感和若干个完全相同的子模块级联构成，每个子模块包含两个IGBT，两个反向二极管和一个直流电容组成。
[0020]1.根据下发的孤岛转联网命令对远端交流电压进行锁相，获取远端交流电压的锁相相位。
[0021]本实施例中孤岛转联网命令由运行人员下发，可通过信号选择器接收，同时信号选择器还接收远端交流电压和阀侧交流电压，远端交流电压指的是电网电压;采用锁相环控制器实现对远端交流电压的锁相，该锁相环控制器将锁到的相位以sin和cos的形式输出。
[0022]2.采集网侧交流电压，网侧交流电压指的是变压器网侧交流电压，基于当前锁相环的旋转坐标系将远端交流电压和网侧交流电压进行DQ坐标变换，以得到网侧交流电压的(1、9分量和远端交流电压的(1、1分量。
[0023]本实施例中的该步骤可由DQ变换控制器实现，DQ变换器与PLL控制器输出端相连，以获取当前锁相环的旋转坐标，该DQ变换控制器的输入端上还连接有网侧交流电压信号和远端交流电压信号。
[0024]3.根据远端交流电压的d、q分量判断远端交流电压是否正常，并在远端交流电压正常的情况下，对网侧交流电压的d、q分量分别与远端交流电压的d、q分量进行比较，当d、q分量的差值均小于设定值之后，闭合交流断路器，完成孤岛到联网的转换。
[0025]远端交流电压正常情况下d、q分量分别为I和0，那么根据实测d、q分量与I和O的差值的绝对值即可判断远端交流电压是否正常，如果两个差值的绝对值都在限定值范围之内，那么判定远端交流电压正常，可进行孤岛转联网；否则不正常，不可进行切换。
[0026]4.转换完成后，孤岛转联网命令失效，信号选择器将阀测交流电压测量值送给锁相环控制器，锁相环控制器切换到正常的锁相环机制，整个柔性直流输电系统进入正常联网运行模式。
[0027]本发明一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制系统的实施例
[0028]本实施例中的孤岛转联网控制系统如图1所示，包括依次连接的信号选择器、锁相环控制器、DQ变换控制器和无源控制器，信号选择控制器的输入端用于接收孤岛转联网命令和远端交流电压信号，信号选择器在接收到孤岛转联网命令将远端交流电压信号传输给PLL控制器;PLL控制器对远端交流电压进行锁相，获取远端交流电压的锁相相位并送给DQ变换控制器;DQ变换控制器基于当前锁相环的旋转坐标系将远端交流电压和网侧交流电压进行DQ坐标变换，以得到网侧交流电压的d、q分量和远端交流电压的d、q分量并将其传输给无源控制器;无源控制器根据远端交流电压的d、q分量判断远端交流电压是否正常，并在远端交流电压正常的情况下，对网侧交流电压的d、q分量分别与远端交流电压的d、q分量进行比较，当d、q分量的差值均小于设定值之后，闭合交流断路器，完成孤岛到联网的转换。在转换完成后，信号选择器将阀侧交流电压测量值送给锁相环控制器，锁相环控制器切换至正常的锁相环机制，使柔性直流输电系统进行联网运行模式。该系统的【具体实施方式】已在方法实施例中进行了详细说明，这里不再赘述。
【主权项】
1.一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤: 1)根据下发的孤岛转联网命令对远端交流电压进行锁相，获取远端交流电压的锁相相位； 2)根据所获取的当前锁相相位的旋转坐标系将远端交流电压和网侧交流电压进行DQ坐标变换，以得到网侧交流电压的d、q分量和远端交流电压的d、q分量； 3)根据远端交流电压的d、q分量判断远端交流电压是否正常，并在远端交流电压正常的情况下，对网侧交流电压的d、q分量分别与远端交流电压的d、q分量进行比较，当d、q分量的差值均小于设定值之后，闭合交流断路器，完成孤岛到联网的转换。2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法，其特征在于，所述步骤I)中锁相通过锁相环控制器实现，该锁相环控制器将锁到的相位以sin和cos的形式输出。3.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统的孤岛转联网控制方法，其特征在于，在孤岛到联网的转换完成后，该方法将阀侧交流电压测量值送给锁相环控制器，锁相环控制器切换至正常的锁相环机制，使柔性直流输电系统进行联网运行模式。4.一种柔性直流输电系统的孤岛转联网控制系统，其特征在于，该控制系统包括依次连接的信号选择器、锁相环控制器、DQ变换控制器和无源控制器，所述信号选择控制器的输入端用于接收孤岛转联网命令和远端交流电压信号，信号选择器在接收到孤岛转联网命令将远端交流电压信号传输给锁相环控制器;所述锁相环控制器对远端交流电压进行锁相，以获取远端交流电压的锁相相位并将其送给DQ变换控制器;所述DQ变换控制器基于当前锁相环的旋转坐标系将远端交流电压和网侧交流电压进行DQ坐标变换，以得到网侧交流电压的d、q分量和远端交流电压的d、q分量并将其传输给无源控制器;所述无源控制器根据远端交流电压的d、q分量判断远端交流电压是否正常，并在远端交流电压正常的情况下，对网侧交流电压的d、q分量分别与远端交流电压的d、q分量进行比较，当d、q分量的差值均小于设定值之后，闭合交流断路器，完成孤岛到联网的转换。5.根据权利要求4所述的柔性直流输电系统的孤岛转联网控制系统，其特征在于，所述的锁相环控制器用于将锁到的相位坐标以sin和cos的形式发送给DQ变换器。6.根据权利要求4或5所述的柔性直流输电系统的孤岛转联网控制系统，其特征在于，在转换完成后，信号选择器将阀侧交流电压测量值送给锁相环控制器，锁相环控制器切换至正常的锁相环机制，使柔性直流输电系统进行联网运行模式。
【文档编号】H02J3/36GK105870967SQ201610288435
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】赵倩, 孔令凯, 严兵, 郝俊芳, 张群, 陈朋, 王柏恒, 王瑶, 艾红杰
【申请人】许继电气股份有限公司, 许继集团有限公司, 国家电网公司