一種高壓直流系統控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高壓直流系統控制領域，具體涉及一種高壓直流輸電系統中預防換相 失敗的控制方法。
【背景技術】
[0002] 直流輸電因其可控性強、輸電容量大等優點被廣泛用于遠距離輸電，具有很高的 經濟效益。換相失敗是基于晶閘管換流原理的一個傳統直流輸電系統原理性問題。隨著我 國特高壓直流輸電技術的發展，單回直流輸送的功率越來越大，多饋入直流落點越來越多， 當發生換相失敗時，對所連交流系統的擾動也越來越大，多次連續的換相失敗會導致直流 輸電系統閉鎖。
[0003] 電壓降低和電壓畸變是造成換相失敗的主要原因，其中電壓畸變可通過傅里葉分 解表示為各次諧波的組合。目前，大多數研究都是基于基波電壓降低采取的換相失敗預防 措施（如CFPREV，commutationfailureprevention)和恢復策略，傳統的低壓限流單元 VDCOL(VoltageDependentCurrentOrderLimiter)控制是在檢測到直流電壓降低時通 過限制直流電流來避免換相失敗，沒有考慮諧波畸變的影響。實際上，隨著電網復雜性的增 加，大量電力電子器件的使用，造成直流換流母線發生電壓畸變的因素越來越多，并且直流 輸電系統故障恢復階段，直流電流上升會造成換流變壓器飽和，產生大量諧波也會造成電 壓畸變，從而引起換相失敗。目前，抑制由諧波引起的換相失敗的控制方法還少有研究。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供了一種高壓直流輸電換相失敗預防控制方法， 在換流母線電壓諧波畸變率較高時，通過降低直流電流，使得諧波對換相電壓時間面積的 影響不足以導致換相失敗。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
[0006] -種高壓直流系統控制方法，在VDC0L控制器之后設置換相失敗限流預防控制器 VDDCFP(VoltageDistortionDependentCommutationFailurePrevention)，所述VDDCFP 控制過程如下：
[0007] si:實時監測逆變側三相電壓幅值，通過傅里葉分解得到電壓瞬時值的各次諧波 電壓值，傅里葉分解表達式為：
式中，u(t)為電壓瞬時值，conSn次 角頻率，F(?n)為n次諧波電壓幅值；
[0008] S2:電壓畸變限流，通過傅里葉分解后的各次諧波電壓幅值計算諧波畸 變率，并取三相電壓中最大的諧波畸變率作為反饋信號，諧波畸變率計算公式為：
式中，Ei為基波電壓幅值；
[0009] S3 :直流電流偏差限流，在直流電流整定值中計算直流電流瞬時值1,與額定值Id_ 之間的差值，此差值與步驟S2中的反饋信號一起作為增益過程的輸入信號；
[0010] S4 :增益，通過優化算法進行選取，選擇合適的增益大小。
[0011] 本發明所述控制方法還包括S5 :在電壓畸變限流和直流電流偏差限流后設置啟 動控制過程，確定閾值a，當a大于反饋信號b時，VDDCFP控制器不工作，當a不大于反饋信 號b時，VDDCFP控制器工作。
[0012] 本發明所述控制方法還包括在所述增益過程后對電流1_進行幅值限制。
[0013] 本發明所述控制方法在步驟S4中，增益過程的優化算法為單純形法或者二分法。
[0014] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：實時監測逆變側三相電壓幅值，通過傅里 葉分解計算諧波畸變率，并取最大的諧波畸變率作為反饋信號，最后通過增益環節減小直 流電流的整定值，使得諧波對換相電壓時間面積的影響不足以導致換相失敗。同時，對輸出 電流進行了限幅，能夠有效防止諧波畸變率較高的暫態過程中電流整定值嚴重偏離。由于 系統穩態運行時諧波含量很少，VDDCFP控制器輸出也較小，不影響直流輸電系統的正常運 行。
【附圖說明】
[0015] 圖1是在高壓直流輸電系統中加入VDDCFP控制器后的結構示意圖。
[0016] 圖2是CIGRE直流輸電第一標準測試系統結構與參數。
[0017] 圖3是本發明中加入VDDCFP控制器后CIGRE直流輸電第一標準測試系統結構圖。
[0018] 圖4是采用本發明方法三次諧波注入后熄弧角響應圖。
[0019] 圖5是米用本發明方法二次諧波注入后直流電流響應圖。
[0020] 圖6是米用本發明方法二相短路故障媳弧角響應圖。
[0021] 圖7是采用本發明方法三相短路故障直流電流響應圖。
[0022] 圖中：MAX表示取三相電壓中最大的諧波畸變率作為反饋信號；0. 0表示VDDCFP 控制器不工作；K為增益過程；Ua、Ub、U。分別為三相電壓瞬時值；UDC為逆變側直流電壓；Rv 是復合電阻，用于確定VDC0L的啟動電壓是由直流線路上哪一點的直流電壓決定的； 為濾波環節；VDC0L具有關鍵意義的參數有四個，分別為最大直流電流IH、最小直流電流It、 高電壓門檻值UdP低電壓門檻值I;I_為直流電流整定值。
【具體實施方式】
[0023] 本發明的目的是提供一種能抑制諧波引起換相失敗的高壓直流系統控制方法，主 要是在直流輸電系統逆變側VDC0L后增加了考慮諧波畸變率的換相失敗限流預防控制器 VDDCFP。其原理是直流輸電系統換相過程所需的換相電壓時間面積是固定的（由直流電流 Id決定），諧波會導致電壓畸變，電壓畸變導致相應的換相時間增加，從而增大了換相重疊 角，減小了熄弧角，造成換相失敗，因此，在換流母線電壓諧波畸變率較高時，通過降低直流 電流，使得諧波對換相電壓時間面積的影響不足以導致換相失敗。
[0024] 在VDDCFP正常運行時，直流輸電系統監測到逆變側電壓UDe降低，進行限流作用， 限流值按照VDC0L整定值運行，不同的直流壓降對應著不同的運行電流，然后將限流后的 直流電流輸出到直流側，從而改變（一般是降低）整個系統的直流電流值，防止換相失 敗的發生。
[0025] 本發明控制方法由以下步驟實現：
[0026] 1)實時監測逆變側三相電壓幅值，通過傅里葉分解得到電壓瞬時值的各次諧波