本發(fā)明涉及柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種交流電網(wǎng)故障時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流抑制方法。

背景技術(shù)：

柔性直流輸電技術(shù)是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要組成部分。與傳統(tǒng)輸電方式相比，柔性直流輸電在孤島供電、城市配電網(wǎng)的增容改造、交流系統(tǒng)互聯(lián)、大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)等方面具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是改變大電網(wǎng)發(fā)展格局的戰(zhàn)略選擇。

基于全控器件的模塊化多電平換流器柔性直流輸電系統(tǒng)，采用上百個(gè)子模塊的級(jí)聯(lián)的方式，使其輸出電壓等級(jí)可以靈活配置，并且諧波含量低，與傳統(tǒng)的基于晶閘管換流器的高壓直流輸電系統(tǒng)相比，柔性直流輸電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的獨(dú)立控制，不存在換相失敗，還具有開(kāi)關(guān)損耗低、故障穿越能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，特別適用于大型風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)，例如遠(yuǎn)距離、大容量的海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)。

當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)所聯(lián)交流電網(wǎng)發(fā)生故障(如單相接地、相間短路以及三相對(duì)地短路等)時(shí)，要求柔性直流輸電系統(tǒng)能夠繼續(xù)運(yùn)行，不出現(xiàn)閉鎖停運(yùn)，降低對(duì)交流系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)保證自身設(shè)備安全，不出現(xiàn)器件過(guò)壓過(guò)流，實(shí)現(xiàn)故障穿越。

按照故障類(lèi)型可將交流電網(wǎng)發(fā)生的故障分為對(duì)稱(chēng)故障和不對(duì)稱(chēng)故障。其中，不對(duì)稱(chēng)故障將會(huì)產(chǎn)生負(fù)序分量，并在柔性直流輸電系統(tǒng)的交流側(cè)和直流側(cè)產(chǎn)生大量非特征諧波，導(dǎo)致電壓和電流發(fā)生畸變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到設(shè)備的安全運(yùn)行，因此需要抑制不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序分量帶來(lái)的不利影響。

現(xiàn)有抑制方法具體為，先提取交流電壓和交流電流的正、負(fù) 序分量，再將負(fù)序分量控制為零，從而抑制不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)負(fù)序分量帶來(lái)的不利影響。這種抑制方法雖然可以改善交流電壓和交流電流的波形質(zhì)量，降低諧波含量，但是，無(wú)論是對(duì)稱(chēng)故障，還是不對(duì)稱(chēng)故障，在故障開(kāi)始和故障結(jié)束這兩個(gè)時(shí)刻，電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，導(dǎo)致提取的交流電壓的正序分量和負(fù)序分量，以及交流電流的正序分量和負(fù)序分量均存在一定的延時(shí)，一旦延時(shí)超過(guò)一定范圍，就無(wú)法及時(shí)跟蹤電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，還會(huì)在控制系統(tǒng)的正序電流控制環(huán)路和負(fù)序電流控制環(huán)路中引入干擾，造成柔性直流輸電系統(tǒng)的閥側(cè)交流母線(xiàn)電流出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象，從而威脅到設(shè)備的安全運(yùn)行，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)閉鎖停運(yùn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種交流電網(wǎng)故障時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流抑制方法，其在交流電網(wǎng)故障的開(kāi)始時(shí)刻和故障結(jié)束時(shí)刻能夠有效地抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)導(dǎo)致的閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流現(xiàn)象。

解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種交流電網(wǎng)故障時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流抑制方法，包括如下步驟：

利用基于sogi的自適應(yīng)濾波器對(duì)換流變壓器原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓進(jìn)行處理，得到交流電壓的第一正序分量和第一負(fù)序分量；

利用帶阻濾波器對(duì)換流變壓器原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓進(jìn)行處理，得到交流電壓的第二正序分量和第二負(fù)序分量；

根據(jù)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)選取交流電壓的第一正序分量和第一負(fù)序分量，或者選取交流電壓的第二正序分量和第二負(fù)序分量；

將選取的交流電壓的正序分量和負(fù)序分量作用到控制系統(tǒng)的電流控制環(huán)路中。

優(yōu)選地，所述利用基于sogi的自適應(yīng)濾波器對(duì)換流變壓器 原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓進(jìn)行處理，得到交流電壓的第一正序分量和第一負(fù)序分量的步驟具體為：

檢測(cè)換流變壓器原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓va、vb和vc；

將得到的三相靜止坐標(biāo)系下的三相交流母線(xiàn)電壓va、vb和vc變換為兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ；

將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓vα與系統(tǒng)角頻率ω送入第一基于sogi的自適應(yīng)濾波器，得到交流電壓正交分量vα'和qvα，以及將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓vβ與系統(tǒng)角頻率ω送入第二基于sogi的自適應(yīng)濾波器，得到交流電壓正交分量vβ'和qvβ；

對(duì)交流電壓正交分量vα'、qvα、vβ'和qvβ進(jìn)行處理，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的正序分量vα^p、vβ^p和負(fù)序分量vαⁿ、vβⁿ；

將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的正序分量vα^p、vβ^p和負(fù)序分量vαⁿ、vβⁿ分別變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第一正序分量vd1^p、vq1^p和第一負(fù)序分量vd1ⁿ、vq1ⁿ。

優(yōu)選地，所述抑制方法還包括：

將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第一正序分量vq1^p送入鎖相環(huán)，得到系統(tǒng)角頻率ω，以及兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的正序分量vα^p、vβ^p變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第一正序分量vd1^p、vq1^p所需的角度θ、和兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的負(fù)序分量vαⁿ、vβⁿ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第一負(fù)序分量vd1ⁿ、vq1ⁿ所需的角度-θ。

優(yōu)選地，所述對(duì)交流電壓正交分量vα'、qvα、vβ'和qvβ進(jìn)行處理的步驟具體為：

通過(guò)下述公式(1)對(duì)交流電壓正交分量vα'、qvα、vβ'和qvβ進(jìn)行處理，

從而得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的正序分量vα^p、vβ^p和負(fù)序分量vαⁿ、vβⁿ。

優(yōu)選地，所述利用帶阻濾波器對(duì)換流變壓器原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓進(jìn)行處理，得到交流電壓的第二正序分量和第二負(fù)序分量的步驟具體為：

檢測(cè)換流變壓器原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓va、vb和vc；

將得到的三相靜止坐標(biāo)系下的三相交流母線(xiàn)電壓va、vb和vc變換為兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ；

將兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vd和vq；

將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓vd送入第一帶阻濾波器，以及將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓vq送入第二帶阻濾波器，分別得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第二正序分量vd2^p、vq2^p；

使兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓vd減去交流電壓的第二正序分量vd2^p，以及使兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓vq減去交流電壓的第二正序分量vq2^p，得到兩個(gè)差值，并使所述兩個(gè)差值依次經(jīng)過(guò)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系-兩相靜止坐標(biāo)系變換和兩相靜止坐標(biāo)系-兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第二負(fù)序分量vd2ⁿ、vq2ⁿ。

優(yōu)選地，所述抑制方法還包括：

將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第二正序分量vq2^p送入鎖相環(huán)，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vd和vq所需的角度θ，以及所述兩個(gè)差值依次經(jīng)過(guò)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系-兩相靜止坐標(biāo)系變換和兩相靜止坐標(biāo)系-兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換分別所需的角度θ和角度-θ。

可選地，所述抑制方法還包括：

將兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ送入鎖相環(huán)，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vd和vq所需的角度θ，以及所述兩個(gè)差值依次經(jīng)過(guò)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系-兩相靜止坐標(biāo)系變換和兩相靜止坐標(biāo)系-兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換分別所需的角度θ和角度-θ。

優(yōu)選地，所述第一帶阻濾波器和第二帶阻濾波器的阻帶頻率 均為100hz。

優(yōu)選地，所述根據(jù)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)選取交流電壓的第一正序分量和第一負(fù)序分量，或者選取交流電壓的第二正序分量和第二負(fù)序分量的步驟具體為：

判斷柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；

若該運(yùn)行狀態(tài)為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，則選取交流電壓的第一正序分量和第一負(fù)序分量；

若該運(yùn)行狀態(tài)為故障運(yùn)行狀態(tài)，則選取交流電壓的第二正序分量和第二負(fù)序分量。

有益效果：

本發(fā)明所述抑制方法在柔性直流輸電系統(tǒng)所聯(lián)交流電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，可以有效地抑制故障開(kāi)始時(shí)刻和故障結(jié)束時(shí)刻電網(wǎng)電壓波動(dòng)導(dǎo)致的閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流現(xiàn)象，從而保證設(shè)備的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)柔性直流輸電系統(tǒng)的故障穿越。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端柔性直流輸電系統(tǒng)拓?fù)鋱D；

圖2本發(fā)明實(shí)施例提供的交流電網(wǎng)故障時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流抑制方法的流程圖；

圖3為圖2中步驟s100的具體流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于sogi的方法提取交流電壓正、負(fù)序分量的示意圖；

圖5為圖4中基于sogi的自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6為圖2中步驟s200的具體流程圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于帶阻濾波器的方法提取交流電壓正、負(fù)序分量的示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的根據(jù)故障標(biāo)志選取交流電壓正、負(fù)序分量的示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的控制環(huán)路中電流內(nèi)環(huán)控制示意圖；

圖10a為模擬單相接地不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)電網(wǎng)電壓的波形圖；

圖10b為模擬單相接地不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)基于sogi的方法提取的電網(wǎng)電壓d軸正序分量vd^p_sogi的波形圖和基于帶阻濾波器的方法提取的電網(wǎng)電壓d軸正序分量vd^p_filter的波形圖；

圖11a為模擬三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障時(shí)電網(wǎng)電壓的波形圖；

圖11b為模擬三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障時(shí)基于sogi的方法提取的電網(wǎng)電壓d軸正序分量vd^p_sogi的波形圖和基于帶阻濾波器的方法提取的電網(wǎng)電壓d軸正序分量vd^p_filter的波形圖；

圖12a為圖1所示pcc1處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)故障起始時(shí)刻左右的電網(wǎng)電壓波形圖；

圖12b為圖1所示pcc1處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障期間采用現(xiàn)有抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；

圖12c為圖1所示pcc1處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障期間采用本發(fā)明實(shí)施例所述抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；

圖13a為圖1所示pcc1處發(fā)生三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障時(shí)故障起始時(shí)刻左右的電網(wǎng)電壓波形圖；

圖13b為圖1所示pcc1處發(fā)生三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障期間采用現(xiàn)有抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；

圖13c為圖1所示pcc1處發(fā)生三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障期間采用本發(fā)明實(shí)施例所述抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；

圖14a為圖1所示pcc2處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)故障結(jié)束時(shí)刻左右的電網(wǎng)電壓波形圖；

圖14b為圖1所示pcc2處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障期間采用現(xiàn)有抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；

圖14c為圖1所示pcc2處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障期間采用本發(fā)明實(shí)施例所述抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；

圖15a為圖1所示pcc2處發(fā)生三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障時(shí)故障結(jié)束時(shí)刻左右的電網(wǎng)電壓波形圖；

圖15b為圖1所示pcc2處發(fā)生三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障期間采用現(xiàn)有抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；以及

圖15c為圖1所示pcc2處發(fā)生三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障期間采用本發(fā)明實(shí)施例所述抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種交流電網(wǎng)故障時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流抑制方法，所述抑制方法應(yīng)用于柔性直流輸電系統(tǒng)中。

現(xiàn)有的柔性直流輸電系統(tǒng)可以分為單端柔性直流輸電系統(tǒng)、雙端柔性直流輸電系統(tǒng)以及多端(即三端以上)柔性直流輸電系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)施例以雙端柔性直流輸電系統(tǒng)為例進(jìn)行描述。

如圖1所示，雙端柔性直流輸電系統(tǒng)包括第一交流側(cè)、直流側(cè)和第二交流側(cè)。其中，第一交流側(cè)包括依次連接的交流系統(tǒng)等效電源us1、交流系統(tǒng)等值阻抗z1和換流變壓器t1；直流側(cè)包括兩個(gè)模塊化多電平換流器及與二者的直流端相連的直流母線(xiàn)3；第二交流側(cè)包括依次連接的交流系統(tǒng)等效電源us2、交流系統(tǒng)等值阻抗z2和換流變壓器t2。第一交流側(cè)的換流變壓器t1通過(guò)閥側(cè)交流母線(xiàn)1與一個(gè)模塊化多電平換流器的交流端相連，第二交流側(cè)的換流變壓器t2通過(guò)閥側(cè)交流母線(xiàn)2與另一個(gè)模塊化多電平換流器的交流端相連。圖1中pcc1指的是第一公共耦合點(diǎn)(pointofcommoncoupling，簡(jiǎn)稱(chēng)pcc)，pcc2指的是第二公共耦合點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例中，所述“閥側(cè)”指的是換流變壓器t1與一個(gè)模塊化多電平換流器的交流端之間的位置，以及換流變壓器t2與另一個(gè)模塊化多電平換流器的交流端之間的位置。

為了抑制交流系統(tǒng)故障(如單相接地、相間短路以及三相電壓跌落等)帶來(lái)的過(guò)壓過(guò)流問(wèn)題，需要對(duì)柔性直流輸電系統(tǒng)采用正序分量和負(fù)序分量控制算法，這涉及到交流系統(tǒng)三相電網(wǎng)電壓和電流的正、負(fù)序分量的提取。柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)可分為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)和故障運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可采用基于sogi(second-order generalizedintegrator，二階廣義積分器)的方法提取電網(wǎng)電壓和電流的正、負(fù)序分量，將提取的電網(wǎng)電壓和電流的正、負(fù)序分量作用到控制系統(tǒng)的電流控制環(huán)路中可以獲得較為穩(wěn)定的控制性能，然而，當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)處于故障運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，尤其是故障開(kāi)始和故障結(jié)束這兩個(gè)時(shí)刻，電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，如果仍然采用基于sogi的方法提取電網(wǎng)電壓和電流的正、負(fù)序分量，則提取的電網(wǎng)電壓和電流的正、負(fù)序分量存在較大延時(shí)，無(wú)法及時(shí)跟蹤電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，容易導(dǎo)致閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流。因此，本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用基于sogi的方法提取電網(wǎng)電壓和電流的正、負(fù)序分量，而當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)處于故障運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，則采用基于更加快速的帶阻濾波器的方法提取電網(wǎng)電壓的正、負(fù)序分量，從而抑制閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流現(xiàn)象。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的交流電網(wǎng)故障時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流抑制方法包括如下步驟s100至步驟s400：

s100.利用基于sogi的自適應(yīng)濾波器對(duì)換流變壓器原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓進(jìn)行處理，得到交流電壓的第一正序分量vd1^p、vq1^p和第一負(fù)序分量vd1ⁿ、vq1ⁿ。

如圖3、4所示，步驟s100具體包括如下步驟s101至s105：

s101.檢測(cè)換流變壓器t1或t2的原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓va、vb和vc。

s102.將得到的三相靜止坐標(biāo)系下的三相交流母線(xiàn)電壓va、vb和vc變換為兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ，即進(jìn)行一次abc/αβ變換。

s103.將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓vα與系統(tǒng)角頻率ω送入第一基于sogi的自適應(yīng)濾波器，得到交流電壓正交分量vα'和qvα，以及將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓vβ與系統(tǒng)角頻率ω送入第二基于sogi的自適應(yīng)濾波器，得到交流電壓正交分量vβ'和qvβ。

如圖5所示，將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓v(即vα或vβ) 與系統(tǒng)角頻率ω送入基于sogi的自適應(yīng)濾波器，提取出v'(即vα'或vβ')和qv(即qvα或qvβ)的過(guò)程如下：

初始時(shí)刻，令v'和qv均為零，首先計(jì)算v與v'的差值，記為δv，使該差值δv乘以比例系數(shù)k(k值一般取)，得到δvk，再使δvk與qv的差值乘以ω，得到乘積((δvk-qv)*ω)，并對(duì)該乘積進(jìn)行積分運(yùn)算，即可得到v'，而對(duì)v'與ω的乘積再進(jìn)行積分運(yùn)算，即可得到qv，上述過(guò)程是一個(gè)迭代過(guò)程，輸出量v'和qv最終會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，并趨于某個(gè)定值。將vα和vβ分別替換上述過(guò)程中的v，即可分別得到交流電壓正交分量vα'、qvα和vβ'、qvβ。

s104.對(duì)交流電壓正交分量vα'、qvα、vβ'和qvβ進(jìn)行處理，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的正序分量vα^p、vβ^p和負(fù)序分量vαⁿ、vβⁿ。

其中，對(duì)交流電壓正交分量vα'、qvα、vβ'和qvβ進(jìn)行處理具體為：

通過(guò)下述公式(1)對(duì)交流電壓正交分量vα'、qvα、vβ'和qvβ進(jìn)行處理，

從而得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的正序分量vα^p、vβ^p和負(fù)序分量vαⁿ、vβⁿ。

下面結(jié)合圖4詳細(xì)描述上述處理過(guò)程。

如圖4所示，令vα'減去qvβ，其差值再乘以0.5，可以得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓正序分量vα^p；令qvα加上vβ'，其和再乘以0.5，可以得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓正序分量vβ^p；令vβ'減去qvα與vβ'的和，得到-qvα，而-qvα再乘以0.5，可以得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓負(fù)序分量vβⁿ；令qvβ加上vα'與qvβ的差值，得到vα'，而vα'再乘以0.5，可以得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓負(fù)序分量vαⁿ。前述處理過(guò)程采用矩陣形式來(lái)表達(dá)，就可以整理成上述式(1)的形式。

s105.將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的正序分量vα^p、vβ^p變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第一正序分量vd1^p、vq1^p，即進(jìn)行一次αβ/dq變換；以及將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的負(fù)序分量vαⁿ、vβⁿ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第一負(fù)序分量vd1ⁿ、vq1ⁿ，即進(jìn)行一次αβ/dq變換。

上述步驟s103中所需的系統(tǒng)角頻率ω，以及上述步驟s105中兩次αβ/dq變換分別所需的角度θ和角度-θ可通過(guò)如下方式獲得：

將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第一正序分量vq1^p送入鎖相環(huán)pll，得到上述步驟s103中所需的系統(tǒng)角頻率ω，以及上述步驟s105中兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的正序分量vα^p、vβ^p變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第一正序分量vd1^p、vq1^p所需的角度θ、和兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓的負(fù)序分量vαⁿ、vβⁿ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第一負(fù)序分量vd1ⁿ、vq1ⁿ所需的角度-θ。

s200.利用帶阻濾波器對(duì)換流變壓器原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓進(jìn)行處理，得到交流電壓的第二正序分量vd2^p、vq2^p和第二負(fù)序分量vd2ⁿ、vq2ⁿ。

如圖6、7所示，步驟s200具體包括如下步驟s201至s205：

s201.檢測(cè)換流變壓器t1或t2的原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電壓va、vb和vc。

s202.將得到的三相靜止坐標(biāo)系下的三相交流母線(xiàn)電壓va、vb和vc變換為兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ，即進(jìn)行一次abc/αβ變換。

s203.將兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vd和vq，即進(jìn)行一次αβ/dq變換。

s204.將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓vd送入第一帶阻濾波器，以及將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓vq送入第二帶阻濾波器，分別得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第二正序分量vd2^p、vq2^p。

本發(fā)明實(shí)施例中，優(yōu)選地，第一帶阻濾波器和第二帶阻濾波器的阻帶頻率均為100hz。

s205.使兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓vd減去交流電壓的第二正序分量vd2^p，以及使兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓vq減去交流電壓的第二正序分量vq2^p，得到兩個(gè)差值，并使所述兩個(gè)差值依次經(jīng)過(guò)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系-兩相靜止坐標(biāo)系變換(即dq/αβ變換)和兩相靜止坐標(biāo)系-兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換(即αβ/dq變換)，換言之，使所述兩個(gè)差值依次經(jīng)過(guò)dq/αβ變換和αβ/dq變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第二負(fù)序分量vd2ⁿ、vq2ⁿ。

上述步驟s203中αβ/dq變換所需的角度θ，以及上述步驟s205中dq/αβ變換所需的角度θ、αβ/dq變換所需的角度-θ可通過(guò)如下幾種方式獲得：

第一種方式為：將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電壓的第二正序分量vq2^p送入鎖相環(huán)，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vd和vq所需的角度θ，以及所述兩個(gè)差值依次經(jīng)過(guò)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系-兩相靜止坐標(biāo)系變換和兩相靜止坐標(biāo)系-兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換分別所需的角度θ和角度-θ。

第二種方式為：將兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ送入鎖相環(huán)，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vα和vβ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩相交流電壓vd和vq所需的角度θ，以及所述兩個(gè)差值依次經(jīng)過(guò)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系-兩相靜止坐標(biāo)系變換和兩相靜止坐標(biāo)系-兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換分別所需的角度θ和角度-θ。

需要說(shuō)明的是，上述步驟100和步驟200的順序可以互換，或者上述步驟100和步驟200可同時(shí)進(jìn)行，本發(fā)明對(duì)此不做限定。

s300.根據(jù)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)選取交流電壓的第一正序分量vd1^p、vq1^p和第一負(fù)序分量vd1ⁿ、vq1ⁿ，或者選取交流電壓的第二正序分量vd2^p、vq2^p和第二負(fù)序分量vd2ⁿ、vq2ⁿ。

如圖8所示，步驟s300具體為：

判斷柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；

若該運(yùn)行狀態(tài)為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)(即故障標(biāo)志為0時(shí))，則選取交流電壓的第一正序分量vd1^p、vq1^p和第一負(fù)序分量vd1ⁿ、vq1ⁿ；

若該運(yùn)行狀態(tài)為故障運(yùn)行狀態(tài)(即故障標(biāo)志為1時(shí))，則選取交流電壓的第二正序分量vd2^p、vq2^p和第二負(fù)序分量vd2ⁿ、vq2ⁿ。

s400.如圖9所示，將選取的交流電壓的正序分量vd^p、vq^p和負(fù)序分量vdⁿ、vqⁿ作用到控制系統(tǒng)的控制環(huán)路(包括正序電流控制環(huán)路和負(fù)序電流控制環(huán)路)中，從而有效地抑制故障開(kāi)始時(shí)刻和故障結(jié)束時(shí)刻電網(wǎng)電壓波動(dòng)導(dǎo)致的閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流現(xiàn)象，保證設(shè)備的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)柔性直流輸電系統(tǒng)的故障穿越。

需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例中的角度θ指的是交流母線(xiàn)電壓va的相位角。

圖9中的交流電流的正序分量id^p、iq^p和負(fù)序分量idⁿ、iqⁿ可采用與上述步驟s100類(lèi)似的方法得出，具體可以為：

s301.檢測(cè)換流變壓器t1或t2的原邊或副邊的三相交流母線(xiàn)電流ia、ib和ic。

s302.將得到的三相靜止坐標(biāo)系下的三相交流母線(xiàn)電流ia、ib和ic變換為兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相交流電流iα和iβ，即進(jìn)行一次abc/αβ變換。

s303.將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流iα與系統(tǒng)角頻率ω送入第一基于sogi的自適應(yīng)濾波器，得到交流電流正交分量iα'和qiα，以及將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流iβ與系統(tǒng)角頻率ω送入第二基于sogi的自適應(yīng)濾波器，得到交流電流正交分量iβ'和qiβ。

將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流i(即iα或iβ)與系統(tǒng)角頻率ω送入基于sogi的自適應(yīng)濾波器，提取出i'(即iα'或iβ')和qi(即qiα或qiβ)的過(guò)程如下：

初始時(shí)刻，令i'和qi均為零，首先計(jì)算i與i'的差值，記為δi，使該差值δi乘以比例系數(shù)k(k值一般取)，得到δik，再使δik與qi的差值乘以ω，得到乘積((δik-qi)*ω)，并對(duì)該乘積進(jìn)行積分運(yùn)算，即可得到i'，而對(duì)i'與ω的乘積再進(jìn)行積分運(yùn)算，即可得到qi，上述過(guò)程是一個(gè)迭代過(guò)程，輸出量i'和qi最終會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，并趨于某個(gè)定值。將iα和iβ分別替換上述過(guò)程中的i，即可分別得到交流電流正交分量iα'、qiα和iβ'、qiβ。

s304.對(duì)交流電流正交分量iα'、qiα、iβ'和qiβ進(jìn)行處理，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流的正序分量iα^p、iβ^p和負(fù)序分量iαⁿ、iβⁿ。

其中，對(duì)交流電流正交分量iα'、qiα、iβ'和qiβ進(jìn)行處理具體為：

通過(guò)下述公式(2)對(duì)交流電流正交分量iα'、qiα、iβ'和qiβ進(jìn)行處理，

從而得到兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流的正序分量iα^p、iβ^p和負(fù)序分量iαⁿ、iβⁿ。

s305.將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流的正序分量iα^p、iβ^p變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電流的第一正序分量id1^p、iq1^p，即進(jìn)行一次αβ/dq變換；以及將兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流的負(fù)序分量iαⁿ、iβⁿ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電流的第一負(fù)序分量id1ⁿ、iq1ⁿ，即進(jìn)行一次αβ/dq變換。

上述步驟s303中所需的系統(tǒng)角頻率ω，以及上述步驟s305中兩次αβ/dq變換分別所需的角度θ′和角度-θ′可通過(guò)如下方式獲得：

將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電流的第一正序分量iq1^p送入鎖相環(huán)pll，得到上述步驟s103中所需的系統(tǒng)角頻率ω，以及上述步驟s105中兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流的正序分量iα^p、iβ^p變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電流的第一正序分量id1^p、iq1^p所需的角度θ′、和兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流的負(fù)序分量iαⁿ、iβⁿ變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流電流的第一負(fù)序分量id1ⁿ、iq1ⁿ所需的角度-θ′。

需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例中的角度θ′指的是交流母線(xiàn)電流ia的相位角。

下面結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例加以描述。

圖10a為模擬單相接地不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)電網(wǎng)電壓的波形圖，圖10b為模擬單相接地不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)基于sogi的方法提取的電網(wǎng) 電壓d軸正序分量vd^p_sogi的波形圖和基于帶阻濾波器的方法提取的電網(wǎng)電壓d軸正序分量vd^p_filter的波形圖；圖11a為模擬三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障時(shí)電網(wǎng)電壓的波形圖，圖11b為模擬三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障時(shí)基于sogi的方法提取的電網(wǎng)電壓d軸正序分量vd^p_sogi的波形圖和基于帶阻濾波器的方法提取的電網(wǎng)電壓d軸正序分量vd^p_filter的波形圖。從圖10a、圖10b、圖11a和圖11b中可以看出，當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)處于單相接地不對(duì)稱(chēng)故障或三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，此時(shí)vd^p_filter的響應(yīng)速度(即下降速度)要比vd^p_sogi的響應(yīng)速度快，但是相比于vd^p_filter，vd^p_sogi幾乎沒(méi)有波動(dòng)，過(guò)渡平滑。因此，當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用基于sogi的方法(即上述步驟100)可以使運(yùn)行過(guò)程更加平滑穩(wěn)定，但是，當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)處于故障運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用基于帶阻濾波器的方法(即上述步驟200)可以更加快速的響應(yīng)電網(wǎng)電壓的變化，及時(shí)跟蹤電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，避免閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流。

圖1所示雙端柔性直流輸電系統(tǒng)中，每端額定容量為50mw，額定直流電壓為±33kv。分別模擬兩端交流系統(tǒng)發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障、三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障，得出圖12a至圖15c所示的波形圖。其中，故障起始時(shí)刻為5.0s，故障結(jié)束時(shí)刻為5.625s，故障持續(xù)時(shí)間為0.625s。

具體地，圖12a為圖1所示pcc1處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)故障起始時(shí)刻左右的電網(wǎng)電壓波形圖，圖12b為圖1所示pcc1處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障期間采用現(xiàn)有抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖，圖12c為圖1所示pcc1處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障期間采用本發(fā)明實(shí)施例所述抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；圖13a為圖1所示pcc1處發(fā)生三相電壓跌落(跌落至20％)對(duì)稱(chēng)故障時(shí)故障起始時(shí)刻左右的電網(wǎng)電壓波形圖，圖13b為圖1所示pcc1處發(fā)生三相電壓跌落(跌落至20％)對(duì)稱(chēng)故障期間采用現(xiàn)有抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖，圖13c 為圖1所示pcc1處發(fā)生三相電壓跌落(跌落至20％)對(duì)稱(chēng)故障期間采用本發(fā)明實(shí)施例所述抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；圖14a為圖1所示pcc2處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)故障結(jié)束時(shí)刻左右的電網(wǎng)電壓波形圖，圖14b為圖1所示pcc2處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障期間采用現(xiàn)有抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖，圖14c為圖1所示pcc2處發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障期間采用本發(fā)明實(shí)施例所述抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖；圖15a為圖1所示pcc2處發(fā)生三相電壓跌落(跌落至20％)對(duì)稱(chēng)故障時(shí)故障結(jié)束時(shí)刻左右的電網(wǎng)電壓波形圖，圖15b為圖1所示pcc2處發(fā)生三相電壓跌落(跌落至20％)對(duì)稱(chēng)故障期間采用現(xiàn)有抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖，圖15c為圖1所示pcc2處發(fā)生三相電壓跌落(跌落至20％)對(duì)稱(chēng)故障期間采用本發(fā)明實(shí)施例所述抑制方法時(shí)閥側(cè)交流母線(xiàn)電流波形圖。上述圖12b、圖12c、圖13b、圖13c、圖14b、圖14c、圖15b和圖15c中上、下兩條虛線(xiàn)表示臨界值。從圖12a至圖15c中可以看出，不論是圖1所示pcc1處還是pcc2處，無(wú)論發(fā)生單相接地不對(duì)稱(chēng)故障還是發(fā)生三相電壓跌落對(duì)稱(chēng)故障，在故障的起始時(shí)刻或者故障的結(jié)束時(shí)刻采用現(xiàn)有抑制方法都會(huì)導(dǎo)致閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流(詳見(jiàn)圖12b、圖13b、圖14b和圖15b)，但是在故障的起始時(shí)刻或者故障的結(jié)束時(shí)刻采用本發(fā)明實(shí)施例所述抑制方法則有效地抑制閥側(cè)交流母線(xiàn)電流過(guò)流現(xiàn)象(詳見(jiàn)圖12c、圖13c、圖14c和圖15c)。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。