本發(fā)明涉及輸配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法和裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)高壓直流輸電(英文全稱：Line Commutated Converter High Voltage Direct Current，簡稱：LCC-HVDC)以其技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的獨(dú)特優(yōu)勢，在遠(yuǎn)距離、大容量輸電和全國聯(lián)網(wǎng)兩個方面對我國電力工業(yè)的發(fā)展起到十分重要的作用。然而LCC-HVDC采用無自關(guān)斷能力的普通晶閘管作為換流元件，需要一定強(qiáng)度的交流系統(tǒng)提供換相電壓，交流系統(tǒng)故障導(dǎo)致的電壓跌落、相角偏移等都易引起換相失敗和連續(xù)換相失敗的發(fā)生，這造成直流功率大量損失。隨著直流輸電工程的大量建設(shè)，由某一直流系統(tǒng)換相失敗引發(fā)的多條直流系統(tǒng)級聯(lián)換相失敗將對電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

在實(shí)際的應(yīng)用中，影響換相失敗的因素很多，其中換相電壓幅值、換相過零點(diǎn)偏移和直流電流激增都是導(dǎo)致?lián)Q相失敗發(fā)生的關(guān)鍵因素，在交流系統(tǒng)發(fā)生故障期間，交流母線電壓的畸變、逆變側(cè)直流電壓的降低、直流電流激增使得系統(tǒng)換相面積需求急劇增加，使得傳統(tǒng)高壓直流輸電的觸發(fā)角控制輸出已不滿足換相需求，換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)較高。

由上述可知，現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)高壓直流輸電交流系統(tǒng)故障時觸發(fā)角控制輸出不滿足換相需求，換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法和裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)高壓直流輸電交流系統(tǒng)故障時觸發(fā)角控制輸出不滿足換相需求，換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)較高的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面、本發(fā)明的實(shí)施例提供一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法，包括：

檢測逆變站是否發(fā)生交流故障；

當(dāng)檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，對整流站的觸發(fā)角進(jìn)行修正，改變整流站的晶閘管的觸發(fā)時間；

獲取逆變站的換相電壓過零點(diǎn)偏移量和換相電壓幅值變化量；

根據(jù)換相電壓和換相電壓過零點(diǎn)偏移量計(jì)算逆變站的關(guān)斷角調(diào)整值，調(diào)整逆變站的定關(guān)斷角的整定值。

優(yōu)選的，獲取換相電壓幅值變化量，包括：

獲取逆變站的額定換相電壓和逆變站當(dāng)前運(yùn)行的換相電壓；

計(jì)算逆變站當(dāng)前運(yùn)行的換相電壓和額定換相電壓的差值，得到逆變站的換相電壓幅值變化量。

優(yōu)選的，當(dāng)檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，對整流站的觸發(fā)角進(jìn)行修正，改變整流站的晶閘管的觸發(fā)時間，包括：

獲取整流站的預(yù)設(shè)觸發(fā)角以及整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角，其中預(yù)設(shè)觸發(fā)角為大于0的角度；

當(dāng)檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，根據(jù)修正后的觸發(fā)角滯后觸發(fā)整流站的晶閘管，其中修正后的觸發(fā)角等于整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角疊加預(yù)設(shè)觸發(fā)角。

第二方面、本發(fā)明的實(shí)施例提供一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化裝置，包括：

故障檢測單元，用于檢測逆變站是否發(fā)生交流故障；

控制單元，用于當(dāng)故障檢測單元檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，控制單元對整流站的觸發(fā)角進(jìn)行修正，改變整流站的晶閘管的觸發(fā)時間；

數(shù)據(jù)獲取單元，獲取逆變站的換相電壓過零點(diǎn)偏移量和換相電壓；

處理單元，用于根據(jù)數(shù)據(jù)獲取單元獲取的換相電壓和換相電壓過零點(diǎn)偏移量計(jì)算逆變站的關(guān)斷角調(diào)整值，調(diào)整逆變站的定關(guān)斷角的整定值。

優(yōu)選的，

數(shù)據(jù)獲取單元，還用于獲取逆變站的額定換相電壓和逆變站當(dāng)前運(yùn)行的換相電壓；

數(shù)據(jù)獲取單元，具體用于計(jì)算逆變站當(dāng)前運(yùn)行的換相電壓和額定換相電壓的差值，得到逆變站的換相電壓幅值變化量。

優(yōu)選的，

數(shù)據(jù)獲取單元，還用于獲取整流站的預(yù)設(shè)觸發(fā)角以及整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角，其中預(yù)設(shè)觸發(fā)角為大于0的角度；

控制單元，具體用于當(dāng)故障檢測單元檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，控制單元根據(jù)修正后的觸發(fā)角滯后觸發(fā)整流站的晶閘管，其中修正后的觸發(fā)角等于整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角疊加預(yù)設(shè)觸發(fā)角。

本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法和裝置，當(dāng)逆變站發(fā)生交流故障時，通過調(diào)節(jié)逆變站的關(guān)斷角和整流站的觸發(fā)角，為高壓直流輸電系統(tǒng)提供更加充裕的換相時間，提高了系統(tǒng)故障恢復(fù)能力，降低了高壓直流輸電系統(tǒng)因交流系統(tǒng)故障而導(dǎo)致?lián)Q相失敗發(fā)生的概率；從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)高壓直流輸電交流系統(tǒng)故障時觸發(fā)角控制輸出不滿足換相需求，換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)較高的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法的另一種流程圖；

圖3為實(shí)際應(yīng)用中逆變側(cè)關(guān)斷角整定值動態(tài)調(diào)整控制框圖；

圖4為實(shí)際應(yīng)用中整流側(cè)觸發(fā)角滯后觸發(fā)控制框圖；

圖5為本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化裝置-10；

故障檢測單元-101；

控制單元-102；

數(shù)據(jù)獲取單元-103；

處理單元-104。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一、本發(fā)明的實(shí)施例提供一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法，如圖1所示包括：

S101、檢測逆變站是否發(fā)生交流故障。

S102、當(dāng)檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，對整流站的觸發(fā)角進(jìn)行修正，改變整流站的晶閘管的觸發(fā)時間。

獲取逆變站的換相電壓過零點(diǎn)偏移量和換相電壓幅值變化量，根據(jù)換相電壓和換相電壓過零點(diǎn)偏移量計(jì)算逆變站的關(guān)斷角調(diào)整值，調(diào)整逆變站的定關(guān)斷角的整定值。

需要說明的是，在實(shí)際的應(yīng)用中經(jīng)過計(jì)算得出關(guān)斷角整定值作為輸出，疊加到逆變站定關(guān)斷角的整定值中，從而對關(guān)斷角整定值進(jìn)行調(diào)整；其次，動態(tài)調(diào)整逆變站的定關(guān)斷角的整定值，使得故障期間通過調(diào)整觸發(fā)角增大高壓直流輸電系統(tǒng)的換相裕度，為系統(tǒng)提供更大的換相時間，從而降低了換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法，當(dāng)逆變站發(fā)生交流故障時，通過調(diào)節(jié)逆變站的關(guān)斷角和整流站的觸發(fā)角，為高壓直流輸電系統(tǒng)提供更加充裕的換相時間，提高了系統(tǒng)故障恢復(fù)能力，降低了高壓直流輸電系統(tǒng)因交流系統(tǒng)故障而導(dǎo)致?lián)Q相失敗發(fā)生的概率；從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)高壓直流輸電交流系統(tǒng)故障時觸發(fā)角控制輸出不滿足換相需求，換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)較高的問題。

實(shí)施例二、本發(fā)明的實(shí)施例提供一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法，如圖2所示包括：

S1010、檢測逆變站是否發(fā)生交流故障。

需要說明的是，在實(shí)際的應(yīng)用中判斷逆變站是否發(fā)生交流故障采用的方法是電壓正余弦分量檢測方法；其中，當(dāng)逆變站沒有發(fā)生交流故障時，整流站按照預(yù)設(shè)參數(shù)運(yùn)行，逆變站始終調(diào)節(jié)定關(guān)斷角的整定值。

優(yōu)選的，S102、當(dāng)檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，對整流站的觸發(fā)角進(jìn)行修正，改變整流站的晶閘管的觸發(fā)時間；獲取逆變站的換相電壓過零點(diǎn)偏移量和換相電壓幅值變化量，根據(jù)換相電壓和換相電壓過零點(diǎn)偏移量計(jì)算逆變站的關(guān)斷角調(diào)整值，調(diào)整逆變站的定關(guān)斷角的整定值，具體包括如下步驟：S1020、S1021、S1022、S1023、S1024、S1025。

S1020、當(dāng)檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，根據(jù)修正后的觸發(fā)角滯后觸發(fā)整流站的晶閘管，其中修正后的觸發(fā)角等于整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角疊加預(yù)設(shè)觸發(fā)角。

需要說明的是，在實(shí)際的應(yīng)用中，需要實(shí)時監(jiān)測換相電壓幅值變化及過零點(diǎn)偏移情況，從而動態(tài)地調(diào)整逆變站關(guān)斷角整定值；整流站只有在檢測到交流系統(tǒng)故障時，才調(diào)整觸發(fā)角；即，當(dāng)逆變站穩(wěn)定時，整流站不對觸發(fā)角進(jìn)行調(diào)整。

S1021、獲取逆變站的換相電壓過零點(diǎn)偏移量。

S1022、獲取逆變站的額定換相電壓和逆變站當(dāng)前運(yùn)行的換相電壓。

S1023、獲取整流站的預(yù)設(shè)觸發(fā)角以及整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角，其中預(yù)設(shè)觸發(fā)角為大于0的角度。

S1024、計(jì)算逆變站當(dāng)前運(yùn)行的換相電壓和額定換相電壓的差值，得到逆變站的換相電壓幅值變化量。

S1025、根據(jù)換相電壓和換相電壓過零點(diǎn)偏移量計(jì)算逆變站的關(guān)斷角調(diào)整值，調(diào)整逆變站的定關(guān)斷角的整定值。

需要說明的是，在實(shí)際的應(yīng)用中當(dāng)檢測到逆變站交流母線電壓降低導(dǎo)致逆變站直流電壓降低時，對整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角疊加預(yù)設(shè)觸發(fā)角，增大整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角，從而減小整流側(cè)直流電壓，從整體上限制直流電流的上升幅值；其次，調(diào)整整流站的觸發(fā)角，是通過限制整流站的直流電壓值，降低整流站的直流電流降低系統(tǒng)換相面積需求，從而降低了換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

為了說明本發(fā)明的實(shí)施例提供的高壓直流輸電換相的控制方法在實(shí)際應(yīng)用中的具體實(shí)現(xiàn)方法，如圖3和圖4所示，示例性的給出如下技術(shù)方案：

其中，關(guān)斷角γ的計(jì)算公式如式(1)所示：

其中，γ_ref為關(guān)斷角整定值，U_N為額定換相電壓有效值，U為換相電壓實(shí)測值，γ_N為關(guān)斷角，為換相電壓過零點(diǎn)偏移量。

換相電壓過零點(diǎn)偏移量的計(jì)算公式如式(2)所示：

其中，為過零點(diǎn)偏移量，ΔU為換相電壓跌落值。

在實(shí)際的應(yīng)用中，逆變站將換相電壓幅值變化和換相電壓過零點(diǎn)偏移作為輸入量，動態(tài)調(diào)節(jié)逆變站關(guān)斷角整定值；同時，整流站附加一種滯后觸發(fā)控制，即在檢測到逆變站交流母線電壓降低導(dǎo)致逆變站直流電壓降低時，人為增大整流站觸發(fā)角，減小整流站直流電壓，從而整體上限制直流電流的上升幅值，本發(fā)明的實(shí)施例提供的高壓直流輸電換相的控制方法與傳統(tǒng)直流輸電基本控制策略相互配合。

對于逆變站，根據(jù)公式(1)、(2)實(shí)時計(jì)算所得γ_ref可實(shí)現(xiàn)關(guān)斷角整定值的動態(tài)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)級控制框圖如圖3所示，在已知直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)換相電壓、額定關(guān)斷角的情況下，根據(jù)換相電壓幅值和相角的動態(tài)變化計(jì)算出對應(yīng)的關(guān)斷角整定值。在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，電壓幅值變化和過零點(diǎn)偏移均為0，此時關(guān)斷角整定值不需要調(diào)節(jié)；而當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生故障時，電壓幅值變化和過零點(diǎn)偏移均變化，得到新的關(guān)斷角整定值，作用到控制系統(tǒng)中，改善系統(tǒng)故障期間的運(yùn)行特性。

對于整流站，附加控制框圖如圖4所示，其中，I_dref表示直流電流整定值，I_d表示測量值，比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)(英文全稱：proportional integral controller，簡稱：PI控制器)，α_Id表示整流側(cè)觸發(fā)角，α′_Id表示整流側(cè)觸發(fā)角修正值，電流偏差控制器(英文全稱：Current Error Controller，簡稱CEC)。

是在定電流控制的基礎(chǔ)上，對其輸出的觸發(fā)角進(jìn)行修正。當(dāng)交流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，觸發(fā)角修正量為0，優(yōu)化控制不起作用；當(dāng)檢測到交流系統(tǒng)發(fā)生故障時，給予觸發(fā)角一定的正修正量Δα，其作用效果為滯后觸發(fā)角整流側(cè)晶閘管，降低整流側(cè)直流電壓值，使得直流線路電流值得到限制，降低系統(tǒng)換相面積需求，提高系統(tǒng)的換相能力。

本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化方法，當(dāng)逆變站發(fā)生交流故障時，通過調(diào)節(jié)逆變站的關(guān)斷角和整流站的觸發(fā)角，為高壓直流輸電系統(tǒng)提供更加充裕的換相時間，提高了系統(tǒng)故障恢復(fù)能力，降低了高壓直流輸電系統(tǒng)因交流系統(tǒng)故障而導(dǎo)致?lián)Q相失敗發(fā)生的概率；從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)高壓直流輸電交流系統(tǒng)故障時觸發(fā)角控制輸出不滿足換相需求，換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)較高的問題。

實(shí)施例三、本發(fā)明的實(shí)施例提供一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化裝置10，如圖5所示包括：

故障檢測單元101，用于檢測逆變站是否發(fā)生交流故障。

控制單元102，用于當(dāng)故障檢測單元101檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，控制單元102對整流站的觸發(fā)角進(jìn)行修正，改變整流站的晶閘管的觸發(fā)時間。

數(shù)據(jù)獲取單元103，獲取逆變站的換相電壓過零點(diǎn)偏移量和換相電壓。

處理單元104，用于根據(jù)數(shù)據(jù)獲取單元103獲取的換相電壓和換相電壓過零點(diǎn)偏移量計(jì)算逆變站的關(guān)斷角調(diào)整值，調(diào)整逆變站的定關(guān)斷角的整定值。

本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化裝置，當(dāng)逆變站發(fā)生交流故障時，通過處理單元調(diào)節(jié)逆變站的關(guān)斷角，控制單元調(diào)節(jié)整流站的觸發(fā)角，為高壓直流輸電系統(tǒng)提供更加充裕的換相時間，提高了系統(tǒng)故障恢復(fù)能力，降低了高壓直流輸電系統(tǒng)因交流系統(tǒng)故障而導(dǎo)致?lián)Q相失敗發(fā)生的概率；從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)高壓直流輸電交流系統(tǒng)故障時觸發(fā)角控制輸出不滿足換相需求，換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)較高的問題。

實(shí)施例四、本發(fā)明的實(shí)施例提供一種抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化裝置10，如圖5所示包括：

故障檢測單元101，用于檢測逆變站是否發(fā)生交流故障。

控制單元102，用于當(dāng)故障檢測單元101檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，控制單元102根據(jù)修正后的觸發(fā)角滯后觸發(fā)整流站的晶閘管，其中修正后的觸發(fā)角等于整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角疊加預(yù)設(shè)觸發(fā)角。

數(shù)據(jù)獲取單元103，獲取逆變站的換相電壓過零點(diǎn)偏移量和換相電壓。

處理單元104，用于根據(jù)數(shù)據(jù)獲取單元103獲取的換相電壓和換相電壓過零點(diǎn)偏移量計(jì)算逆變站的關(guān)斷角調(diào)整值，調(diào)整逆變站的定關(guān)斷角的整定值。

優(yōu)選的，

數(shù)據(jù)獲取單元103，還用于獲取逆變站的額定換相電壓和逆變站當(dāng)前運(yùn)行的換相電壓。

數(shù)據(jù)獲取單元103，具體用于計(jì)算逆變站當(dāng)前運(yùn)行的換相電壓和額定換相電壓的差值，得到逆變站的換相電壓幅值變化量。

優(yōu)選的，

數(shù)據(jù)獲取單元103，還用于獲取整流站的預(yù)設(shè)觸發(fā)角以及整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角，其中預(yù)設(shè)觸發(fā)角為大于0的角度。

控制單元102，具體用于當(dāng)故障檢測單元101檢測到逆變站發(fā)生交流故障時，控制單元102對整流站當(dāng)前運(yùn)行的觸發(fā)角疊加預(yù)設(shè)觸發(fā)角，滯后觸發(fā)整流站的晶閘管。

本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制高壓直流輸電換相失敗的控制優(yōu)化裝置，當(dāng)逆變站發(fā)生交流故障時，通過處理單元調(diào)節(jié)逆變站的關(guān)斷角，控制單元調(diào)節(jié)整流站的觸發(fā)角，為高壓直流輸電系統(tǒng)提供更加充裕的換相時間，提高了系統(tǒng)故障恢復(fù)能力，降低了高壓直流輸電系統(tǒng)因交流系統(tǒng)故障而導(dǎo)致?lián)Q相失敗發(fā)生的概率；從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)高壓直流輸電交流系統(tǒng)故障時觸發(fā)角控制輸出不滿足換相需求，換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)較高的問題。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。