一種直流輸電系統(tǒng)的正向斜率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種直流輸電系統(tǒng)的控制方法，具體涉及一種直流輸電系統(tǒng)的正向斜 率控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 實(shí)際工程中，直流輸電系統(tǒng)等效電路如圖1所示，往往采用整流側(cè)平波電抗器（記 作Ld)出口處電壓（記作Ud)，電流（記作Id)表示系統(tǒng)運(yùn)行特性。圖中表示整流側(cè)理 想空載電壓；t表示整流側(cè)比換相壓降；UdW表示逆變側(cè)側(cè)理想空載電壓；屯1表示逆變側(cè) 比換相壓降；R表示直流線路電阻；L表示直流線路電感；C表示直流線路電容。
[0003] 額定工況下，整流側(cè)運(yùn)行于定電流控制，逆變側(cè)運(yùn)行于定最小關(guān)斷角（記作YO) 控制。逆變側(cè)控制方式在定關(guān)斷角控制和定電流控制過(guò)渡部分，設(shè)置一段過(guò)渡性控制方式， 在系統(tǒng)U-I特性曲線中呈現(xiàn)為正斜率的直線，稱為正向斜率控制。經(jīng)常在逆變器的定電流 控制和定最小關(guān)斷角控制之間引入一個(gè)斜率為正的特性，如圖2所示，避免直流電流在兩 個(gè)定值之間來(lái)回振蕩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種直流輸電系統(tǒng)的正向斜率控制方法，該方法提出了正向斜率控制 的實(shí)現(xiàn)方法，建立了直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行參量與正向斜率控制特征參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，分 析了影響正向斜率控制效果的關(guān)鍵因素，研究了正向斜率控制在不同控制參量之下，系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)運(yùn)行性能的優(yōu)劣，提出了根據(jù)系統(tǒng)要求配置正向斜率控制的方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明提供一種直流輸電系統(tǒng)的正向斜率控制方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法 包括下述步驟：
[0007](1)確定正向斜率控制與直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行參量的函數(shù)關(guān)系；
[0008] 似確定正向斜率曲線的斜率；
[0009] (3)分析正向斜率曲線的斜率對(duì)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響；
[0010] (4)對(duì)正向斜率曲線控制進(jìn)行優(yōu)化。
[0011] 進(jìn)一步地，所述步驟（1)中，所述步驟（1)中，正向斜率控制與直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行 參量的函數(shù)關(guān)系包括用逆變側(cè)參數(shù)（1)表示的直流輸電系統(tǒng)伏安關(guān)系：
[0012] Ud=UdOiCOSY-Id(屯1_時(shí) 1);
[0013] 式中，Y為系統(tǒng)關(guān)斷角；
[0014] 當(dāng)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行電流與額定電流存在偏差（增加或減小A Id)時(shí)，改變關(guān)斷 角，實(shí)現(xiàn)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行電壓隨電流線性變化，關(guān)斷角的變化量為： 2);
[001引式中，UdW和IdW分別表示額定運(yùn)行電壓和運(yùn)行電流；AId>^為AId的標(biāo)么值，基準(zhǔn) 值為額定運(yùn)行電流IdW;k和S均為小于1的比例系數(shù)，由直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行要求決定，取 0. 8~0. 9 ;A表示表述方便定義的常數(shù)；UdW表示逆變側(cè)側(cè)理想空載電壓；屯1表示逆變側(cè) 比換相壓降；R表示直流線路電阻；Y。表示最小關(guān)斷角。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟（2)中，正向斜率控制的斜率的取值決定直流輸電系統(tǒng)的運(yùn) 行特性；將正向斜率控制的斜率記作K，采用直流輸電系統(tǒng)參數(shù)表示為：
3)；
[0019] 式中；IdW表示額定運(yùn)行電流；UdM表示逆變側(cè)側(cè)理想空載電壓；屯1表示逆變側(cè)比 換相壓降；R表示直流線路電阻；Y。表示最小關(guān)斷角。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)中，如果A取值導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)Ud-Id曲線斜率為0 時(shí)，直流電壓測(cè)量和處理等環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)負(fù)偏差時(shí)，導(dǎo)致正向斜率控制無(wú)法被選中，逆變側(cè) 直接過(guò)渡到定電流控制，控制方式轉(zhuǎn)換過(guò)程不平滑；反之，如果A取值使得直流輸電系統(tǒng) Ud-Id曲線斜率大于等于1，定電流控制和定最小關(guān)斷角控制之間不存在選擇混淆的問(wèn)題。
[0021] 進(jìn)一步地，所述步驟（4)中，對(duì)正向斜率曲線控制進(jìn)行優(yōu)化包括對(duì)正向斜率控制 的斜率KW及A取值的優(yōu)化。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：
[0023] 1、通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到了系統(tǒng)參量與正向斜率控制曲線斜率間的函數(shù)關(guān)系；
[0024] 2、提出了正向斜率控制對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響，及運(yùn)行特性的改進(jìn)方法，為直流 工程控制策略設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[00巧]圖1是直流輸電系統(tǒng)等效電路圖；
[0026] 圖2是正向斜率控制示意圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明提供的直流輸電系統(tǒng)的正向斜率控制方法的流程圖；
[0028] 圖4是本發(fā)明提供的電壓隨電流變化的運(yùn)行結(jié)果示意圖；
[0029] 圖5是本發(fā)明提供的入取不同值下的直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行特性示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0031] 本發(fā)明提供了一種直流輸電系統(tǒng)的正向斜率控制方法，建立了電流偏差與逆變側(cè) 關(guān)斷角增量之間的函數(shù)關(guān)系，具體步驟如圖3所示，具體描述如下：
[0032] (1)確定正向斜率控制與直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行參量的函數(shù)關(guān)系；
[0033] 正向斜率控制與直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行參量的函數(shù)關(guān)系包括直流輸電系統(tǒng)伏安關(guān)系， 所述直流輸電系統(tǒng)伏安關(guān)系用逆變側(cè)參數(shù)表示：
[0034]Ud=UdOiCOSY-Id(屯1-時(shí) 1);
[0035] 式中，Y為系統(tǒng)關(guān)斷角；
[0036] 當(dāng)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行電流與額定電流存在偏差（增加或減小A Id)時(shí)，改變關(guān)斷 角，實(shí)現(xiàn)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行電壓隨電流線性變化，關(guān)斷角的變化量為： 2);
[003引式中，UdW和IdW分別表示額定運(yùn)行電壓和運(yùn)行電流；AId>^為AId的標(biāo)么值，基準(zhǔn) 值為額定運(yùn)行電流IdW;k和S均為小于1的比例系數(shù)，由直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行要求決定，取 0. 8~0. 9 ;入分別表示表述方便定義的常數(shù)；UdW表示逆變側(cè)側(cè)理想空載電壓；屯1表示逆 變側(cè)比換相壓降；R表示直流線路電阻；Y。表示最小關(guān)斷角。
[0039] 系統(tǒng)中設(shè)置正向斜率控制后，其電壓隨電流變化的運(yùn)行結(jié)果如圖4所示，圖中 u(t)和i(t)分別表示電壓波形和電流波形。
[0040] 似確定正向斜率曲線的斜率：
[00川直流系統(tǒng)U-Id特性正向斜率部分起點(diǎn)為額定運(yùn)行點(diǎn)，電壓電流均取額定值，因 此其斜率的取值唯一決定了系統(tǒng)在送一控制策略下的運(yùn)行特性。因此，在選定電流偏差值 與關(guān)斷角偏差關(guān)系之后，還需要考核對(duì)應(yīng)的直流系統(tǒng)Ud-Id曲線的斜率，將正向斜率控制 的斜率記作K，采用直流輸電系統(tǒng)參數(shù)表示為：
3
[0043] 式中；IdW表示額定運(yùn)行電流；UdM表示逆變側(cè)側(cè)理想空載電壓；屯1表示逆變側(cè)比 換相壓降；R表示直流線路電阻；Y。表示最小關(guān)斷角。
[0044] (3)分析正向斜率曲線的斜率對(duì)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響；
[0045] 上述3)式中各一次系統(tǒng)參量在系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)中已經(jīng)確定，一般不受控制系統(tǒng) 參數(shù)的約束；最小關(guān)斷角主要由晶間管反向恢復(fù)時(shí)間等條件決定，各個(gè)工程偏差不大；因 此A對(duì)斜率的影響較大，取不同值下的系統(tǒng)運(yùn)行特性如圖5所示。
[0046] 由圖可知，如果入取值較小，直流系統(tǒng)Ud-Id曲線斜率較大，直流電壓測(cè)量和處理 等環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)負(fù)偏差時(shí)，可能導(dǎo)致正向斜率控制無(wú)法被選中，逆變側(cè)直接過(guò)渡到定電流 控制，系統(tǒng)電流損失較大，且電流波動(dòng)較大，控制方式轉(zhuǎn)換過(guò)程不平滑；如果A取值較大， 系統(tǒng)電流降低較快，雖能很好的實(shí)現(xiàn)正向功率配置目的，但系統(tǒng)功率損失也大。具體為：
[0047] 如果入取值導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)U-Id曲線斜率為0時(shí)，直流電壓測(cè)量和處理等環(huán) 節(jié)如果出現(xiàn)負(fù)偏差時(shí)，導(dǎo)致正向斜率控制無(wú)法被選中，逆變側(cè)直接過(guò)渡到定電流控制，控制 方式轉(zhuǎn)換過(guò)程不平滑；反之，如果A取值使得直流輸電系統(tǒng)Ud-Id曲線斜率大于等于1，定 電流控制和定最小關(guān)斷角控制之間不存在選擇混淆的問(wèn)題。
[004引 （4)對(duì)正向斜率曲線控制進(jìn)行優(yōu)化：
[0049] 由上述分析可知，正向斜率控制對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能會(huì)產(chǎn)生影響，在工程應(yīng)用中，需要 運(yùn)行要求，優(yōu)化K的取值，如果初步設(shè)計(jì)不合理，需要改變A的取值，進(jìn)而改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行性 能。
[0050] 最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是；W上實(shí)施例僅用W說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然 可W對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直流輸電系統(tǒng)的正向斜率控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟： (1) 確定正向斜率控制與直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行參量的函數(shù)關(guān)系； (2) 確定正向斜率曲線的斜率； (3) 分析正向斜率曲線的斜率對(duì)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響； (4) 對(duì)正向斜率曲線控制進(jìn)行優(yōu)化。2. 如權(quán)利要求1所述的正向斜率控制方法，其特征在于，所述步驟（1)中，正向斜率控 制與直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行參量的函數(shù)關(guān)系包括用逆變側(cè)參數(shù)（1)表示的直流輸電系統(tǒng)伏安 關(guān)系： Ud=Ud〇iC〇sY-Id(cU-R) 1); 式中，Y為系統(tǒng)關(guān)斷角； 當(dāng)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行電流與額定電流存在偏差（增加或減小Aid)時(shí)，改變關(guān)斷角，實(shí) 現(xiàn)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行電壓隨電流線性變化，關(guān)斷角的變化量為（2)式所示：2); 式中，Udw和Idw分別表示額定運(yùn)行電壓和運(yùn)行電流；Δ：U為ΔId的標(biāo)么值，基準(zhǔn)值為 額定運(yùn)行電流Idw;k和ξ均為小于1的比例系數(shù)，由直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行要求決定，取0. 8~ 0. 9 ;λ表示表述方便定義的常數(shù)；Udw表示逆變側(cè)側(cè)理想空載電壓；屯1表示逆變側(cè)比換相 壓降；R表示直流線路電阻；Y。表示最小關(guān)斷角。3. 如權(quán)利要求1所述的正向斜率控制方法，其特征在于，所述步驟（2)中，正向斜率控 制的斜率的取值決定直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行特性；將正向斜率控制的斜率用直流輸電系統(tǒng)參 數(shù)（3)表示：3)； 式中：Idw表示額定運(yùn)行電流；Udw表示逆變側(cè)側(cè)理想空載電壓；屯1表示逆變側(cè)比換相 壓降；R表示直流線路電阻；Y。表示最小關(guān)斷角。4. 如權(quán)利要求1所述的正向斜率控制方法，其特征在于，所述步驟（3)中，如果λ取 值導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)Ud-Id曲線斜率為0時(shí)，直流電壓測(cè)量和處理等環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)負(fù)偏差 時(shí)，導(dǎo)致正向斜率控制無(wú)法被選中，逆變側(cè)直接過(guò)渡到定電流控制，控制方式轉(zhuǎn)換過(guò)程不平 滑；反之，如果λ取值使得直流輸電系統(tǒng)Ud-Id曲線斜率大于等于1，定電流控制和定最小 關(guān)斷角控制之間不存在選擇混淆的問(wèn)題。5. 如權(quán)利要求1所述的正向斜率控制方法，其特征在于，所述步驟（4)中，對(duì)正向斜率 曲線控制進(jìn)行優(yōu)化包括對(duì)正向斜率控制的斜率KW及λ取值的優(yōu)化。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直流輸電系統(tǒng)的正向斜率控制方法，該方法包括：(1)確定正向斜率控制與直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行參量的函數(shù)關(guān)系；(2)確定正向斜率曲線的斜率；(3)分析正向斜率曲線的斜率對(duì)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響；(4)對(duì)正向斜率曲線控制進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明提出了正向斜率控制對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響，及運(yùn)行特性的改進(jìn)方法，為直流工程控制策略設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
【IPC分類】H02J1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105322529
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410357432
【發(fā)明人】曹均正, 湯廣福, 劉杰, 張靜
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞電力工程有限公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年7月25日