一种LCC直流输电系统自适应低压限流控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种LCC直流输电系统自适应低压限流控制方法，包括：首先计算直流系统不发生后续换相失败的临界恢复斜率；随后，计算低压限流控制器的启动门槛基准值和附加分量并合成可行的启动门槛；然后，计算启动门槛最大限值，并据此确定低压限流控制器的启动门槛；随后，利用启动门槛计算可行的直流电流指令值；最后，计算逆变站无功约束的直流电流指令的最小限制值，并据此确定自适应低压限流控制器的直流电流指令值。本发明专利技术充分考虑了造成后LCC直流续换相失败的各种因素，充分考虑了低压限流的内外部约束，可有效降低后续换相失败发生的概率。

【技术实现步骤摘要】
一种LCC直流输电系统自适应低压限流控制方法
本专利技术涉及电力系统保护和控制
，具体涉及一种LCC直流输电系统自适应低压限流控制方法。
技术介绍
大量直流输电工程的建设有效解决了我国能源中心和负荷中心逆向分布的问题，同时也使交直流电网耦合日益加强。由于LCC-HVDC换流站采用的半控型晶闸管仅依靠电网电压恢复其阻断能力，所以单一交流故障易引发逆变站发生换相失败。同时，若换相失败无法得到及时抑制，还易演变成连续换相失败，对送、受端电网造成巨大有功、无功冲击，进一步导致换流站发生闭锁等一系列连锁故障，对电力系统的安全运行带来严峻挑战。作为直流输电系统常见故障之一，换相失败的发生受多种因素影响，如直流电流的骤升，关断角的瞬时下降和换流电压的骤降等。抑制换相失败的措施通常分为三类：第一类措施是增加额外的功率器件，如静止同步补偿器等，但该方法增加成本投资，使系统控制更加复杂；第二类措施是增大关断角，现有工程通常配置换相失败预防控制(CFPREV)，当CFPREV判断系统会发生换相失败后，通过提前输出触发角整定值增大换相裕度，从而抑制换相失败。虽然CFPREV控制参数的优化一定程度上提高了直流输电系统换相失败的防御能力，但由于故障发生到换相失败发生的间隔时间只有几毫秒，首次换相失败一般难以避免；基于此，第三类措施是通过抑制电流增长，降低后续换相失败概率，其中低压限流控制器(低压限流控制)旨在直流电压跌落到某一指定值时对直流电流进行限制，降低直流功率并减少对交流系统无功的需求，从而降低故障恢复过程中再次发生换相失败的概率。考虑到在不同严重程度的故障下，逆变站无功消耗量和交流系统有功缺额会随之改变，若低压限流控制采用固定恢复斜率，易出现故障严重而直流指令上升过慢的情况，此时虽然无功消耗得到抑制，但却无法快速缓解送、受端功率不平衡问题，致使逆变侧电压和直流输送功率恢复困难，从而导致系统发生连续换相失败、直流功率输送中断。考虑到低压限流控制的参数对故障期间的电压和功率恢复影响很大，通过优化低压限流控制启动电压门槛值等关键控制器参数，可以充分发挥直流功率快速可控性，提升受端电网电压稳定水平。已有方法提出根据逆变站实时无功需求计算电流指令值替代低压限流控制，但该方法对控制器结构改动较大，若能在不更改现有配置的控制器上进行调整，不仅能够减小投资，还便于广泛地运用；此外。现有方法在实施过程中均未考虑故障恢复过程中其他控制器的配合作用，并且忽略了直流电流指令值对有功功率传输的影响。因此，如何综合考虑影响因素，快速准确地针对不同严重程度故障选取合适的低压限流控制参数值，从而降低后续换相失败发生概率成为了本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术实际需要解决的问题是：如何综合考虑影响因素，快速准确地针对不同严重程度故障选取合适的低压限流控制参数值，从而降低后续换相失败发生概率。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种LCC直流输电系统自适应低压限流控制方法，包括：S1、实时测量电网故障瞬间换流母线电压的谷值ULL，计算LCC直流输电系统不发生后续换相失败的临界恢复斜率kth；S2、基于临界恢复斜率kth计算低压限流控制器的启动门槛基准值Udth1；S3、基于启动门槛基准值Udth1及LCC直流输电系统逆变侧交流系统强度计算启动门槛附加分量ΔUdth，LCC直流输电系统逆变侧交流系统强度与短路比正相关；S4、基于启动门槛基准值Udh1与启动门槛附加分量ΔUdth合成启动门槛Udth2；S5、基于受端交流系统与相邻电网联系紧密程度计算低压限流控制器的启动门槛最大限值Udhmax；S6、当Udth2＜Udhmax时，将低压限流控制器的启动门槛Udth设置为Udth2，否则设置为Udhmax；S7、利用启动门槛Udth计算对应的直流电流指令值I′d-ord；S8、计算逆变站无功约束的直流电流指令的最小限制值Id-min；S9：当Id-min＞I′d-ord时，将低压限流控制器的直流电流指令值Id-ord设置为Id-min，否则设置为I′d-ord。优选地，步骤S1中，LCC直流输电系统不发生后续换相失败的临界恢复斜率kth按下式计算：式中，UdN为额定直流电压；IdN为额定直流电流；Xr为换流变电抗；N为每极中6脉动换流器的数量；Kp为关断角控制器的PI控制器的比例系数，Ti为关断角控制器的PI控制器的积分时间常数；γref为关断角控制器的整定值；γth为临界关断角；kγ为直流系统换相恢复期间关断角的下降斜率，可根据直流逆变站的换相电抗值和关断角控制器参数查表获得；C1为计算系数，有下式计算：式中，βref为发生故障前超前触发角的稳态值。优选地，步骤S2中，低压限流控制器的启动门槛基准值Udh1按下式计算：式中，Udl为直流电压的门槛值；Idh和Idl分别为直流电流上限值和下限值。优选地，步骤S3中，启动门槛附加分量ΔUdth按下式计算：ΔUdth＝p·Udth1式中，p为调节比例系数，p与受端交流系统强度正相关。优选地，步骤S4中，基于下式合成可行的动态自适应低压限流控制器启动门槛值Udh：式中，CSCR为临界短路比，SCR是受端交流系统短路比。优选地，步骤S5中，基于下式计算低压限流控制器的启动门槛最大限值Udhmax：Udhmax＝q·Udth1式中，q为大于0的调节比例系数，q通过提前模拟受端交流系统在扰动下的运行特性相应地调整整定值。优选地，步骤S7中，基于下式计算启动门槛Udth对应的直流电流指令值I′d-ord：式中，Ud为恢复过程中直流电压值，Udl为直流电压的门槛值；Idh、Idl分别为直流电流上下限。优选地，步骤S8中，逆变站无功约束的直流电流指令的最小限制值Id-min按下式计算：式中，Qac为换相失败期间额直流系统与受端交流系统之间的无功交换量，Bc为逆变站交流滤波器等值导纳，N为每极中6脉动换流器的数量，Xr为换流变电抗，γ为逆变站关断角，Id为直流电流值；将临界关断角值γth作为逆变站关断角带入上式并整理后可以得到关于直流电流Id＝f(ULL)的一元四次方程，带入电网故障恢复过程中的换流母线电压值ULL，解出满足无功控制目标的直流电流指令，并选取最小实根作为故障恢复阶段的直流电流指令最小限值Id-min。与现有技术项目，本方面具有以下特点：与现有技术中低压限流控制器采用固定恢复斜率不同，本专利技术基于量化定关断角控制对首次换相失败恢复过程的作用，并综合考虑换流站无功消耗量、受端交流系统强弱及其与相邻电网联系紧密程度，通过测量故障后交流母线电压跌落谷值，实时计算出低压限流控制控制器的启动门槛值Udth，进而改变低压限流控制器恢复斜率，达到抑制直流系统后续换相失败的目的。与现有技术增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LCC直流输电系统自适应低压限流控制方法，其特征在于，包括：/nS1、实时测量电网故障瞬间换流母线电压的谷值U

【技术特征摘要】
1.一种LCC直流输电系统自适应低压限流控制方法，其特征在于，包括：
S1、实时测量电网故障瞬间换流母线电压的谷值ULL，计算LCC直流输电系统不发生后续换相失败的临界恢复斜率kth；
S2、基于临界恢复斜率kth计算低压限流控制器的启动门槛基准值Udth1；
S3、基于启动门槛基准值Udth1及LCC直流输电系统逆变侧交流系统强度计算启动门槛附加分量ΔUdth，LCC直流输电系统逆变侧交流系统强度与短路比正相关；
S4、基于启动门槛基准值Udh1与启动门槛附加分量ΔUdth合成启动门槛Udth2；
S5、基于受端交流系统与相邻电网联系紧密程度计算低压限流控制器的启动门槛最大限值Udhmax；
S6、当Udth2＜Udhmax时，将低压限流控制器的启动门槛Udth设置为Udth2，否则设置为Udhmax；
S7、利用启动门槛Udth计算对应的直流电流指令值I′d-ord；
S8、计算逆变站无功约束的直流电流指令的最小限制值Id-min；
S9：当Id-min＞I′d-ord时，将低压限流控制器的直流电流指令值Id-ord设置为Id-min，否则设置为I′d-ord。


2.如权利要求1所述的LCC直流输电系统自适应低压限流控制方法，其特征在于，步骤S1中，LCC直流输电系统不发生后续换相失败的临界恢复斜率kth按下式计算：



式中，UdN为额定直流电压；IdN为额定直流电流；Xr为换流变电抗；N为每极中6脉动换流器的数量；Kp为关断角控制器的PI控制器的比例系数，Ti为关断角控制器的PI控制器的积分时间常数；γref为关断角控制器的整定值；γth为临界关断角；kγ为直流系统换相恢复期间关断角的下降斜率，可根据直流逆变站的换相电抗值和关断角控制器参数查表获得；C1为计算系数，有下式计算：



式中，βref为发生故障前超前触发角的稳态值。


3.如权利要求1所述的LCC直流输电系统自适应低压限流控制方法，其特征在于，步骤S2中，低压限流控制器的启动门槛基准值Udh1按下式计算：

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳金鑫，张真，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50