抑制HVDC系统换相失败的控制方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种抑制HVDC系统换相失败的控制方法、装置及设备，步骤包括：获取HVDC系统交流侧三相的电压幅值，计算每相的电压幅值与对应相的电压额定幅值的差值，得到每相的相电压；若三相中至少一相的相电压的数值小于电压设定值且三相的电压幅值不相等，计算HVDC系统的线电压过零点偏移量和换相角变化量；根据线电压过零点偏移量和换相角变化量计算，得到HVDC系统逆变器的触发角补偿量；采用逆变器换流阀的触发角与触发角补偿量之和，得到逆变角并通过逆变角控制HVDC系统的运行。通过计算HVDC系统逆变交流侧发生三相不对称故障时触发角补偿量并将触发角补偿量补偿至逆变器换流阀的触发角上以达到抑制换相失败的目的。流阀的触发角上以达到抑制换相失败的目的。流阀的触发角上以达到抑制换相失败的目的。

【技术实现步骤摘要】
抑制HVDC系统换相失败的控制方法、装置及设备


[0001]本专利技术涉及高压直流输电
，尤其涉及一种抑制HVDC系统换相失败的控制方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]近年来，高压直流输电工程在电网中运用越来越多，在高压直流输电工程主要是通过高压直流输电系统(high voltage direct current，HVDC)实现电网输电，在高压直流输电系统的逆变侧交流系统发生扰动时，高压直流输电系统的换流阀极易发生换相失败从而严重威胁受端电网的安全稳定运行。而高压直流输电系统中换流阀的换相失败与换相电压、直流电流、换相电抗、触发角等因素有关。
[0003]高压直流输电系统的换流阀通常由几十个晶闸管模块串联而成，为了使晶闸管完成关断，恢复阻断能力，需要在换流阀的两端施加反向电压直到晶闸管内的游离子与空隙复合从而失去导通能力，在这段时间内电压相对于时间的积分称为电压
‑
时间面积。在在高压直流输电系统的逆变侧交流系统故障后，换相电压降低、换相电压时间面积减小导致的换流阀关断角过小是引起换相失败的根本原因。因此逆变侧交流系统发生不对称故障时，交流系统故障相电压跌落导致逆变侧交流系统相电压过零点偏移和逆变器换流阀换相角增加，因此故障瞬间，高压直流输电系统的逆变侧关断角会减小，从而增加发生换相失败的概率。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种抑制HVDC系统换相失败的控制方法、装置及设备，用于解决现有高压直流输电系统的逆变侧交流系统发生扰动时，换流阀发生换相失败从而影响受端电网安全稳定运行的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0006]一种抑制HVDC系统换相失败的控制方法，包括以下步骤：
[0007]S10.获取HVDC系统交流侧三相的电压幅值，计算每相的所述电压幅值与对应相的电压额定幅值的差值，得到每相的相电压；
[0008]S20.若三相中至少一相的所述相电压的数值小于电压设定值且三相的电压幅值不相等，则HVDC系统发生不对称故障并计算HVDC系统的线电压过零点偏移量和换相角变化量；
[0009]S30.根据所述线电压过零点偏移量和所述换相角变化量计算，得到HVDC系统逆变器的触发角补偿量；
[0010]S40.采用逆变器换流阀的触发角与所述触发角补偿量之和，得到逆变角并通过所述逆变角控制HVDC系统的运行。
[0011]优选地，在步骤S20中，计算HVDC系统的线电压过零点偏移量的步骤包括：
[0012]获取与相电压的数值小于电压设定值对应相的故障前电压幅值和故障后电压幅
值，根据幅值下降公式计算，得到与所述相电压对应相的相电压下降率；
[0013]根据所述相电压下降率以及线电压过零点偏移量的计算公式计算，得到对应相的线电压过零点偏移量；
[0014]其中，所述幅值下降公式为：E
a
′
＝E
m
(1
‑
d％)cos(ωt+60
°
)；
[0015]所述线电压过零点偏移量的计算公式为：
[0016][0017]式中，E
a
′
为故障后电压幅值，E
m
为故障前电压幅值，d％为相电压下降率，ω为基波角频率，t为时间，为线电压过零点偏移量。
[0018]优选地，在步骤S20中，计算HVDC系统的换相角变化量的步骤包括：
[0019]获取HVDC系统逆变器换流阀在正常工作状态下的换相角，记为初始换相角；
[0020]获取与相电压的数值小于电压设定值对应相的故障前电压幅值、逆变器换流阀的触发角、流过逆变器换流阀的直流电流和换相电抗，以及根据所述线电压过零点偏移量计算得到与所述相电压对应相的换相角，记为故障换相角；
[0021]对所述故障换相角与所述初始换相角作差，得到的差值作为与所述相电压对应相故障后的换相角变化量。
[0022]优选地，在步骤S20中，得到与所述相电压对应相的故障换相角的表达式为：
[0023][0024][0025]式中，E
m
为故障前电压幅值，d％为相电压下降率，ω为基波角频率，L
r
为换相电抗，I
d
为流过逆变器换流阀的直流电流，K为逆变器换流阀换相电压的比例系数，μ
′
为与相电压对应相的故障换相角，α为逆变器换流阀的触发角。
[0026]优选地，在步骤S30中，所述线电压过零点偏移量与所述换相角变化量之和的数值作为HVDC系统逆变器的触发角补偿量。
[0027]本专利技术还提供一种抑制HVDC系统换相失败的控制装置，包括相电压获取模块、第一计算模块、第二计算模块和控制模块；
[0028]所述相电压获取模块，用于获取HVDC系统交流侧三相的电压幅值，计算每相的所述电压幅值与对应相的电压额定幅值的差值，得到每相的相电压；
[0029]所述第一计算模块，用于根据三相中至少一相的所述相电压的数值小于电压设定值且三相的电压幅值不相等，则HVDC系统发生不对称故障并计算HVDC系统的线电压过零点偏移量和换相角变化量；
[0030]所述第二计算模块，用于根据所述线电压过零点偏移量和所述换相角变化量计算，得到HVDC系统逆变器的触发角补偿量；
[0031]所述控制模块，用于采用逆变器换流阀的触发角与所述触发角补偿量之和，得到逆变角并通过所述逆变角控制HVDC系统的运行。
[0032]优选地，所述第一计算模块包括第一计算子模块和第二计算子模块；
[0033]所述第一计算子模块，用于获取与相电压的数值小于电压设定值对应相的故障前
电压幅值和故障后电压幅值，根据幅值下降公式计算，得到与所述相电压对应相的相电压下降率，还根据所述相电压下降率以及线电压过零点偏移量的计算公式计算，得到对应相的线电压过零点偏移量；
[0034]所述第二计算子模块，用于获取HVDC系统逆变器换流阀在正常工作状态下的换相角，记为初始换相角，获取与相电压的数值小于电压设定值对应相的故障前电压幅值、逆变器换流阀的触发角、流过逆变器换流阀的直流电流和换相电抗，以及根据所述线电压过零点偏移量计算得到与所述相电压对应相的换相角，记为故障换相角，对所述故障换相角与所述初始换相角作差，得到的差值作为与所述相电压对应相故障后的换相角变化量；
[0035]其中，所述幅值下降公式为：E
a
′
＝E
m
(1
‑
d％)cos(ωt+60
°
)；
[0036]所述线电压过零点偏移量的计算公式为：
[0037][0038]得到与所述相电压对应相的故障换相角的表达式为：
[0039][0040][0041]式中，E
a
′
为故障后电压幅值，E
m
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制HVDC系统换相失败的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S10.获取HVDC系统交流侧三相的电压幅值，计算每相的所述电压幅值与对应相的电压额定幅值的差值，得到每相的相电压；S20.若三相中至少一相的所述相电压的数值小于电压设定值且三相的电压幅值不相等，则HVDC系统发生不对称故障并计算HVDC系统的线电压过零点偏移量和换相角变化量；S30.根据所述线电压过零点偏移量和所述换相角变化量计算，得到HVDC系统逆变器的触发角补偿量；S40.采用逆变器换流阀的触发角与所述触发角补偿量之和，得到逆变角并通过所述逆变角控制HVDC系统的运行。2.根据权利要求1所述的抑制HVDC系统换相失败的控制方法，其特征在于，在步骤S20中，计算HVDC系统的线电压过零点偏移量的步骤包括：获取与相电压的数值小于电压设定值对应相的故障前电压幅值和故障后电压幅值，根据幅值下降公式计算，得到对应相的相电压下降率；根据所述相电压下降率以及线电压过零点偏移量的计算公式计算，得到对应相的线电压过零点偏移量；其中，所述幅值下降公式为：E
a
′
＝E
m
(1
‑
d％)cos(ωt+60
°
)；所述线电压过零点偏移量的计算公式为：式中，E
a
′
为故障后电压幅值，E
m
为故障前电压幅值，d％为相电压下降率，ω为基波角频率，t为时间，为线电压过零点偏移量。3.根据权利要求1所述的抑制HVDC系统换相失败的控制方法，其特征在于，在步骤S20中，计算HVDC系统的换相角变化量的步骤包括：获取HVDC系统逆变器换流阀在正常工作状态下的换相角，记为初始换相角；获取与相电压的数值小于电压设定值对应相的故障前电压幅值、逆变器换流阀的触发角、流过逆变器换流阀的直流电流和换相电抗，以及根据所述线电压过零点偏移量计算得到与相电压对应相的换相角，记为故障换相角；对所述故障换相角与所述初始换相角作差，得到的差值作为与所述相电压对应相故障后的换相角变化量。4.根据权利要求3所述的抑制HVDC系统换相失败的控制方法，其特征在于，在步骤S20中，得到与所述相电压对应相的故障换相角的表达式为：中，得到与所述相电压对应相的故障换相角的表达式为：式中，E
m
为故障前电压幅值，d％为相电压下降率，ω为基波角频率，L
r
为换相电抗，I
d
为流过逆变器换流阀的直流电流，K为逆变器换流阀换相电压的比例系数，μ
′
为与相电压对应相的故障换相角，α为逆变器换流阀的触发角。5.根据权利要求1所述的抑制HVDC系统换相失败的控制方法，其特征在于，在步骤S30
中，所述线电压过零点偏移量与所述换相角变化量之和的数值作为HVDC系统逆变器的触发角补偿量。6.一种抑制HVDC系统换相失败的控制装置，其特征在于，包括相电压获取模块、第一计算模块、第二计算模块和控制模块；所述相电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏伟，刘崇茹，李欢，单俊儒，徐诗甜，蒋思雯，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：