本發(fā)明屬于輸配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合雙饋入直流系統(tǒng)中l(wèi)cc故障閉鎖電壓控制方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求的不斷增加，電力電子技術(shù)的發(fā)展給電能的傳輸提供了新的選擇。高壓直流輸電系統(tǒng)(highvoltagedirectcurrenttransmission,簡(jiǎn)稱hvdc)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展已逐漸走向成熟，主要應(yīng)用于遠(yuǎn)距離大電容輸電，交流系統(tǒng)非同步聯(lián)網(wǎng)，輕型直流輸電，太陽(yáng)能、風(fēng)能、光伏等新能源輸電。目前投入使用的換流器有兩種，一種是電壓源換流器(voltagesourceconverter,vsc),另一種是電網(wǎng)換相換流器(linecommutatedconverter,lcc),電網(wǎng)換相換流器高壓直流輸電(linecommutatedconverterbasedhighvoltagedirectcurrent，lcc-hvdc)是目前應(yīng)用最廣泛的高壓直流輸電系統(tǒng)形式，常用于大容量遠(yuǎn)距離傳輸電能，連接兩個(gè)非同步的交流網(wǎng)絡(luò)，然而當(dāng)lcc-hvdc系統(tǒng)在故障閉鎖的工況下，由于lcc無(wú)功補(bǔ)償裝置的存在會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)功功率過(guò)剩，交流母線電壓升高，形成暫態(tài)過(guò)電壓，對(duì)換流器設(shè)備造成損害，一般需額外配置設(shè)備抑制因lcc故障閉鎖造成的暫態(tài)過(guò)電壓。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種混合雙饋入直流系統(tǒng)中l(wèi)cc故障閉鎖電壓控制方法，包括以下步驟：
步驟1)故障檢測(cè)；利用電壓互感器檢測(cè)lcc-hvdc系統(tǒng)交流母線的電壓上升速率dvacm/dt，將檢測(cè)到的電壓上升速率dvacm/dt與上升速率限值vvmax進(jìn)行比較，判斷l(xiāng)cc-hvdc系統(tǒng)是否發(fā)生故障閉鎖，若發(fā)生閉鎖故障，則進(jìn)入步驟2)，否則進(jìn)入步驟3)；
步驟2)：當(dāng)判定lcc-hvdc系統(tǒng)發(fā)生故障閉鎖時(shí)，lcc控制系統(tǒng)向vsc-hvdc控制系統(tǒng)發(fā)出使能信號(hào)en＝1，vsc-hvdc的外環(huán)控制器分別輸出d、q軸參考電流idref0和iqref0，將vsc-hvdc系統(tǒng)輸出的電流參考信號(hào)idref0、iqref0進(jìn)行限幅處理；
步驟3)當(dāng)lcc-hvdc系統(tǒng)未發(fā)生故障閉鎖時(shí)，lcc控制系統(tǒng)向vsc-hvdc控制系統(tǒng)發(fā)出使能信號(hào)en＝0，vsc-hvdc的外環(huán)控制器分別輸出d、q軸參考電流idref0和iqref0，將vsc-hvdc系統(tǒng)輸出的電流參考信號(hào)idref0、iqref0進(jìn)行限幅處理；
所述判斷l(xiāng)cc-hvdc系統(tǒng)是否發(fā)生故障閉鎖的方法為：
若dvacm/dt≥vvmax，則判定發(fā)生閉鎖故障，若dvacm/dt<vvmax，則判定未發(fā)生閉鎖故障。
所述限幅處理的方法包括以下步驟：
步驟一：根據(jù)vsc-hvdc系統(tǒng)外環(huán)控制器輸出的d、q軸電流參考值idref0和iqref0計(jì)算參考電流幅值im，計(jì)算公式為:
步驟二：將計(jì)算得到的參考電流幅值im與換流器最大允許電流imax進(jìn)行比較，若im＜imax,則經(jīng)過(guò)調(diào)整外環(huán)pi控制器輸出限幅值后，外環(huán)pi控制器輸出的d、q軸電流參考值idref和iqref保持不變，即：
若im≥imax，則進(jìn)入步驟三；
步驟三：若使能信號(hào)en＝0，將調(diào)整外環(huán)pi控制器輸出限幅值后外環(huán)pi控制器輸出的d、q軸電流參考值idref1和iqref1等比例限制在換流器最大允許電流imax；若使能信號(hào)en＝1，將由vsc-hvdc系統(tǒng)外環(huán)控制器輸出的q軸參考電流iqref0與換流器最大允許電流imax進(jìn)行比較：
若iqref0≥imax，將調(diào)整外環(huán)pi控制器輸出限幅值后外環(huán)pi控制器輸出的q軸電流參考值iqref2限制在換流器最大允許電流imax，d軸電流參考值idref2以計(jì)算得到的參考電流幅值im為換流器最大允許電流imax進(jìn)行配置；
若iqref0＜imax，則調(diào)整外環(huán)pi控制器輸出限幅值后外環(huán)pi控制器輸出的q軸電流參考值iqref3保持不變，d軸電流參考值idref3以計(jì)算得到的參考電流幅值im為換流器最大允許電流imax進(jìn)行配置。
所述idref1和iqref1的計(jì)算公式為：
式中，idref1、iqref1分別為在使能信號(hào)en＝0的情況下經(jīng)限幅處理后輸出的d、q軸電流參考值，idref0、iqref0分別為vsc-hvdc系統(tǒng)外環(huán)控制器輸出的d、q軸電流參考值，imax為換流器最大允許電流值，im為計(jì)算得到的參考電流幅值；
所述idref2和iqref2的計(jì)算公式為：
式中，idref2、iqref2分別為在使能信號(hào)en＝1，且iqref0≥imax的情況下經(jīng)限幅處理后輸出的d、q軸電流參考值，imax為換流器最大允許電流值。
所述idref3和iqref3的計(jì)算公式為：
式中，idref3、iqref3分別為在使能信號(hào)en＝1，且iqref0＜imax的情況下經(jīng)限幅處理后輸出的d、q軸電流參考值，iqref0為vsc-hvdc系統(tǒng)外環(huán)控制器輸出的q軸電流參考值，imax為換流器最大允許電流值。
本發(fā)明的有益效果在于：
本發(fā)明充分利用混合雙饋入直流系統(tǒng)中vsc-hvdc系統(tǒng)對(duì)交流母線電壓的支撐能力，針對(duì)lcc-hvdc因故障閉鎖后導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)功功率過(guò)剩的工況，通過(guò)接收檢測(cè)環(huán)節(jié)的使能信號(hào)，調(diào)節(jié)vsc內(nèi)環(huán)電流的參考值，使vsc換流器在lcc-hvdc發(fā)生閉鎖故障時(shí)，能夠通過(guò)適當(dāng)降低d軸參考電流幅值以降低vsc-hvdc輸出的有功功率，提高q軸電流參考值以增強(qiáng)vsc-hvdc對(duì)交流母線電壓的支撐能力。通過(guò)本發(fā)明所提出的無(wú)功電壓緊急控制方法，最大程度發(fā)揮vsc-hvdc無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力，可有效抑制混合雙饋入直流系統(tǒng)中l(wèi)cc-hvdc發(fā)生閉鎖故障時(shí)系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)電壓現(xiàn)象。
附圖說(shuō)明
附圖1為vsc-hvdc無(wú)功電壓緊急控制的電流限幅邏輯框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提出的一種混合雙饋入直流系統(tǒng)中l(wèi)cc故障閉鎖電壓控制方法,首先對(duì)lcc-hvdc系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)，判斷l(xiāng)cc-hvdc系統(tǒng)是否發(fā)生故障閉鎖，若發(fā)生故障閉鎖，vsc-hvdc系統(tǒng)輸出使能信號(hào)en＝1，否則輸出使能信號(hào)en＝0，然后根據(jù)vsc-hvdc系統(tǒng)輸出的電流參考信號(hào)idref0、iqref0以及使能信號(hào)en對(duì)idref0、iqref0進(jìn)行限幅處理。
進(jìn)一步地，判斷l(xiāng)cc-hvdc系統(tǒng)是否發(fā)生故障閉鎖的方法為，通過(guò)電壓互感器檢測(cè)lcc-hvdc系統(tǒng)交流母線的電壓上升速率dvacm/dt，將檢測(cè)到的電壓上升速率dvacm/dt與上升速率限值vvmax進(jìn)行比較，若dvacm/dt>vvmax，則判定發(fā)生閉鎖故障，若dvacm/dt<vvmax，則判定未發(fā)生閉鎖故障。
進(jìn)一步地，所述限幅處理的方法如圖1所示，附圖1為vsc-hvdc無(wú)功電壓緊急控制的電流限幅邏輯框圖，包括以下步驟：
步驟一：根據(jù)vsc-hvdc系統(tǒng)外環(huán)控制器輸出的d、q軸電流參考值idref0和iqref0計(jì)算參考電流幅值im，計(jì)算公式為:
步驟二：將計(jì)算得到的參考電流幅值im與換流器最大允許電流imax進(jìn)行比較，若im＜imax,則經(jīng)過(guò)調(diào)整外環(huán)pi控制器輸出限幅值后，外環(huán)pi控制器輸出的d、q軸電流參考值idref和iqref保持不變，即：
若im≥imax，則進(jìn)入步驟三；
步驟三：若使能信號(hào)en＝0，將調(diào)整外環(huán)pi控制器輸出限幅值后外環(huán)pi控制器輸出的d、q軸電流參考值idref1和iqref1等比例限制在換流器最大允許電流imax；若使能信號(hào)en＝1，將由vsc-hvdc系統(tǒng)外環(huán)控制器輸出的q軸參考電流iqref0與換流器最大允許電流imax進(jìn)行比較：
若iqref0≥imax，將調(diào)整外環(huán)pi控制器輸出限幅值后外環(huán)pi控制器輸出的q軸電流參考值iqref2限制在換流器最大允許電流imax，d軸電流參考值idref2以計(jì)算得到的參考電流幅值im為換流器最大允許電流imax進(jìn)行配置；
若iqref0＜imax，則調(diào)整外環(huán)pi控制器輸出限幅值后外環(huán)pi控制器輸出的q軸電流參考值iqref3保持不變，d軸電流參考值idref3以計(jì)算得到的參考電流幅值im為換流器最大允許電流imax進(jìn)行配置。
所述idref1和iqref1的計(jì)算公式為：
式中，idref1、iqref1分別為在使能信號(hào)en＝0的情況下經(jīng)限幅處理后輸出的d、q軸電流參考值，idref0、iqref0分別為vsc-hvdc系統(tǒng)外環(huán)控制器輸出的d、q軸電流參考值，imax為換流器最大允許電流值，im為計(jì)算得到的參考電流幅值；
所述idref2和iqref2的計(jì)算公式為：
式中，idref2、iqref2分別為在使能信號(hào)en＝1，且iqref0≥imax的情況下經(jīng)限幅處理后輸出的d、q軸電流參考值，imax為換流器最大允許電流值。
所述idref3和iqref3的計(jì)算公式為：
式中，idref3、iqref3分別為在使能信號(hào)en＝1，且iqref0＜imax的情況下經(jīng)限幅處理后輸出的d、q軸電流參考值，iqref0為vsc-hvdc系統(tǒng)外環(huán)控制器輸出的q軸電流參考值，imax為換流器最大允許電流值。
此實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的具體實(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)，可輕易想到的變化或替換，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)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。