一種熄弧角控制器的製造方法
2023-06-14 00:48:36
一種熄弧角控制器的製造方法
【專利摘要】本實用新型的實施例提供一種熄弧角控制器，涉及直流輸電領域，能夠縮短從換向失敗到恢復換向的暫態過程所消耗的時間。具體方案為：熄弧角控制器包括熄弧角補償模塊、選通模塊和控制模塊；控制模塊確定輸電系統當前處於暫態過程時，指示選通模塊輸出熄弧角補償模塊輸出的熄弧角參考值信號；控制模塊確定輸電系統當前處於正常運行過程時，指示選通模塊輸出未經過補償的熄弧角參考值信號。本實用新型用於直流輸電控制。
【專利說明】
-種媳弧角控制器
技術領域
[0001] 本實用新型設及直流輸電領域，尤其設及一種焰弧角控制器。
【背景技術】
[0002] 在高壓直流輸電系統中，換相失敗是逆變器最常出現的一種故障，換相失敗是指 直流輸電系統逆變器的兩個閥進行換相時，因換相過程未能完成或者發生倒換相所導致的 故障。例如，預計關斷的閥關斷後，在反向電壓期間未能恢復阻斷能力，當加在該閥上的電 壓為正時，立即重新導通，就發生了倒換相，使預計開通的閥重新關斷而導致故障。
[0003] 發生換相失敗將導致直流電壓下降和直流電流增大，若採取的控制措施不當，導 致逆變器單次換相失敗時間超過交流系統基波周期，或導致連續多次換相失敗時，直流輸 電系統將進入閉鎖或旁通狀態，造成直流傳輸功率的中斷，使得電網運行的穩定性差。
[0004] 現有技術採用定焰弧角控制的方式，即將焰弧角保持在某一個給定值的方式，W 儘可能避免換相失敗。在逆變器換相正常的情況下，保持焰弧角為給定值利於輸電系統保 持其穩定性。然而，一旦出現了換相失敗，原先的給定值往往不利於輸電系統從故障中迅速 恢復。
[0005] 具體的，換相失敗後，輸電系統需要經過從換向失敗到換向恢復的暫態過程，然後 恢復功率傳輸，而原先的給定值並非是在該暫態過程中最佳的焰弧角給定值，運會導致暫 態過程所消耗的時間較長，也就是說從出現換相失敗到直流系統恢復功率傳輸的過程耗時 較長，因而不利於直流輸電系統在換向失敗後迅速恢復功率傳輸。 【實用新型內容】
[0006] 本申請提供一種焰弧角控制器，能夠縮短從換向失敗到恢復換向的暫態過程所消 耗的時間，加快直流輸電系統恢復功率傳輸的速度。
[0007] 為達到上述目的，本申請採用如下技術方案：
[000引焰弧角補償模塊、選通模塊和控制模塊；
[0009] 所述焰弧角補償模塊，用於接收焰弧角控制的觸發信號U(s)，對U(s)做補償後，向 所述選通模塊的第一輸入端輸出補償觸發信^
其中Κγ、Τγ分別為一階慣性環 節的比例參數和時間常數;所述選通模塊的第二輸入端連接U(s);
[0010] 所述控制模塊包括四個輸入端;其中第一輸入端用於接收逆變側換流母線電壓信 號化，化用於指示逆變側換流母線的電壓值;第二輸入端用於接收暫態臨界電壓信號化L，化L 用於指示所述高壓直流輸電系統出現換向失敗後進入暫態過程時，逆變側換流母線電壓的 臨界值;第Ξ輸入端用於接收常態臨界電壓信號化Li，Uai用於指示所述高壓直流輸電系統 從暫態過程恢復到正常運行時，逆變側換流母線電壓的臨界值;第四輸入端用於接收電壓 波動限值信號I ε I，I ε I用於指示所述高壓直流輸電系統從暫態過程恢復到正常運行時，逆 變側換流母線電壓變化率的下限值；
[0011] 所述控制模塊包括兩個輸出端;所述控制模塊的第一輸出端連接所述選通模塊的 第Ξ輸入端;所述控制模塊的第二輸出端連接所述選通模塊的第四輸入端;所述控制模塊 用於根據化和化L生成第一選通信號，並通過所述控制模塊的第一輸出端輸出所述第一選通 信號;所述控制模塊還用於根據化、UaiW及I ε I生成第二選通信號，並通過所述控制模塊的 第二輸出端輸出所述第二選通信號；
[0012] 所述選通模塊，用於在接收到所述第一選通信號之後，選通所述補償觸發信號
為焰弧角參考值信號丫 ref-T(S);還用於在接收到所述第二選通信號之後， 選通所述觸發信號U(s)作為焰弧角參考值信號丫 ref-T(S)。
[OOU]本實用新型所提供的焰弧角控制器，根據UL、Ua、Ua擬及Μ確定輸電系統當前處 於暫態過程還是正常運行過程。若是正常運行過程，即逆變器換相正常，此時輸出焰弧角參 考值信號丫 ref-T(S)=U(S)，在輸電系統正常運行時通過定焰弧角控制，保持輸電系統穩定 運行。若是暫態過程，即逆變器換相失敗，此時輸出經過補償的焰弧角參考值信號
從而縮短暫態過程所佔用的時間，加快直流輸電系統恢復功率傳 輸的速度。
【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 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實用新 型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可W根 據運些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1為本實用新型的實施例所提供的焰弧角控制器的結構示意圖；
[0016] 圖2為本實用新型的實施例所提供的焰弧角控制器的另一結構示意圖；
[0017] 圖3為本實用新型的實施例所提供的焰弧角控制器對焰弧角的補償量隨時間變化 過程的示意圖；
[0018] 圖4為對焰弧角做補償前後焰弧角隨時間變化過程的對比示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0020] 現有技術中採用將焰弧角保持在某一個給定值的方式，來避免換相失敗。為便於 描述，將該給定值稱為給定焰弧角。焰弧角控制器通過輸出一個恆定的焰弧角參考值信號， 來指示給定焰弧角的具體大小。
[0021] 在出現了換相失敗之後，首先應該考慮故障恢復的問題，在逆變器換相正常的情 況下，將焰弧角保持在給定焰弧角可W很好地保持輸電系統穩定運行，然而在故障恢復過 程中，給定焰弧角並非是暫態過程中最佳的焰弧角給定值，因而現有的定焰弧角控制不利 於直流輸電系統在換向失敗後迅速恢復功率傳輸。
[0022] 本申請的目的在於提供一種焰弧角控制器，在逆變器換相正常的情況下，針對正 常運行的情況輸出一個焰弧角參考值信號，從而在輸電系統正常運行時保持其穩定運行， 而在換向失敗的情況下，針對暫態過程輸出一個經過補償的焰弧角參考值信號，從而縮短 暫態過程所佔用的時間，加快直流輸電系統恢復功率傳輸的速度。
[0023] 實施例
[0024] 本實用新型的實施例提供一種焰弧角控制器，安裝於高壓直流輸電系統的逆變 側，參照圖1所示，焰弧角控制器1包括：
[0025] 焰弧角補償模塊11、選通模塊12和控制模塊13。
[0026] 焰弧角補償模塊11，用於接收焰弧角控制的觸發信號U(s)，對U(s)做補償後，向選 通模塊12的第一輸入端121輸出補償觸發信號
其中Κγ、Τγ分別為一階慣性環 節的比例參數和時間常數。選通模塊12的第二輸入端122連接U(s)。
[0027] 控制模塊13包括四個輸入端。其中第一輸入端131用於接收逆變側換流母線電壓 信號化，化用於指示逆變側換流母線的電壓值。第二輸入端132用於接收暫態臨界電壓信號 化L，化L用於指示高壓直流輸電系統出現換向失敗後進入暫態過程時，逆變側換流母線電壓 的臨界值。第S輸入端133用於接收常態臨界電壓信號化Li，Uai用於指示高壓直流輸電系統 從暫態過程恢復到正常運行時，逆變側換流母線電壓的臨界值。第四輸入端134用於接收電 壓波動限值信號I ε I，I ε I用於指示高壓直流輸電系統從暫態過程恢復到正常運行時，逆變 側換流母線電壓變化率的下限值。
[0028] 控制模塊13包括兩個輸出端。控制模塊13的第一輸出端135連接選通模塊12的第 Ξ輸入端123。控制模塊13的第二輸出端136連接選通模塊12的第四輸入端124。控制模塊13 用於根據化和化L生成第一選通信號，並通過控制模塊13的第一輸出端135輸出第一選通信 號。控制模塊13還用於根據化、UaiW及I ε I生成第二選通信號，並通過控制模塊13的第二輸 出端136輸出第二選通信號。
[0029] 選通模塊12的輸出端125用於輸出焰弧角參考值信號丫 ref-T(s)。
[0030] 選通模塊12在接收到第一選通信號之後，將選通模塊12的輸出端125與選通模塊 12的第一輸入端121連接，選通補償觸發信號
?乍為焰弧角參考值信號丫 ref-T(S) 輸出，即
[0031] 選通模塊12在接收到第二選通信號之後，將選通模塊12的輸出端125與選通模塊 12的第二輸入端122連接，選通觸發信號U(S)作為焰弧角參考值信號丫 ref-T(S)輸出，即 丫 ref-T(S)=U(S)。
[0032] 結合圖2所示，在一種具體的實施方式中，控制模塊13包括:暫態控制模塊131和常 態控制模塊132。
[0033] 暫態控制模塊131的結構：
[0034] 暫態控制模塊131包括兩個輸入端，其中第一輸入端用於連接化，第二輸入端用於 連接Ua。暫態控制模塊131用於根據化和Ua生成第一選通信號。
[0035] 可選的，暫態控制模塊131為比較器。由於後文中還會出現比較器，為便於區分位 於不同位置的比較器，本實施例中用"第一比較器"、"第二比較器"運樣的描述區分。暫態控 制模塊131具體為第一比較器，當第一比較器確定化化心且第Ξ比較器132B確定^->1《時，邏 化 輯與運算器132D生成第二選通信號。邏輯與運算器132D的輸出端作為控制模塊13的第二 輸出端136,輸出第二選通信號。
[0043] 結合圖2所示的焰弧角控制器1的具體結構，焰弧角控制器1首先接收逆變器換流 母線電壓信號化的幅值及變化率^。 Q/
[0044] 當化低於輸電系統進入暫態過程時的臨界值化L時，確定輸電系統處於暫態過程， 此時選通補償觸發信號作為焰弧角參考值信號丫 ref-T(S)，此時 I + λΤ
[0045] 即，Ul 方且化>UCL1 時，丫 reM(S)=U(S)。 dt
[004引 WPSCAD電磁暫態仿真程序中的CIGRE-1DC標準直流輸電系統模型為例，來驗證本 實施例所提供的焰弧角控制器1的控制效果。
[0049] 考慮受端交流系統為弱系統，取SCR = 2.5,且逆變站換流母線電壓發生單相接地 故障，故障持續時間為50ms的情況下。在一種具體的應用場景中，在暫態過程向正常運行過 程的過渡過程中，對焰弧角的補償量變化如圖3所示，暫態過程中補償量逐漸增大，最大值 可達到25°。暫態過程結束後，補償量歸零。
[0050] 圖4所示為焰弧角控制器1在暫態過程中對焰弧角做補償後，逆變側的焰弧角變化 曲線（圖4中實線所示），W及在未做補償的情況下焰弧角變化曲線（圖4中虛線所示）。
[0051] 結合圖3,在2.0秒時候出現故障後，未做補償的情況下，焰弧角大約在2.8秒時恢 復到15°，暫態過程佔用的時間為0.8秒。在控制器1加入補償的情況下，焰弧角在2.2秒的時 候就恢復到15°，暫態過程佔用的時間為0.2秒，暫態過程縮短到原來的25%。可見本實施例 所提供的控制器1，可W大大縮短暫態過程所佔用的時間，從而加快直流輸電系統恢復功率 傳輸的速度。
[0052] 本實用新型所提供的焰弧角控制器，根據化、Ua、Ua擬及|ε|確定輸電系統當前處 於暫態過程還是正常運行過程。若是正常運行過程，即逆變器換相正常，此時輸出焰弧角參 考值信號丫 ref-T(S)=U(S)，在輸電系統正常運行時通過定焰弧角控制，保持輸電系統穩定 運行。若是暫態過程，即逆變器換相失敗，此時輸出經過補償的焰弧角參考值信號
從而縮短暫態過程所佔用的時間，加快直流輸電系統恢復功率傳 輸的速度。
[0053] W上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限 於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型掲露的技術範圍內，可輕易想到變化 或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應所述W權 利要求的保護範圍為準。
【主權項】
1. 一種熄弧角控制器，安裝於高壓直流輸電系統的逆變側，其特徵在於，包括： 熄弧角補償模塊、選通模塊和控制模塊； 所述熄弧角補償模塊，用於接收熄弧角控制的觸發信號U(S)，對U(s)做補償後，向所述 選通模塊的第一輸入端輸出補償觸發信號；其中Κγ、Τγ分別為一階慣性環節的 比例參數和時間常數;所述選通模塊的第二輸入端連接U(S); 所述控制模塊包括四個輸入端;其中第一輸入端用於接收逆變側換流母線電壓信號隊， UL用於指示逆變側換流母線的電壓值;第二輸入端用於接收暫態臨界電壓信號Ua，UCL用於 指示所述高壓直流輸電系統出現換向失敗後進入暫態過程時，逆變側換流母線電壓的臨界 值;第三輸入端用於接收常態臨界電壓信號1^ 1，1^1用於指示所述高壓直流輸電系統從暫 態過程恢復到正常運行時，逆變側換流母線電壓的臨界值;第四輸入端用於接收電壓波動 限值信號I ε I，I ε I用於指示所述高壓直流輸電系統從暫態過程恢復到正常運行時，逆變側 換流母線電壓變化率的下限值； 所述控制模塊包括兩個輸出端;所述控制模塊的第一輸出端連接所述選通模塊的第三 輸入端;所述控制模塊的第二輸出端連接所述選通模塊的第四輸入端;所述控制模塊用於 根據UL和Ua生成第一選通信號，並通過所述控制模塊的第一輸出端輸出所述第一選通信 號;所述控制模塊還用於根據U^Uai以及|ε|生成第二選通信號，並通過所述控制模塊的第 二輸出端輸出所述第二選通信號；所述選通模塊，用於在接收到所述第一選通信號之後，選通所述補償觸發信號 作為熄弧角參考值信號yrrf-T(s);還用於在接收到所述第二選通信號之後，選 通所述觸發信號U(s)作為熄弧角參考值信號yrrf-T(s)。2. 根據權利要求1所述的熄弧角控制器，其特徵在於，所述控制模塊包括：暫態控制模 塊和常態控制模塊； 所述暫態控制模塊包括兩個輸入端，其中第一輸入端用於連接隊，第二輸入端用於連接 Ua;所述暫態控制模塊用於根據隊和Ua生成所述第一選通信號； 所述常態控制模塊包括三個輸入端，其中第一輸入端用於連接Ul，第二輸入端用於連接 UCL1;第三輸入端用於連接| ε | ;所述常態控制模塊用於根據UL、Ua以及生成所述第二選通信 號。3. 根據權利要求2所述的熄弧角控制器，其特徵在於，所述暫態控制模塊為第一比較 器，當所述第一比較器確定ULUCL1，且所述第三比較器確定，所述邏 輯與運算器生成所述第二選通信號。
【文檔編號】H02J3/36GK205693375SQ201620539317
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月3日 公開號201620539317.7, CN 201620539317, CN 205693375 U, CN 205693375U, CN-U-205693375, CN201620539317, CN201620539317.7, CN205693375 U, CN205693375U
【發明人】趙利剛
【申請人】南方電網科學研究院有限責任公司, 中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心