一種交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法
2023-10-24 07:05:42 7
一種交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，包括：監測系統的交流側各相電壓以及直流側的電氣運行參數，求取系統發生不對稱故障時換流閥的每兩相的換相角和觸發偏移角；採用對稱分量對交流側的各相電壓和電流進行表示；建立開關函數模型，獲得直流側電壓與交流側各相電壓之間的關聯關係和直流側電流與交流側電流之間的關聯關係；在VDCOL控制下，獲得交流側各相電流與交流側各相電壓之間的函數關係；實時監測交流側的各相電壓，根據所述交流側各相電流與交流側各相電壓之間的函數關係，獲得直流側注入交流側的短路電流。本發明提供的方法可以準確地檢測出在系統發生不對稱故障時，直流系統注入交流系統的短路電流。
【專利說明】一種交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統及其自動化【技術領域】，特別是涉及一種交直流混聯繫統的不 對稱故障短路電流檢測方法。
【背景技術】
[0002] 隨著近年來高壓直流輸電（High-Voltage Direct Current,簡稱HVDC)的迅速 發展，我國正逐步形成世界上最大的含多饋入直流輸電系統的互聯電網。但交直流混聯繫 統相互作用對電網安全穩態運行的影響越來越明顯，給電網規劃和運行帶來了諸多技術困 難。並且當交流系統發生不對稱故障時，交直流混聯繫統產生的各次特徵和非特徵諧波將 有可能影響系統的安全穩定運行。
[0003] 目前雖然已有學者提出了在系統發生對稱故障時，直流系統注入交流系統的短路 電流的檢測方法，但仍缺乏描述當系統發生不對稱故障時，直流系統注入交流系統的短路 電流的檢測方法。
【發明內容】
[0004] 基於此，本發明提供一種交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，能在 交直流混聯繫統發生不對稱故障時，準確地檢測計算出直流系統注入交流系統的短路電 流。
[0005] -種交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，包括如下步驟：
[0006] 監測交直流混聯繫統的交流側各相電壓以及直流側的電氣運行參數，求取交直流 混聯繫統發生不對稱故障時換流閥的每兩相的換相角和觸發偏移角；
[0007] 米用對稱分量法將所述交流側的不對稱電壓相量和電流相量分別分解為三相對 稱相量；
[0008] 建立開關函數模型，結合所述每兩相的換相角、觸發偏移角和三相對稱相量，獲得 直流側電壓與交流側各相電壓之間的關聯關係，以及直流側電流與交流側電流之間的關聯 關係；
[0009] 在依賴於電壓的電流限制指令的控制下，利用所述直流側電壓與交流側各相電壓 之間的關聯關係以及所述直流側電流與交流側各相電流之間的關聯關係，獲得交流側各相 電流與交流側各相電壓之間的函數關係；
[0010] 監測所述交流側的各相電壓，根據所述交流側各相電流與交流側各相電壓之間的 函數關係，檢測出所述交直流混聯繫統發生不對稱故障時直流側注入交流側的短路電流。
[0011] 上述交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，首先監測交直流混聯繫統 的交流側各相電壓及直流側的電氣運行參數，嚴格基於系統換流及控制特性，根據直流側 電壓與交流側各相電壓之間的關聯關係以及直流側電流與交流側各相電流之間的關聯關 系，獲得可以直觀地反映交直流系統相互作用機理的交流側各相電流與交流側各相電壓之 間的函數關係，解決了在發生不對稱故障時直流系統注入交流系統的電流的計算問題，填 補了在系統不對稱故障下從直流系統注入交流系統的短路電流大小的計算方法的空白，克 服了現有的描述交流系統與直流系統相互關係的變量繁多的缺點，為電網規劃與運行提供 了一種研究交直流系統相互影響的技術方法。本發明的交直流混聯繫統的不對稱故障短路 電流檢測方法，是研究交流系統與直流系統相互影響的核心方法，可應用於交直流電網規 劃和運行控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法在一實施例的流 程不意圖。
[0013] 圖2是交直流混聯繫統在一實施例的結構示意圖。
[0014] 圖3是圖1中獲得交直流混聯繫統發生不對稱故障時換流閥的每兩相的換相角和 觸發偏移角的流程示意圖。
[0015] 圖4是圖1中實現直流側電壓、電流與交流偵格相電壓、各相電流之間的關聯關係 的流程示意圖。
[0016] 圖5是圖1中VDCOL環節所對應的直流電壓和直流電流的特性曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明的實施方式不限於 此。
[0018] 如圖1所示，是本發明交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法在一實施 例的流程示意圖，包括以下步驟：
[0019] 步驟Sl :監測交直流混聯繫統的交流側各相電壓以及直流側的電氣運行參數，求 取交直流混聯繫統發生不對稱故障時換流閥的每兩相的換相角Unm和觸發偏移角Qnm;
[0020] 進一步地，計算出交直流混聯繫統發生不對稱故障時換流閥的實際觸發角a mn(m、 n為三相電路的a相、b相、c相中的任意兩相）。具體實施時，交直流混聯繫統包括兩個輸 入鏈路，其中一個輸入鏈路為直流系統（即交直流混聯繫統的直流側）輸入端，另一個輸入 鏈路為交流系統（即交直流混聯繫統的交流側）。
[0021] 參看圖2,是本實施例的交直流混聯繫統的一種可實現方式的結構示意圖。其中， 交直流混聯繫統的直流側包括依次連接的採樣保持單元201、同步單元202、匯集（Min)單 元203 ;交直流混聯繫統的交流側包括依次連接的平滑處理單元204、電壓電流限制命令 (Voltage Dependent Current Order Limit，簡稱VDC0L)單兀205;並且，平滑處理單兀204
【權利要求】
1. 一種交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，其特徵在於，包括如下步 驟： 監測交直流混聯繫統的交流側各相電壓以及直流側的電氣運行參數，求取交直流混聯 系統發生不對稱故障時換流閥的每兩相的換相角和觸發偏移角； 採用對稱分量法將所述交流側的不對稱電壓相量和電流相量分別分解為三相對稱相 量； 建立開關函數模型，結合所述每兩相的換相角、觸發偏移角和三相對稱相量，獲得直 流側電壓與交流側各相電壓之間的關聯關係，以及直流側電流與交流側電流之間的關聯關 系； 在依賴於電壓的電流限制指令的控制下，利用所述直流側電壓與交流側各相電壓之間 的關聯關係以及所述直流側電流與交流側各相電流之間的關聯關係，獲得交流側各相電流 與交流側各相電壓之間的函數關係； 監測所述交流側的各相電壓，根據所述交流側各相電流與交流側各相電壓之間的函數 關係，檢測出所述交直流混聯繫統發生不對稱故障時直流側注入交流側的短路電流。
2. 如權利要求1所述的交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，其特徵在 於，所述監測交直流混聯繫統的交流側各相電壓以及直流側的電氣運行參數，求取交直流 混聯繫統發生不對稱故障時換流閥的每兩相的換相角和觸發偏移角的步驟包括： 採用等間隔方式對所述交直流混聯繫統中的各個換流閥進行觸發控制； 檢測出交流側三相電路的換相電壓、換相電抗以及直流電流均值，並計算出任意兩相 的換相電壓與參考相量的相位差； 根據所述換相電壓和所述相位差，獲得交直流混聯繫統發生不對稱故障時，各個換流 閥導通時的實際觸發角； 根據所述換流閥導通時的實際觸發角、所述換相電壓、所述換相電抗以及所述直流電 流均值，計算每兩相換相時的換相角； 根據所述任意兩相的換相電壓與參考相量的相位差，計算出相應的每兩相換相時的換 流閥的觸發偏移角。
3. 如權利要求2所述的交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，其特徵在 於，所述根據所述換流閥導通時的實際觸發角、所述換相電壓、所述換相電抗以及所述直流 電流均值，計算每兩相換相時的換相角的步驟包括： 通過以下方程計算出每兩相換相時的換相角ymn: ymn=arccos(cosamn-2XrId/uJ-amn 其中，Um為所述每兩相換相時的換相角；am為所述換流閥導通時的實際觸發角，m、n為三相電路中的任意兩相，um為m、n兩相的換相電壓幅值久為換相電抗；Id為直流電流 平均值。
4. 如權利要求2所述的交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，其特徵在 於，所述根據所述任意兩相的換相電壓與參考相量的相位差，計算出相應的每兩相換相時 的換流閥的觸發偏移角的步驟包括 ： 通過以下方程計算出每兩相換相時的換流閥的觸發偏移角9 mn:
其中，0 為所述每兩相換相時的換流閥的觸發偏移角；m、n為三相電路中的任意兩 相；為所述任意兩相的換相電壓與參考相量的相位差；a 〇為換流閥正常狀態下的觸 發延遲角。
5. 如權利要求1?4任一項所述的交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法， 其特徵在於，所述建立開關函數模型，結合所述每兩相的換相角、觸發偏移角和三相對稱相 量，獲得直流側電壓與交流側各相電壓之間的關聯關係，以及直流側電流與交流側電流之 間的關聯關係的步驟包括： 建立開關函數模型，並根據所述開關函數模型對換流閥的開斷特性進行模擬； 利用所述開關函數模型對交流側各相電壓進行調製，獲得直流側電壓與交流側各相電 壓之間的關聯關係為：ud =Uasua+Ubsub+Uesu。；其中,ud為直流側電壓,ua為交流側a相電壓， sua為交流側a相電壓的開關函數；ub為交流側b相電壓，sub為交流側b相電壓的開關函數； u。為交流側c相電壓，su。為交流側c相電壓的開關函數； 利用所述開關函數模型對直流側電流進行調製，獲得直流側電流與交流側各相電流之 間的關聯關係：ia =idsia ;ib =idsib ;i。=idsic;;其中，ia、ib和i。分別為交流側的各相電 流山為直流側電流；sia為交流側a相電流的開關函數；sib為交流側b相電流的開關函數； Si。為交流側c相電流的開關函數。
6. 如權利要求5所述的交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，其特徵在 於，所述建立開關函數模型，結合所述每兩相的換相角、觸發偏移角和三相對稱相量，獲得 直流側電壓與交流側各相電壓之間的關聯關係，以及直流側電流與交流側電流之間的關聯 關係的的步驟還包括： 根據所述交直流混聯繫統發生不對稱故障時換流閥的每兩相的換相角和觸發偏移角， 分別獲得開關函數模型中的交流側的各相電壓的開關函數的基本分量、修正分量和換相分 量，以及交流側的各相電流的開關函數的基本分量、修正分量和換相分量； 將所述交流側的各相電壓的開關函數的基本分量、修正分量和換相分量進行疊加，作 為交流側的各相電壓的開關函數；將所述交流側的各相電流的基本分量、修正分量和換相 分量進行疊加，作為交流側各相電流的開關函數。
7. 如權利要求6所述的交直流混聯繫統的不對稱故障短路電流檢測方法，其特徵在 於，所述在依賴於電壓的電流限制指令的控制下，利用所述直流側電壓與交流側各相電壓 之間的關聯關係以及所述直流側電流與交流側各相電流之間的關聯關係，獲得交流側各相 電流與交流側各相電壓之間的函數關係的步驟包括： 在所述交直流混聯繫統發生不對稱故障時，所述交直流混聯繫統直流側電壓ud下降至 預設定值時將所述依賴於電壓的電流限制指令激活； 在所述依賴於電壓電流限制指令的控制下，將直流側電流輸出為：
其中，id為所述直流側電流，ud所述交直流混聯繫統的直流側電壓，ud _為直流側電 壓的最大值，udmin為直流側電壓的最小值，idmin為直流側電流的最大值，idmax為直流側電 流的最小值； 根據所述直流側電壓與交流側各相電壓之間的關聯關係：ud =UaSua+UbSub+UeSu。，以及 所述直流側電流與交流側各相電流之間的關聯關係：ia =idsia ;ib =idsib ;i。=idsic;,計算 獲得交流側各相電流與交流側各相電壓之間的函數關係。
【文檔編號】G01R19/00GK104407195SQ201410609303
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】黃明輝, 陳志光, 曾耿暉, 李一泉, 朱崢, 邱建, 屠卿瑞, 王峰, 李盛興, 李帥虎 申請人:廣東電網有限責任公司電力調度控制中心, 杭州智光一創科技有限公司