一種直流輸電逆變側頻率控制方法
2023-09-19 14:14:40 2
一種直流輸電逆變側頻率控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種高壓/特高壓直流輸電逆變側頻率控制的實現方法。逆變側電網頻率與額定頻率存在的偏差被送往逆變側頻率控制器；頻率控制器根據不同運行工況採用自適應參數進行調節並輸出一個調製量；在站間通信正常時，該調製量將通過站間通信使得整流側和逆變側形成新的功率\電流指令，從而改變直流輸送功率的大小實現對逆變側頻率的控制；在站間通信故障時，逆變側由定電壓控制轉變為定電流控制，整流側由定電流控制轉變為定電壓控制，頻率控制器輸出的調製量疊加到逆變側的功率\電流指令上，調節直流輸送功率的大小實現對逆變側的頻率控制。此方法實現了對逆變側頻率快速，高效的調節功能，有效解決了站間通信故障時逆變側頻率控制問題。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高壓直流輸電和特高壓直流輸電系統一種逆變側頻率控制方法，應用 於高壓及特高壓直流輸電領域。 一種直流輸電逆變側頻率控制方法
【背景技術】
[0002] 頻率控制是高壓/特高壓直流輸電系統中的一種穩定控制方法，其利用直流系統 的快速可控性，通過調節直流功率，達到改變所連交流系統頻率的目的。當與直流系統相連 接的交流系統受到擾動時，頻率控制功能通過調節直流系統的傳輸功率使交流系統恢復到 穩定。在受端交流電網為弱系統時，頻率控制對系統穩定尤為重要。
[0003] 在常規直流輸電系統中，整流側採用定電流（功率）控制，逆變側採用定電壓或定 熄弧角控制。由於整流側定電流（功率）控制，因此，常規直流裡的頻率控制器配置在整流 側，逆變側的頻率控制是通過將逆變側的頻率測量值經過站間通信送到整流側的頻率控制 器執行。但站間通信的延遲，將給頻率控制器帶來相位滯後，影響控制精度。當站間通信中 斷時，逆變側的頻率測量值無法送到整流側。" CN200510081612. 9 "提出了在站間通信故障 時通過採用調節逆變側的直流電壓來調頻的方法，此方法中一方面直流電壓的減小會增大 無功的損耗，直流電壓的增大則會威脅系統安全，甚至引起換相失敗，另一方面，直流電 壓的調節範圍有限，調節速度較慢，導致調頻能力有限。2008年第9卷《電力設備》中的文 獻《嵊泗直流系統調頻的仿真研究》提出在站間通信故障時利用逆變側的電流控制功能實 現對逆變側的頻率控制，但由於其整流側僅採用定alpha角控制導致系統直流電壓不能調 節，致使調頻能力不足。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的：提供一種高壓/特高壓直流輸電逆變側頻率控制的方法，能夠實 現對逆變側電網頻率快速、高效的控制。
[0005] 為了達到上述目的，本發明技術方案為：一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方 法，其特徵包括以下步驟：
[0006] (1)獲取頻率控制功能狀態，若投入則執行步驟（2)，若退出則頻率控制結束；
[0007] (2)逆變側電網頻率與額定頻率存在的偏差被送往逆變側頻率控制器，頻率控制 器根據不同運行工況採用自適應參數進行調節並輸出一個調製量Λ DP ;
[0008] (3)獲取站間通信狀態，在站間通信正常時，執行步驟（4);在站間通信由正常變 為故障時，執行步驟（5)，（6)，（7);
[0009] (4)逆變側頻率控制器輸出的調製量Λ DP通過站間通信使得整流側和逆變側形 成新的功率\電流指令，整流側的定功率\電流控制器按照新的功率\電流指令進行調節， 從而通過改變直流輸送功率的大小實現對逆變側的頻率控制；調製量Λ DP執行完畢後頻 率控制功能結束；
[0010] (5)逆變側由定電壓控制轉變為定電流控制，整流側由定電流控制轉變為定電壓 控制；
[0011] (6)逆變側的功率指令值被強制更新為當前實測功率值並保持tl毫秒，tl毫秒後 運行人員可以根據調度指令自行設置功率指令；逆變側頻率控制器在t2毫秒內被強制輸 出為零，同時頻率積分控制器輸出復歸為零，t2毫秒後開始正常工作；整流側頻率控制器 被強制退出，頻率積分控制器輸出復歸為零；
[0012] (7)逆變側頻率控制器輸出的調製量Λ DP疊加到逆變側的功率\電流指令上，逆 變側的定功率\電流控制器按照新的功率\電流指令進行調節，從而通過改變直流輸送功 率的大小實現對逆變側的頻率控制；調製量Λ DP執行完畢後頻率控制功能結束。
[0013] 上述方案中：
[0014] tl的取值範圍為：0?200ms，t2的取值範圍為：0?100ms。
[0015] 上述方案中：逆變側頻率控制功能在整流側或逆變側的任一極在功率/電流升降 過程中均將暫時自動退出，升降過程結束後自動投入；逆變側頻率控制功能在直流電流不 具備調節能力時，頻率控制功能將自動退出，直至直流電流具備調節能力時，頻率控制功能 自動投入。
[0016] 上述方案中：逆變側頻率控制器輸出的調製量Λ DP通過站間通信使得整流側和 逆變側形成新的功率\電流指令是指：當功率\電流指令由整流側控制生成時，逆變側頻率 控制器輸出的調製量Λ DP通過站間通信送至整流側，疊加到整流側的功率\電流指令上生 成新的功率\電流指令，逆變側通過站間通信跟隨此新指令；當功率\電流指令由逆變側控 制生成時，逆變側頻率控制器輸出的調製量Λ DP直接疊加到逆變側的功率\電流指令上生 成新的功率\電流指令，整流側通過站間通信跟隨此新指令。
[0017] 上述方案中：頻率控制器工作在控制極，站間通信正常的極優先處於控制極；非 控制極跟蹤控制極的頻率控制器輸出；控制極直流電流不具備調節能力，但非控制極直流 電流具備調節能力，控制極頻率控制功能將不退出，控制極頻率控制器產生的調製量將通 過極間通信送至非控制極，由非控制極完成功率調節，實現對頻率的控制。
[0018] 上述方案中：非控制極跟蹤控制極的頻率控制器輸出是指非控制極的頻率控制器 輸出一直跟隨控制極的頻率控制器輸出；非控制極用於功率調節的調製量來自於控制極的 頻率控制器輸出。
[0019] 上述方案中：不同運行工況是指，雙極功率控制模式有通信運行在不同功率等級； 單極功率控制模式有通信運行在不同功率等級；雙極功率控制模式無通信運行在不同功率 等級；單極功率控制模式無通信運行在不同功率等級；單極電流控制模式有通信運行在不 同功率等級；單極電流控制模式無通信運行在不同功率等級。
[0020] 上述方案中：頻率控制器的輸出基於兩極的運行直流電壓絕對值的比例原則，並 經功率限制環節決定調製功率在兩極間的分配。
[0021] 上述方案中：逆變側頻率控制器包括頻率比例控制器和頻率積分控制器；頻率積 分控制器在整流側或逆變側的任一極在功率/電流升降過程中均將以係數kl進行積分復 歸，升降過程結束後積分復歸過程停止，其中kl的取值範圍為：0?1。
[0022] 上述方案中：站間通信由正常變為故障是指兩個極都在運行，兩個極的站間通信 均由正常變為故障；或兩個極都在運行，僅一極站間通信正常，且這個極站間通信由正常變 為故障；或僅一個極運行，且這個極站間通信由正常變為故障。
[0023] 本發明的有益效果：
[0024] 1.可以實現對逆變側的電網頻率進行快速，精確的調節，能夠滿足逆變側電網在 各種工況情況下的安全穩定運行。
[0025] 2.解決了站間通信故障時逆變側頻率控制的問題，實現了站間通信故障下逆變側 頻率快速，高效的調節功能。
[0026] 3.
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發明的邏輯功能流程圖。
[0028] 圖2是本發明中逆變側頻率控制整體的邏輯框圖。
[0029] 圖3是本發明中逆變側頻率控制器輸出功率Λ DP在兩極間的分配邏輯框圖。
[0030] 圖4是本發明中站間通信故障判斷邏輯框圖。
[0031] 圖5是本發明中兩站控制策略調整邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0032] 本發明提供一種高壓/特高壓直流輸電逆變側頻率控制的方法，能夠實現對逆變 側電網頻率快速，高效的控制。下面結合圖1所示的邏輯功能流程圖，對本發明的技術方案 進行詳細說明，具體包括如下步驟：
[0033] (1)獲取運行人員設置的頻率控制功能狀態，若頻率控制功能投入則執行以下步 驟（2)，若頻率控制功能退出則頻率控制結束；
[0034] 其中以下3方面將影響頻率控制功能狀態：
[0035] Α、逆變側頻率控制功能在整流側或逆變側的任一極在功率/電流升降過程中均 將暫時自動退出，升降完成後自動投入。
[0036] Β、逆變側頻率控制功能在直流電流不具備調節能力時，頻率控制功能將自動退 出，直至直流電流具備調節能力時，頻率控制功能自動投入。例如聯接於弱交流系統的一些 直流工程在起極時運行直流電壓通常低於額定電壓的70%，為了降低換流閥應力，在此運 行方式下直流運行電流將限制為最小運行電流，只有運行電壓不低於70 %時才允許升高運 行電流，因此在運行電壓低於70%額定電壓時，頻率控制功能將自動退出，在運行電壓不低 於70%時，頻率控制功能自動投入。
[0037] C、控制極直流電流不具備調節能力，但非控制極直流電流具備調節能力，控制極 頻率控制功能將不退出，控制極頻率控制器產生的調製量將通過極間通信送至非控制極， 由非控制極完成功率調節，實現對頻率的控制。
[0038] (2)如圖2所示，其中定功率\電流控制器在站間通信正常時為整流側的定功率 \電流控制器，在站間通信故障時則為逆變側的定功率\電流控制器。測量逆變側交流電壓 頻率，與額定頻率作差後，將偏差輸入逆變側頻率控制器，頻率控制器根據不同運行工況採 用自適應參數進行調節並輸出一個調製量Λ DP。不同運行工況是指：雙極功率控制模式有 通信運行在不同功率等級；單極功率控制模式有通信運行在不同功率等級；雙極功率控制 模式無通信運行在不同功率等級；單極功率控制模式無通信運行在不同功率等級；單極電 流控制模式有通信運行在不同功率等級；單極電流控制模式無通信運行在不同功率等級。
[0039] 這裡，頻率控制器工作在控制極，非控制極跟蹤控制極的頻率控制器輸出。
[0040] 如圖3所示上述頻率控制器輸出的調製量Λ DP是基於兩極的運行直流電壓 絕對值的比例原則，並經功率限幅環節決定其在兩極間的分配。例如：一極運行直流電 壓為500kV，一極運行直流電壓為400kV，則直流電壓為500kV的極所承擔的調製量為
【權利要求】
1. 一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵包括以下步驟： (1) 獲取頻率控制功能狀態，若投入則執行步驟（2)，若退出則頻率控制結束； (2) 逆變側電網頻率與額定頻率存在的偏差被送往逆變側頻率控制器，頻率控制器根 據不同運行工況採用自適應參數進行調節並輸出一個調製量Λ DP ; (3) 獲取站間通信狀態，在站間通信正常時，執行步驟（4);在站間通信由正常變為故 障時，執行步驟（5)，（6)，（7); (4) 逆變側頻率控制器輸出的調製量Λ DP通過站間通信使得整流側和逆變側形成新 的功率\電流指令，整流側的定功率\電流控制器按照新的功率\電流指令進行調節，從而 通過改變直流輸送功率的大小實現對逆變側的頻率控制；調製量Λ DP執行完畢後頻率控 制功能結束； (5) 逆變側由定電壓控制轉變為定電流控制，整流側由定電流控制轉變為定電壓控 制； (6) 逆變側的功率指令值被強制更新為當前實測功率值並保持tl毫秒，tl毫秒後運行 人員可以根據調度指令自行設置功率指令；逆變側頻率控制器在t2毫秒內被強制輸出為 零，同時頻率積分控制器輸出復歸為零，t2毫秒後開始正常工作；整流側頻率控制器被強 制退出，頻率積分控制器輸出復歸為零； (7) 逆變側頻率控制器輸出的調製量Λ DP疊加到逆變側的功率\電流指令上，逆變側 的定功率\電流控制器按照新的功率\電流指令進行調節，從而通過改變直流輸送功率的 大小實現對逆變側的頻率控制；調製量Λ DP執行完畢後頻率控制功能結束。
2. 如權利要求1所述的一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵是： tl的取值範圍為：0?200ms，t2的取值範圍為：0?100ms。
3. 如權利要求1所述的一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵是： 逆變側頻率控制功能在整流側或逆變側的任一極在功率/電流升降過程中均將暫時 自動退出，升降過程結束後自動投入；逆變側頻率控制功能在直流電流不具備調節能力時， 頻率控制功能將自動退出，直至直流電流具備調節能力時，頻率控制功能自動投入。
4. 如權利要求1所述的一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵是： 逆變側頻率控制器輸出的調製量Λ DP通過站間通信使得整流側和逆變側形成新的功 率\電流指令是指：當功率\電流指令由整流側控制生成時，逆變側頻率控制器輸出的調製 量Λ DP通過站間通信送至整流側，疊加到整流側的功率\電流指令上生成新的功率\電流 指令，逆變側通過站間通信跟隨此新指令；當功率\電流指令由逆變側控制生成時，逆變側 頻率控制器輸出的調製量Λ DP直接疊加到逆變側的功率\電流指令上生成新的功率\電 流指令，整流側通過站間通信跟隨此新指令。
5. 如權利要求1所述的一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵是： 頻率控制器工作在控制極，站間通信正常的極優先處於控制極；非控制極跟蹤控制極 的頻率控制器輸出；控制極直流電流不具備調節能力，但非控制極直流電流具備調節能力， 控制極頻率控制功能將不退出，控制極頻率控制器產生的調製量將通過極間通信送至非控 制極，由非控制極完成功率調節，實現對頻率的控制。
6. 如權利要求5所述的一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵是： 非控制極跟蹤控制極的頻率控制器輸出是指非控制極的頻率控制器輸出一直跟隨控 制極的頻率控制器輸出；非控制極用於功率調節的調製量來自於控制極的頻率控制器輸 出。
7. 如權利要求1所述的一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵是： 不同運行工況是指，雙極功率控制模式有通信運行在不同功率等級；單極功率控制模 式有通信運行在不同功率等級；雙極功率控制模式無通信運行在不同功率等級；單極功率 控制模式無通信運行在不同功率等級；單極電流控制模式有通信運行在不同功率等級；單 極電流控制模式無通信運行在不同功率等級。
8. 如權利要求1所述的一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵是： 頻率控制器的輸出基於兩極的運行直流電壓絕對值的比例原則，並經功率限制環節決 定調製功率在兩極間的分配。
9. 如權利要求1所述的一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵是： 逆變側頻率控制器包括頻率比例控制器和頻率積分控制器；頻率積分控制器在整流側 或逆變側的任一極在功率/電流升降過程中均將以係數kl進行積分復歸，升降過程結束後 積分復歸過程停止，其中kl的取值範圍為：0?1。
10. 如權利要求1所述的一種直流輸電逆變側頻率控制的實現方法，其特徵是： 站間通信由正常變為故障是指兩個極都在運行，兩個極的站間通信均由正常變為故 障；或兩個極都在運行，僅一極站間通信正常，且這個極站間通信由正常變為故障；或僅一 個極運行，且這個極站間通信由正常變為故障。
【文檔編號】H02J3/36GK104052077SQ201410321630
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】趙文強, 李林, 王永平 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術有限公司