基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法与流程

本发明涉及高压直流输电系统控制优化，尤其涉及一种基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法。

背景技术：

1、由于我国电力能源负荷逆向分布，基于电网换相换流的高压直流输电系统(linecommutated converter high voltage direct current,lcc-hvdc)以其传输容量大、距离远等优势被广泛应用于远距离、大容量输电和电力系统联网中。但由于lcc-hvdc采用不具备自我关断能力的晶闸管作为基本换流器件，在逆变侧发生交流故障时lcc存在换相失败风险，其中首次换相失败一般发生于故障后几至十几ms内，控制系统难以快速介入并成功预防，且首次换相失败对电网的不利影响有限；而后续换相失败发生时往往控制系统已经充分介入，并会对整个电网带来多次冲击。

2、目前的lcc换相失败研究大部分关注于受端电网仅含同步发电系统，忽略了光伏等新能源发电系统接入受端电网后对lcc运行带来的不利影响。已有研究表明在光伏发电系统接入lcc受端交流电网场景下，电网发生交流故障并导致lcc发生首次换相失败后，光伏发电系统在lcc输出谐波影响下存在并网点功率、电压不稳定的问题，并跨电压等级传递引起lcc直流电流波动，直流电流作为lcc逆变侧控制系统输入量，其波动经控制系统线性环节传递导致lcc逆变侧输出超前触发角指令值波动，这种lcc逆变侧的不良控制响应将带来后续换相失败风险。

3、然而，现有lcc后续换相失败抑制策略可分为限制直流电流和提前触发两种，其中限制直流电流主要通过降低lcc逆变侧低压限流控制输出的直流电流控制指令值或增设附加直流控制实现，提前触发主要通过提升lcc逆变侧低压限流控制输出的超前触发角指令值实现。以上策略并不能针对性地解决光伏接入导致的lcc逆变侧超前触发角指令波动问题，在光伏接入受端电网背景下存在适应性不足的问题。目前鲜有发明涉及如何针对性改善光伏接入场景下lcc逆变侧控制指令的波动响应特性，以降低lcc后续换相失败风险。

技术实现思路

1、为了改善光伏接入下lcc在受端电网故障后的逆变侧输出指令响应，能有效提升系统在多种光伏接入场景下的后续换相失败抵御能力，本发明提供一种基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法，具体由以下技术方案实现：

2、所述基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法，包括：

3、实时采集包含定电流控制器输出的超前触发角指令值βcc、单个工频周期内关断角最小值γm以及直流电流idm的直流输电系统逆变侧特征量；

4、根据定电流控制启动值、临界关断角结合所述定电流控制器输出的超前触发角指令值和单个工频周期内关断角最小值通过设定的逻辑运算获取附加控制投入使能信号；

5、根据采集的直流电流idm计算得到包含附加直流电流偏差量δiextra和附加关断角偏差量δγextra的附加控制偏差量；

6、根据附加控制投入使能信号投入附加控制偏差量，以抑制换相失败。

7、所述基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法的进一步设计在于，配置该方法的高压直流输电系统受端交流电网含光伏发电系统接入，光伏发电系统装机容量设定为30～120mva。

8、所述基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法的进一步设计在于，获取附加控制投入使能信号具体过程具体包括：

9、将逆变侧定电流控制输出值βcc输入至双输入比较器a输入端，将定电流控制启动值βcc_start输入至双输入比较器b输入端；当a>b时，设定比较器输出控制投入使能信号s1为高电平，a<b时，设定输出使能信号s1为低电平；

10、将单个工频周期内关断角最小值γm输入至双输入比较器a输入端，将临界关断角γmin输入至双输入比较器b输入端；当a>b时，比较器输出控制投入使能信号s2为高电平，a<b时，输出使能信号s2为低电平；

11、将使能信号s1、s2通过一个与门得到附加控制投入使能信号s3。

12、所述基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法的进一步设计在于，附加控制偏差量的计算具体为：

13、根据式(1)得到直流电流平均值idmave；

14、

15、式(1)中，t为平均值计算周期；

16、根据式(2)得到直流电流偏差量δiextra和附加关断角偏差量δγextra；

17、

18、式(2)中，kcec为lcc逆变侧电流偏差控制曲线斜率。

19、所述基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法的进一步设计在于，根据附加控制投入使能信号投入附加控制偏差量具体为：当使能信号s3为高电平时，在lcc逆变侧定电流、定关断角控制输入端的基础上分别投入附加直流电流偏差量δiextra和附加关断角偏差量δγextra，对高压直流输电系统的关断角进行控制；当使能信号s3为低电平时，不对lcc逆变侧定电流、定关断角控制作任何改动，不投入附加直流电流偏差量δiextra和附加关断角偏差量δγextra。

20、所述基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法的进一步设计在于，采集直流输电系统逆变侧特征量的采样频率f1设定为2～4khz。

21、所述基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法的进一步设计在于，获取附加控制投入使能信号时，电流控制启动值βcc_start设定为0.4920～0.5234rad，临界关断角γmin设定为0～0.0349rad。

22、所述基于逆变侧指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法的进一步设计在于，根据附加控制投入使能信号投入附加控制偏差量的直流电流平均值计算周期t设定为0.15～0.25s。

23、本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及计算机程序，其中所述计算机程序存储于所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现所述基于逆变侧控制指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法。

24、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现所述基于逆变侧控制指令波动平抑的直流后续换相失败抑制方法。

25、本发明的优点如下：

26、1.本发明的方法通过对光伏接入受端电网背景下lcc超前触发角指令波动问题进行针对性优化，使得lcc控制系统能在首次换相失败恢复后输出稳定的超前触发角指令值，较之传统附加直流控制、提前触发的方式更能有效避免光伏接入背景下因超前触发角指令波动导致的lcc后续换相失败；

27、2.本发明的方法不受制于光伏装机容量、电气距离及线路故障位置的影响，在不同条件下都能实现lcc后续换相失败的有效抑制；

28、3.本发明的方法通过控制优化的方式实现lcc后续换相失败抑制，无需增设同步调相机等无功补偿设备，投资、运维成本较低。

29、综上，该方法能够有效解决光伏接入背景下lcc控制系统在首次换相失败恢复后因逆变侧超前触发角指令波动而引发的后续换相失败问题，有效提升了lcc在不同光伏装机容量、电气距离及故障位置下的后续换相失败抵御能力，同时具备良好的经济优势，有助于光伏接入背景下lcc的安全稳定运行。