换相控制方法及换相控制装置 |
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| 申请号 | CN201410810716.8 | 申请日 | 2014-12-23 | 公开(公告)号 | CN104600733A | 公开(公告)日 | 2015-05-06 |
| 申请人 | 南京南瑞继保电气有限公司; 南京南瑞继保工程技术有限公司; | 发明人 | 卢东斌; 王永平; 王振曦; 王俊生; 潘卫明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种换相控制方法及换相控制装置；方法包括：检测直流输电系统发生的暂态扰动是否满足扰动判据条件；当满足所述扰动判据条件时，确定所述直流输电系统逆变侧的换流器进行换相操作时所使用的最大触发延迟 角 ，其中，所述确定的最大触发延迟角小于发生暂态扰动前所使用的最大触发延迟角；控制直流输电系统逆变侧的换流器基于所确定的最大触发延迟角进行换相操作。通过本发明，能够根据直流输电系统发生的暂态扰动的扰动程度确定对应的最大触发延迟角，保证换相裕度，避免发生较大的暂态扰动时换相失败的情况。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种换相控制方法，其特征在于，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 换相控制方法及换相控制装置技术领域背景技术[0003] 相关技术中，通过采用直流电流指令值确定换相压降和引入正斜率系数K来保证换流器的直流电压和直流电流为正斜率关系，在直流输电系统发生小的暂态扰动时，直流电流指令值保持不变，实际直流电流因扰动而变大，此时，如果采用相关技术中确定的最大触发延迟角较发生扰动之前的最大触发延迟角大，使得直流输电系统逆变侧直流电压实际值增大，从而使直流输电系统逆变侧的实际直流电流变小，进而使直流输电系统恢复到稳态工作点； [0004] 但是，在直流输电系统发生大的暂态扰动时，相关技术提供的确定最大触发延迟角的方案会导致换流器换相失败甚至导致换流器闭锁。 发明内容[0005] 本发明实施例提供一种换相控制方法及换相控制装置，在直流输电系统发生暂态扰动，例如发生大的暂态扰动时，能够防止换相失败，确保直流输电系统稳定。 [0006] 本发明实施例的技术方案是这样实现的： [0007] 本发明实施例提供一种换相控制方法，所述方法包括： [0008] 检测直流输电系统发生的暂态扰动是否满足扰动判据条件； [0009] 当满足所述扰动判据条件时，确定所述直流输电系统逆变侧的换流器进行换相操作时所使用的最大触发延迟角，其中，所述确定的最大触发延迟角小于发生暂态扰动前所使用的最大触发延迟角； [0010] 控制直流输电系统逆变侧的换流器基于所确定的最大触发延迟角进行换相操作。 [0011] 优选地，确定所述直流输电系统逆变侧的换流器进行换相操作时所使用的最大触发延迟角，包括： [0012] 通过以下方式之一确定所述最大触发延迟角： [0013] 通过所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降，基于所述换相压降确定所述最大触发延迟角； [0014] 通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定所述最大触发延迟角； [0015] 通过触发延迟角增加量来增大所述熄弧角的方式，确定最大触发延迟角； [0016] 通过所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式、以及通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定所述最大触发延迟角； [0017] 通过所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式，以及通过触发延迟角增加量来增大所述熄弧角的方式，确定最大触发延迟角； [0018] 其中，所述换相压降、所述熄弧角均与所述最大触发延迟角负相关。 [0019] 优选地，所述通过所述逆变侧的实际直流电流确定换相压降，基于所述换相压降确定所述最大触发延迟角，包括： [0020] 根据以下公式确定所述最大触发延迟角： [0021] [0022] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角。 [0023] 优选地，所述通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定所述最大触发延迟角，包括： [0024] 根据以下公式确定所述最大触发延迟角： [0025] [0026] 其中，γo为熄弧角参考值，Δγ为熄弧角参考值增加量，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角。 [0027] 优选地，所述通过触发延迟角增加量来增大所述熄弧角的方式，确定最大触发延迟角，包括： [0028] [0029] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角，Δα为所述触发延迟角增加量。 [0030] 优选地，所述通过所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式、以及通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定所述最大触发延迟角，包括： [0031] 根据以下公式确定所述最大触发延迟角： [0032] [0033] 其中，γo为熄弧角参考值，Δγ为熄弧角参考值增加量，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角。 [0034] 优选地，所述通过所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式、以及通过触发延迟角增加量来增大所述熄弧角的方式，确定最大触发延迟角，包括： [0035] 根据以下公式确定所述最大触发延迟角： [0036] [0037] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角，Δα为所述触发延迟角增加量。 [0038] 优选地，所述扰动判据条件包括以下条件至少之一： [0039] 所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流的绝对值与直流电流指令值的绝对值的偏差大于第一阈值； [0040] 所述直流输电系统逆变侧的直流电流单位时间内变化量的绝对值大于第二阈值； [0041] 所述直流输电系统逆变侧的直流电压指令值的绝对值与直流电压实际值的绝对值的偏差大于第三阈值； [0042] 所述直流输电系统逆变侧的直流电压单位时间内变化量的绝对值大于第四阈值； [0043] 所述直流输电系统第二极或所述直流输电系统本极第二阀组所连接的不同交流电网网侧电流在单位时间内变化量的绝对值大于第五阈值； [0044] 所述直流输电系统第二极或所述直流输电系统本极第二阀组所连接的不同交流电网网侧电压单位时间内变化量的绝对值大于第六阈值； [0046] 所述直流输电系统的直流输电本极的第一阀组接收到第二阀组的以下信号至少之一：闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号、移相信号和换相失败预测信号。 [0047] 本发明实施例提供一种换相控制装置，所述装置包括： [0048] 检测单元，用于检测直流输电系统发生的暂态扰动是否满足扰动判据条件； [0049] 确定单元，用于当满足所述扰动判据条件时，确定所述直流输电系统逆变侧的换流器进行换相操作时所使用的最大触发延迟角，其中，所述确定的最大触发延迟角小于发生暂态扰动前所使用的最大触发延迟角； [0050] 控制单元，用于控制直流输电系统逆变侧的换流器基于所确定的最大触发延迟角进行换相操作。 [0051] 优选地，所述确定单元，还用于通过以下方式之一确定所述最大触发延迟角： [0052] 通过所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降，基于所述换相压降确定所述最大触发延迟角； [0053] 通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定所述最大触发延迟角； [0054] 通过触发延迟角增加量来增大所述熄弧角的方式，确定最大触发延迟角； [0055] 通过所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式、以及通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定所述最大触发延迟角； [0056] 通过所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式，以及通过触发延迟角增加量来增大所述熄弧角的方式，确定所述最大触发延迟角； [0057] 其中，所述换相压降、所述熄弧角均与所述最大触发延迟角负相关。 [0058] 优选地，所述确定单元，还用于根据以下公式确定所述最大触发延迟角： [0059] [0060] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角。 [0061] 优选地，所述确定单元还用于根据以下公式确定所述最大触发延迟角： [0062] [0063] 其中，γo为熄弧角参考值，Δγ为熄弧角参考值增加量，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角。 [0064] 优选地，所述确定单元还用于根据以下公式确定所述最大触发延迟角： [0065] [0066] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角，Δα为所述触发延迟角增加量。 [0067] 优选地，所述确定单元还用于根据以下公式确定所述最大触发延迟角： [0068] [0069] 其中，γo为熄弧角参考值，Δγ为熄弧角参考值增加量，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角。 [0070] 优选地，所述确定单元还用于根据以下公式确定所述最大触发延迟角： [0071] [0072] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为所述最大触发延迟角，Δα为所述触发延迟角增加量。 [0073] 优选地，所述检测单元，还用于根据以下条件至少之一检测直流输电系统发生的暂态扰动是否满足扰动判据条件； [0074] 所述直流输电系统逆变侧的实际直流电流的绝对值与直流电流指令值的绝对值的偏差大于第一阈值； [0075] 所述直流输电系统逆变侧的直流电流单位时间内变化量的绝对值大于第二阈值； [0076] 所述直流输电系统逆变侧的直流电压指令值的绝对值与直流电压实际值的绝对值的偏差大于第三阈值； [0077] 所述直流输电系统逆变侧的直流电压单位时间内变化量的绝对值大于第四阈值； [0078] 所述直流输电系统第二极或所述直流输电系统本极第二阀组所连接的不同交流电网网侧电流在单位时间内变化量的绝对值大于第五阈值； [0079] 所述直流输电系统第二极或所述直流输电系统本极第二阀组所连接的不同交流电网网侧电压单位时间内变化量的绝对值大于第六阈值； [0080] 所述直流输电系统的直流输电本极接收到第二极的以下信号至少之一：闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号、移相信号、换相失败预测信号； [0081] 所述直流输电系统的直流输电本极的第一阀组接收到第二阀组的以下信号至少之一：闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号、移相信号和换相失败预测信号。 [0082] 本发明实施例中，在直流输电系统的发生大的暂态扰动(也即满足暂态扰动判据条件)时，通过使用较发生大的暂态扰动前小的最大触发延迟角进行换相操作，避免发生换相失败的情况，保证直流输电系统电压稳定。附图说明 [0083] 图1是本发明实施例中换相控制的实现流程示意图； [0084] 图2a是本发明实施例中直流输电系统中进行换相控制的示意图一； [0085] 图2b是本发明实施例中直流输电系统中进行换相控制的示意图二； [0086] 图2c是本发明实施例中直流输电系统中进行换相控制的示意图三； [0087] 图3是本发明实施例中在直流输电系统的逆变侧实施最大触发延迟角控制策略的实现框图； [0088] 图4是本发明实施例中换相控制装置的结构示意图一； [0089] 图5是本发明实施例中换相控制装置的结构示意图二。 具体实施方式[0090] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0091] 发明人在实施本发明的过程中发现，相关技术中采用以下方式确定逆变侧的换流器进行换相处理所依据的最大触发延迟角： [0092] [0093] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为直流输电系统逆变侧的额定理想空载直流电压，Udi0为直流输电系统逆变侧的实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角； [0094] 可以看出，通过采用直流电流指令值确定换相压降(换相压降与对应)和引入正斜率系数K来保证直流电压实际值和实际直流电流为正斜率关系，在直流输电系统逆变侧发生小的暂态扰动时，直流电流指令值Io保持不变，实际直流电流Id因扰动而变大，根据相关技术的最大触发延迟角控制策略确定的最大触发延迟角AMAX较发生扰动之前增大，从而使逆变侧的直流电压增大，实际直流电流Id变小，进而使直流输电系统恢复到稳态工作点，也即在使用增大直流电压的方式来消除暂态扰动； [0095] 发明人发现，上述处理仅适用于在直流输电系统稳态工作或发生小的暂态扰动时；在以下故障时导致发生大的暂态扰动： [0096] 高压直流输电双极运行时发生单极闭锁；特高压直流输电逆变侧串联的两个阀组有一个阀组发生丢脉冲故障、无通讯时逆变侧有一个阀组退出运行、双极运行时发生单极闭锁；高、低压阀组分层接入两个交流电网的特高压直流输电逆变侧发生单个交流电网故障； [0097] 由于在逆变侧出现大的暂态扰动时，逆变侧的直流电压相对整流侧的直流电压下降较大，整流侧的电流调节器不能及时调节直流电流跟随直流电流指令值，输送至逆变侧的正常运行阀组的直流电流快速上升，实际直流电流远大于直流电流指令值，此时采用直流电流指令值确定的换相压降远小于实际的换相压降，根据相关技术提供的最大触发延迟角控制策略确定的最大触发延迟角较发生扰动之前增大，将使熄弧角实际值远小于熄弧角参考值，换相裕度减小，从而极易导致换流器发生换相失败，发生换相失败时换流器的直流电压将变得很低，导致实际直流电流进一步增大，熄弧角实际值进一步减小，极易造成连续的换相失败甚至导致换流器闭锁； [0098] 结合上述分析，本发明实施例记载一种换相控制方法，可以应用于高压直流输电系统以及特高压直流输电系统的换相控制，如图1所示，本实施例记载的换相控制方法包括以下步骤： [0099] 步骤101，检测直流输电系统发生的暂态扰动是否满足扰动判据条件。 [0100] 扰动判据条件可以采用以下条件至少之一： [0101] (1)直流输电系统逆变侧的换流器的实际直流电流的绝对值与直流电流指令值的绝对值的偏差大于第一阈值，即|Id|-|Io|>Idiff [0102] 式中，Io为直流电流指令值，Id为实际直流电流，Idiff为直流电流偏差值(对应第一阈值)，取值为0.01～0.3IdN，IdN为直流电流额定值。 [0103] (2)直流输电系统逆变侧的直流电流单位时间内变化量的绝对值大于第二阈值，即 [0104] 式中，Kdelta_Id为直流电流对时间的导数定值(对应第二阈值)，取值为50～1000Id0，Id0为扰动前换流器的实际直流电流。 [0105] (3)直流输电系统逆变侧的直流电压指令值的绝对值与直流电压实际值的绝对值的偏差大于第三阈值，即|Uo|-|Ud|>Udiff； [0106] 式中，Uo为直流电压指令值，Ud为直流电压实际值，Udiff为直流电压偏差定值(对应第三阈值)，取值为0.01～0.5UdN，UdN为额定直流电压。 [0107] (4)直流输电系统逆变侧的直流电压单位时间内变化量的绝对值大于第四阈值，即 [0108] 式中，Kdelta_Ud为直流电压对时间的导数定值(对应第四阈值)，取值为10～200Ud0，Ud0为扰动前的直流电压实际值。 [0109] (5)直流输电系统第二极或直流输电系统本极第二阀组所连接的不同交流电网网侧电流单位时间内变化量的绝对值大于第五阈值，即 或 [0110] 式中，IA，IB，IC为直流输电系统第二极或直流输电系统本极第二阀组所接的不同交流电网网侧A相，B相，C相电流，Kdelta_IP为相电流对时间的导数定值(对应第五阈值)，取值为350～1200Im，Im为扰动前的交流电流峰值，第二极为直流输电系统的直流输电本极之外的极，第二阀组为直流输电系统的直流输电本极中第一阀组之外的阀组，第一阀组是指进行判断是否满足扰动判据条件判断的目标阀组，如直流输电系统的直流输电本极包括串联的阀组1和阀组2时，如果对阀组1进行是否满足扰动判据条件的判断，则阀组1为第一阀组，阀组2为第二阀组。 [0111] (6)直流输电系统第二极或直流输电系统本极第二阀组所连接的不同交流电网网侧电压单位时间内变化量的绝对值大于第六阈值，即 [0112] 式中，UA，UB，UC为直流输电系统第二极或直流输电系统本极第二阀组所连接的不同交流电网网侧A相，B相，C相电压，Kdelta_UP为相电压对时间的导数定值(对应第六阈值)，取值为350～1200Um，Um为扰动前的交流电压峰值；第二极为直流输电系统的直流输电本极之外的极，第二阀组为直流输电系统的直流输电本极中第一阀组之外的阀组，第一阀组是指进行判断是否满足扰动判据条件判断的目标阀组，如直流输电系统的直流输电本极包括串联的阀组1和阀组2时，如果对阀组1进行是否满足扰动判据条件的判断，则阀组1为第一阀组，阀组2为第二阀组。 [0113] (7)直流输电系统的直流输电本极接收到第二极的以下信号至少之一：闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号、移相信号和换相失败预测信号。 [0114] (8)直流输电系统的直流输电本极的第一阀组接收到第二阀组的以下信号至少之一：闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号、移相信号和换相失败预测信号。 [0115] 需要指出的是，大的暂态扰动与小的暂态扰动是相对的，当发生的扰动未满足扰动判据条件时即为小的暂态扰动或直流输电系统稳态运行时，可以基于公式(1)，也即基于直流电流指令值确定换相压降，并基于换相压降确定最大触发延迟角。 [0116] 步骤102，满足扰动判据条件，确定直流输电系统逆变侧的换流器进行换相处理所依据的最大触发延迟角。 [0117] 这里，所确定的最大触发延迟角小于发生暂态扰动前所使用的最大触发延迟角；与直流输电系统在稳态工作时或发生小的暂态扰动时的确定最大触发延迟角的方式不同(直流输电系统在稳态工作时或发生小的暂态扰动时的最大触发延迟角控制机制，实质是利用采用增大直流电压的方式来消除扰动)，发生大的暂态扰动时，以不发生换相失败为控制目标，消除扰动的处理可以在直流输电系统的整流侧完成，从而使直流输电系统恢复到稳态工作点；需要说明的是，本发明实施例中记载的换流器由阀组(阀组由不可关断的晶闸管组成)构成；因此，后续控制直流输电系统逆变侧的换流器依据最大触发延迟角进行换相处理，可以通过控制直流输电系统逆变侧的阀组来实现。 [0118] 确定最大触发延迟角的方式包括以下几种： [0119] 1)根据换流器的实际直流电流确定换相压降，基于换相压降来确定最大触发延迟角； [0120] 2)通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角； [0121] 3)通过触发延迟角增加量来增大熄弧角的方式确定最大触发延迟角。 [0122] 4)通过直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式、以及通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角； [0123] 5)通过直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式，以及通过触发延迟角增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角。 [0124] 下面就采用上述方式确定最大触发延迟角进行说明。 [0125] 采用方式1)时，采用直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降，基于换相压降确定最大触发延迟角时，作为一个示例，可以采用以下公式： [0126] [0127] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为实际直流电流，IdN为额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角。 [0128] 采用方式2)时，通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角，作为一个示例，可以采用以下公式： [0129] [0130] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为实际直流电流，IdN为额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角；Δγ为熄弧角参考值增加量，可以为常数值或动态值，例如，Δγ为常数值时，根据直流输电系统瞬时扰动大小取常数值，Δγ可以在0～35°内取常数值；再例如，Δγ为动态值时，Δγ可以随扰动大小变化取值，扰动越大，取值越大，反之，取值越小；在暂态扰动消除时，Δγ的值可以通过下阶跃函数经低通滤波器减小为0，以保证直流输电系统的稳定性。 [0131] 采用方式3)时，通过触发延迟角增加量(触发延迟角增加量用于减小最大触发延迟角)来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角，作为一个示例，可以采用以下公式： [0132] [0133] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为实际直流电流，IdN为额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角；Δα为触发延迟角增加量(对应最大触发延迟角的增加量)，可以为常数值或动态值，例如，Δα为常数值时，根据直流输电系统瞬时扰动大小取常数值，Δα可以在0～30°内取常数值；再例如，Δα为动态值时，Δα可以随扰动大小变化取值，扰动越大，取值越大，反之，取值越小；在暂态扰动消除时，Δα的值可以通过下阶跃函数经低通滤波器减小为0，以保证直流输电系统的稳定性。 [0134] 采用方式4)时，采用直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降，并通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角，作为一个示例，可以采用以下公式： [0135] [0136] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为实际直流电流，IdN为额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角；Δγ为熄弧角参考值增加量，可以为常数值或动态值，例如，Δγ为常数值时，根据直流输电系统瞬时扰动大小取常数值，Δγ可以在0～35°内取常数值；再例如，Δγ为动态值时，Δγ可以随扰动大小变化取值，扰动越大，取值越大，反之，取值越小；在暂态扰动消除时，Δγ的值可以通过下阶跃函数经低通滤波器减小为0，以保证直流输电系统的稳定性。 [0137] 采用方式5)时，通过直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式、并通过触发延迟角增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角，作为一个示例，可以采用以下公式： [0138] [0139] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为实际直流电流，IdN为额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角；Δα为触发延迟角增加量，可以为常数值或动态值，例如，Δα为常数值时，根据直流输电系统瞬时扰动大小取常数值，Δα可以在0～30°内取常数值；再例如，Δα为动态值时，Δα可以随扰动大小变化取值，扰动越大，取值越大，反之，取值越小；在暂态扰动消除时，Δα的值可以通过下阶跃函数经低通滤波器减小为0，以保证直流输电系统的稳定性。 [0140] 在步骤103中，控制直流输电系统逆变侧的换流器基于所确定的最大触发延迟角进行换相操作。 [0141] 基于最大触发延迟角控制直流输电系统逆变侧的换流器的开通和关断，使换流器完成换相处理，避免发生换相失败；保证直流输电系统的电压稳定，同时可由整流侧的电流控制器将扰动消除，从而使直流输电系统重新回到稳态工作点。 [0142] 需要指出的是，在步骤101中，当检测出发生扰动且扰动未满足扰动判定条件时，或者检测出稳态运行时，可以根据相关技术提供的公式(1)，通过采用直流电流指令值确定换相压降和引入正斜率系数K来保证换流器的直流电压和直流电流为正斜率关系；在逆变侧发生小的暂态扰动时，直流电流指令值Io保持不变，直流电流Id因扰动而变大，根据相关技术确定的最大触发延迟角控制机制确定的最大触发延迟角AMAX较发生扰动之前增大，从而使逆变侧直流电压Ud增大，实际直流电流Id变小，进而使直流输电系统恢复到稳态工作点； [0143] 在逆变侧发生大的暂态扰动时根据步骤102的记载确定最大触发延迟角，也即在直流输电系统的逆变侧出现大的暂态扰动使实际直流电流变大时，在逆变侧确定最大触发延迟角时，不采用增大直流电压的方式来消除扰动，而是较发生大的暂态扰动之前减小最大触发延迟角，以不发生换相失败为控制目标，相应地，可以由整流侧的电流控制器来消除扰动，这样，不但能够消除暂态扰动，而且，避免了相关技术在消除扰动时发生换相失败的情况，确保在发生大的暂态扰动时直流输电系统能够恢复到稳态工作点。 [0144] 下面再结合实际应用场景进行说明。 [0145] 在图2a、图2b和图2c中，当极II 20闭锁时，针对极I 10判断是否满足扰动判据条件(也即判断是否发生大的暂态扰动)，以触发运行最大触发延迟角控制策略，从而重新确定最大触发延迟角(小于发生扰动前的最大触发延迟角)，扰动判据条件可以采用以下条件至少之一： [0146] 1)通过检测流过逆变侧极I 10的直流电流Id的绝对值与直流电流指令值Io的绝对值的偏差大于Idiff； [0147] 2)流过逆变侧的直流电流Id单位时间内变化量的绝对值大于Kdelta_Id； [0148] 3)逆变侧的直流电压指令值Uo的绝对值与直流电压Ud的绝对值的偏差大于Udiff； [0149] 4)逆变侧的直流电压Ud对单位时间内变化量的绝对值大于Kdelta_Ud； [0150] 5)极I 10接收到以下信号至少之一：极II 20的闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号和移相信号； [0151] 如果满足条件，则运行最大触发延迟角控制处理策略；同理，极I 10闭锁时，极II20的处理与以上类似。 [0152] 在图2b和图2c中，当极I 10处于全阀组运行状态，逆变侧高压阀组40控制丢脉冲或者站间无通讯时退出高压阀组40时，针对极I 10低压阀组50判断是否满足扰动判据条件(也即判断是否发生大的暂态扰动)，以触发运行最大触发延迟角控制策略，从而重新确定最大触发延迟角，扰动判据条件可以采用以下条件至少之一： [0153] 1)逆变侧通过检测流过极I 10低压阀组50的直流电流Id的绝对值与直流电流指令值Io的绝对值的偏差大于Idiff； [0154] 2)流过低压阀组50的直流电流Id单位时间内变化量的绝对值大于Kdelta_Id； [0155] 3)直流电压指令值Uo的绝对值与直流电压Ud的绝对值的偏差大于Udiff； [0156] 4)直流电压Ud单位时间内变化量的绝对值大于Kdelta_Ud； [0157] 5)低压阀组50接收到高压阀组40以下信号至少之一：闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号、移相信号； [0158] 同理，逆变侧低压阀组50控制丢脉冲或者站间无通讯时退出低压阀组50时，可以针对极I 10高压阀组40判断是否满足扰动判据条件(也即判断是否发生大的暂态扰动)，以触发运行最大触发延迟角控制策略，从而重新确定最大触发延迟角；上述处理同样适用于极II 20的高压阀组70和低压阀组60。 [0159] 在图2c中，当逆变侧极I 10处于全阀组运行状态，高压阀组40所连接的交流电网I 30出现单相接地故障、两相短路故障、两相接地故障或三相短路故障时，可以针对极I10低压阀组50判断是否满足扰动判据条件(也即判断是否发生大的暂态扰动)，以触发运行最大触发延迟角控制策略，从而重新确定最大触发延迟角，扰动判据条件可以采用以下条件至少之一： [0160] 1)通过检测流过极I 10低压阀组50的直流电流Id的绝对值与直流电流指令值Io的绝对值的偏差大于Idiff； [0161] 2)流过逆变侧的直流电流Id单位时间内变化量的绝对值大于Kdelta_Id； [0162] 3)直流电压指令值Uo的绝对值与直流电压Ud的绝对值的偏差大于Udiff； [0163] 4)直流电压Ud单位时间内变化量的绝对值大于Kdelta_Ud； [0164] 5)低压阀组50测量高压阀组40所连接的交流网侧电流IA，IB，IC单位时间内变化量的绝对值大于Kdelta_IP； [0165] 6)低压阀组50测量高压阀组40所连接的交流网侧电压UA，UB，UC单位时间内变化量的绝对值大于Kdelta_UP； [0166] 7)低压阀组50接收到高压阀组40以下信号至少之一：闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号、移相信号和换相失败预测信号； [0167] 如果满足扰动判据条件，则运行最大触发延迟角控制策略；同理，逆变侧低压阀组50所连接的交流电网II 80故障时，针对极I 10高压阀组40判断是否满足扰动判据条件； 上述处理同样适用于极II 20的高压阀组70和低压阀组60。 [0168] 对于逆变侧出现的其他故障引起的换流器的直流电流Id的绝对值与直流电流指令值Io的绝对值的偏差大于Idiff，也判定为直流输电系统出现了大的暂态扰动。 [0169] 如图3所示的最大触发延迟角控制策略的实现示意图，将上述电流、电压偏差和导数算法以及第二极、第二阀组的闭锁、紧急停运、换相失败预测等状态信号作为大的暂态扰动判据逻辑的输入，大的暂态扰动判据逻辑根据所有输入中的至少一个来判断；如果判定为稳态运行和小的暂态扰动时，则大的暂态扰动判据逻辑输出为0，触发选取逻辑选择采用直流电流指令值计算换相压降，也即根据公式(1)确定最大触发延迟角算法；如果判定为大的暂态扰动，大的暂态扰动判据逻辑输出为1，触发选取逻辑选取公式(2)～(6)中的任一个公式确定最大触发延迟角。 [0170] 本发明实施例还记载一种换相控制装置，用于执行上述的换相控制处理，如图4所示，换相控制装置包括： [0171] 检测单元41，用于检测直流输电系统发生的暂态扰动是否满足扰动判据条件； [0172] 确定单元42，用于当满足扰动判据条件时，确定直流输电系统逆变侧的换流器进行换相操作时所使用的最大触发延迟角，其中，确定的最大触发延迟角小于发生暂态扰动前所使用的最大触发延迟角； [0173] 控制单元43，用于控制直流输电系统逆变侧的换流器基于所确定的最大触发延迟角进行换相操作。 [0174] 其中，确定单元42可以通过以下方式之一确定最大触发延迟角： [0175] 1)通过直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降，基于换相压降确定最大触发延迟角； [0176] 2)通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角； [0177] 3)通过触发延迟角增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角； [0178] 4)通过直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式、以及通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角； [0179] 5)通过直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式，以及通过触发延迟角增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角； [0180] 其中，换相压降、熄弧角均与最大触发延迟角负相关。 [0181] 采用方式1)时，确定单元42还用于根据上述公式(2)确定最大触发延迟角： [0182] [0183] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角。 [0184] 采用方式2)时，确定单元42还用于根据上述公式(3)确定最大触发延迟角： [0185] 确定单元42用于根据以下公式确定最大触发延迟角： [0186] [0187] 其中，γo为熄弧角参考值，Δγ为熄弧角参考值增加量，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角。 [0188] 采用方式3)时，确定单元42还用于根据上述公式(4)确定最大触发延迟角： [0189] [0190] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角，Δα为触发延迟角增加量。 [0191] 采用方式4)时，确定单元42还用于根据上述公式(5)确定最大触发延迟角： [0192] [0193] 其中，γo为熄弧角参考值，Δγ为熄弧角参考值增加量，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角。 [0194] 采用方式5)时，确定单元42还用于根据上述公式(6)确定最大触发延迟角： [0195] [0196] 其中，γo为熄弧角参考值，dx为相对感性压降，Io为直流电流指令值，Id为直流输电系统逆变侧的实际直流电流，IdN为所述直流输电系统逆变侧的额定直流电流，Udi0N为额定理想空载直流电压，Udi0为实际理想空载直流电压，K为正斜率系数，AMAX为最大触发延迟角，Δα为触发延迟角增加量。 [0197] 作为一个示例，检测单元41，还用于根据以下条件至少之一检测直流输电系统发生的暂态扰动是否满足扰动判据条件； [0198] 直流输电系统逆变侧的实际直流电流的绝对值与直流电流指令值的绝对值的偏差大于第一阈值； [0199] 直流输电系统逆变侧的直流电流单位时间内变化量的绝对值大于第二阈值； [0200] 直流输电系统逆变侧的直流电压指令值的绝对值与直流电压实际值的绝对值的偏差大于第三阈值； [0201] 直流输电系统逆变侧的直流电压单位时间内变化量的绝对值大于第四阈值； [0202] 直流输电系统第二极或直流输电系统本极第二阀组所连接的不同交流电网网侧电流在单位时间内变化量的绝对值大于第五阈值； [0203] 直流输电系统第二极或直流输电系统本极第二阀组所连接的不同交流电网网侧电压单位时间内变化量的绝对值大于第六阈值； [0204] 直流输电系统的直流输电本极接收到第二极的以下信号至少之一：闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号、移相信号、换相失败预测信号； [0205] 直流输电系统的直流输电本极的第一阀组接收到第二阀组的以下信号至少之一：闭锁信号、保护闭锁信号、紧急停运信号、移相信号、换相失败预测信号。 [0206] 实际应用中，检测单元41、确定单元42可由换相控制装置中的微处理器(MCU)或逻辑可编程门阵列(FPGA)实现；控制单元43可由限幅器和比例积分(PI，Proportional Integral)调节器实现； [0208] 最大触发延迟角确定单元54的输入为直流电流Id、直流电流指令值Io、熄弧角参考值γo、相对感性压降dx和空载直流电压Udi0，最大触发延迟角控制单元59根据图3的逆变侧最大触发延迟角控制策略确定并输出最大触发延迟角AMAX； [0209] 电压调节单元55的输入为直流电压指令值Uo和直流电压Ud的差值，差值经电压调节单元55中设置的PI调节器50输出到限幅器51，限幅器51的下限值为110°，上限值为最大触发延迟角确定单元54输出的AMAX； [0210] 电流调节单元56的输入为直流电流指令值Io和直流电流Id的差值，应用于逆变侧时，电流调节单元56将上述电流差值(直流电流指令值Io和直流电流Id的差值)减去电流差额ΔI，将得到的结果输出到PI调节器52，经PI调节器52的输出至限幅器53，限幅器53的下限值为110°，上限值为限幅器51的输出； [0211] 限幅器53利用输出的最大触发延迟角对直流输电设备的阀组58进行控制，电流差额应用于逆变侧后，电流调节器的输出值一般大于限幅器53的上限值，电流调节器的输出值为限幅器53的上限值；电压调节单元55的输出值一般大于最大触发延迟角AMAX，限幅器55的输出为其上限值AMAX。因此，逆变侧的装置57一般工作在最大触发延迟角控制。综上所述，本发明实施例中，当直流输电系统的逆变侧稳态运行或发生小的暂态扰动时，根据直流电流指令值确定逆变侧的换流器换相时的换相压降，基于换相压降确定最大触发延迟角；当直流输电系统的逆变侧出现大的暂态扰动时，如出现直流电流、直流电压的测量值与对应的指令值差值较大，或者直流电流、直流电压单位时间内的变化量较大，或者第二极或特高压直流输电本极第二阀组出现故障、闭锁等情况，由于此时，换流器的实际直流电流远大于直流电流指令值，因此采用以下方式至少之一减小大的暂态扰动时换流器的最大触发延迟角：1)通过直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降，基于换相压降确定最大触发延迟角；2)通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角；3)通过触发延迟角增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角；4)通过直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式、以及通过熄弧角参考值增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角；5)通过直流输电系统逆变侧的实际直流电流确定换相压降的方式，以及通过触发延迟角增加量来增大熄弧角的方式，确定最大触发延迟角；也即在逆变侧确定最大触发延迟角时，不采用增大直流电压的方式来消除扰动，而是使用较发生大的暂态扰动之前减小最大触发延迟角进行换相处理，以不发生换相失败为控制目标，由整流侧的电流控制器来消除扰动，从而使直流输电系统恢复到稳态工作点。 [0212] 本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 [0213] 或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、RAM、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 [0214] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。 |
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