[发明专利]一种抑制多馈入直流换相失败的直流功率控制方法

权利要求书

1.一种抑制多馈入直流换相失败的直流功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立多馈入直流输电系统简化模型：

本地直流系统1和远端直流系统2的直流输电线路分别经交流系统母线BUS2和BUS3馈入受端系统，另有两回交流输电系统；受端为三区交流系统，通过联络线L_tie12和L_tie23耦合起来；受端系统包含发电机G_s1、G_s2和G_s3，交流系统母线BUS1、BUS2和BUS3分别挂有负载Load1、Load2和Load3；

步骤2：基于sin-cos分量检测判断方法，判断直流功率控制的启动：

故障前母线电压为：

v＝|v|cos(θ+σ)＝acosθ+bsinθ

a＝vcosθ+v′sinθ

b＝vsinθ+v′cosθ

式中，θ为旋转参考坐标，σ为相角，v’＝dv/dt＝-asinθ+bcosθ，ω为正弦电压的角频率，且ω＝dθ/dt，a和b分别为正弦和余弦分量的幅值；

当系统发生故障时，母线电压瞬时跌落至|v'|，将其与故障前的值|v|的差值Δ|v|作为故障判据；

t时刻下，当Δ|v|＞ε则启动直流功率控制，即直流功率控制启动时刻t_on＝t；其中，ε为系统额定运行条件下系统发生本地换相失败临界值；

步骤3：确定直流功率调整量：

在稳定运行条件下，直流系统逆变侧无功功率平衡关系式为：

式中，为逆变器所需消耗的无功功率；表示直流系统无功补偿装置所提供的无功，Q_ac表示受端系统所提供的无功；表示换相电压过零点偏移角，U_L为换流母线电压有效值；P_d为直流系统有功功率，ω为正弦电压的角频率；C为直流系统逆变侧无功补偿装置的等值电容；

换相失败下，本地直流系统回降有功功率量满足直流系统逆变侧无功功率平衡关系式，线性化直流系统逆变侧无功功率变化趋势由上式得：

式中，ΔP_d为直流系统有功功率的回降量；ΔU_L为故障下换流母线电压U_L减小量；

进一步化简，得直流功率调整量：

步骤4：确定直流功率控制速率：

上式中ΔP_d对时间t求导得ΔP_d随U_L减小的变化速率：

因则忽略等式右侧第二项，功率变化与母线电压变化率关系式：

由上式得，为保证达到更好的控制效果，系统有功功率P_d的控制速率应与母线电压U_L下降速率成正比；其比例系数与交流母线电压U_L有关，母线变化速率一定的情况下，母线运行电压越大，P_d的控制速率越大；

步骤5：根据直流功率调整量和直流功率控制速率在不同换相失败场景下进行直流功率控制。

2.根据权利要求1所述的抑制多馈入直流换相失败的直流功率控制方法，其特征在于，所述步骤5中，在不同换相失败场景的判定及对应的直流功率控制方法为：

1)当远端直流系统2换流站换流母线电压变化后仍高于换相失败临界电压U_Lmin，则仅本地直流系统1发生换相失败；此时，提升远端直流系统2有功传输功率维持系统有功功率平衡；而回降本地直流有功功率以减少逆变器无功缺额，使系统快速恢复；

2)在多馈入交互作用因子的影响下，远端直流换流母线电压变化后低于换相失败临界电压U_Lmin，则两地直流系统同时或相继发生换相失败；此时，降低本地直流系统1的有功功率从而减小换流站所需无功，抑制本地直流系统1换相失败；同时，回降远端直流系统2的有功功率抑制远端直流系统2换相失败，使两直流系统更快速恢复，维持系统稳定；

3)远端直流系统2相继换相失败，本地直流系统1发生连续换相失败时，降低本地直流系统1的有功功率从而减小换流站所需无功，抑制本地直流系统1换相失败；同时，回降远端直流系统2的有功功率抑制远端直流系统2换相失败，使两直流系统更快速恢复，维持系统稳定。