[发明专利]交流故障时高压直流输电系统直流电流运行范围确定方法

说明书

本发明公开了交流故障时高压直流输电系统直流电流运行范围确定方法，能够减少高压直流发生后续换相失败的几率，有效改善高压直流输电系统的交流故障恢复性能，对提升交直流混联输电系统的稳定性具有重要意义效果。该方法包括：本发明根据电压‑电流特性函数实时求解出三相对称以及不对称两种故障下直流电流指令值的上限值，接着基于瞬时功率理论对交流滤波器补偿的无功功率进行实时计算，通过设定交流系统与换流站的无功交换量为某一期望值，确定换流器无功消耗量的期望值，求解出该工况下的电流指令值，最后二者取小并经过限幅环节确定直流电流最终指令值，能够减少高压直流发生后续换相失败的几率，有效改善高压直流输电系统的交流故障恢复性能，对提升交直流混联输电系统的稳定性具有重要意义。

技术领域

本发明涉及高压直流技术领域，特别是涉及一种交流故障时高压直流输电系统直流电流运行范围确定方法。

背景技术

高压直流已被广泛应用在远距离大功率输电和非同步电网互联场合，我国已投运和在建的直流输电线路超过30条，我国电网已经成为世界上最复杂的交直流混合运行电网。直流系统两端换流器在运行中要消耗大量无功功率，一般情况下，整流器和逆变器消耗的无功功率分别约为输送有功功率的30％～50％和40％～60％。当交流系统发生故障时，直流电压以及换流站附近换流母线电压会迅速降低，此时若直流系统仍工作在额定功率或者额定电流下，则换流站对交流系统的无功需求会大大增加，引起换相电压持续波动，影响直流正常换相甚至导致直流发生换相失败。

为解决这一问题，传统直流控制系统引入低压限流功能(Voltage DependentCurrent Order Limiter，VDCOL)来对低电压状态下的直流电流指令加以限制，减小故障期间换流站对交流系统的无功需求，有利于故障后交流电压和直流功率的恢复。在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：

低压限流功能中电流指令值相关参数来自于工程经验或是通过仿真测试获得的，未有理论依据，特别是交流故障时高压直流输电系统直流电流运行范围无法确定。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供的一种交流故障时高压直流输电系统直流电流运行范围确定方法，包括确定三相对称故障和三相不对称故障直流电流直流最大允许值，具体包括：

判断换流站系统发生的是三相对称故障还是三相不对称故障，若是三相对称故障根据第一电压-电流特性函数实时求解第一直流电流指令值的上限值，否则根据第二电压-电流特性函数实时求解第二直流电流指令值的上限值；

对换流器无功消耗量的期望值进行计算，求解出所述工况下的电流指令值；

判断电流指令值是否小于第一直流电流指令值的上限值，若是则将所述电路指令值确定为三相故障下直流电流最终指令值，否则，将第一直流电流指令值的上限值确定为三相故障下直流电流最终指令值；

判断电流指令值是否小于第二直流电流指令值的上限值，若是则将所述电路指令值确定为三相不对称故障下直流电流最终指令值，否则，将第二直流电流指令值的上限值确定为三相不对称故障下直流电流最终指令值。

可选的，

步骤所述根据第一电压-电流特性函数实时求解第一直流电流指令值的上限值包括：

按照下式计算不同交流母线电压下直流电流指令值的上限值I_dmax：

其中：k为换流变压器变比；U_ac为交流母线线电压有效值；γ为关断角，逆变侧交流故障时逆变器工作在定关断角控制方式下，该值为15°；β为超前触发角，最大允许值取40°；X为换流变压器二次侧等值短路阻抗。

可选的，

步骤所述根据第二电压-电流特性函数实时求解第二直流电流指令值的上限值包括：