[发明专利]一种用于高压直流输电系统的锁相方法、装置和设备

说明书

本发明公开了一种用于高压直流输电系统的锁相方法，在高压直流输电系统交流侧故障时，换流母线电压相位发生跳变，而电网实际频率基本不变，当检测出交流侧发生故障时，利用控制信号确定PI控制器积分环节的输入使得锁相环在电网故障阶段维持频率输出不变，实现锁相环对频率检测和相位检测的解耦，加速锁相环对换流母线电压相位的锁定，同时利用由于频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值对高压直流输电系统的初始同步相位进行了校正，减小了最终锁定的高压直流输电系统的基波电压相位的相位角与高压直流输电系统的实际相位角之间的误差，提高了锁相环的相位跟踪效果。此外，本发明还公开了用于高压直流输电系统的锁相装置及设备，效果如上。

技术领域

本发明涉及电网技术领域，特别涉及一种用于高压直流输电系统的锁相方法、装置和设备。

背景技术

在传统电网的换相换流器高压直流输电系统中，直流控制保护系统是整个直流输电系统的核心，而换流器触发相位控制则是直流控制系统的基础，目前高压直流输电系统均以锁相环为基础进行触发控制，锁相环(Phase locked loop,PLL)是一种通用的同步技术，通过反馈控制对电网的输入信号的频率和相位进行跟踪。锁相环对电网换相换流器高压直流输电的换流母线基波电压的相位跟踪能力将直接影响整个直流系统的安全稳定运行，进而影响整个电网的安全运行。

当前，利用锁相环对换流母线基波电压的相位跟踪是通过数字滤波器对换流母线的基波电压进行提取，然后利用反正切计算得到交流电压相角，最后利用PI控制器进行调节，使得锁相环输出的角度值始终跟踪电网的电网换相换流器高压直流输电的实际相位，现有锁相环频率和相位的跟踪是相互耦合，当高压直流输电系统交流侧发生故障时，换流母线电压相位发生跳变，而电网实际频率基本不变，而现有锁相环在暂态过程中频率输出变化较大，使得锁相过程变得缓慢。另外，当电网的频率发生偏移时，采样频率不再是电网频率的整数倍，使得数字滤波器发生相位偏移，如此，数字滤波器提取出的换流母线的基波电压与实际的换流母线的基波电压误差较大，在后续的反正切计算直流电压相角，利用PI控制器调节，最终锁相环锁定的角度值与电网换流器高压直流输电的实际相位误差较大，即锁相环的相位跟踪效果较差。

因此，如何在交流系统故障过程中快速锁定电压相位，减小锁相环锁定的角度值与电网换流器高压直流输电的实际相位的误差，提高锁相环的相位跟踪效果是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种用于高压直流输电的锁相方法、装置及设备，减小了锁相环锁定的角度值与电网换流器高压直流输电的实际相位的误差，加速锁相过程，提高了锁相环的相位跟踪效果。

为实现上述目的，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一，本发明实施例公开了一种用于高压直流输电系统的锁相方法，包括：

获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压和所述三相电压在dq旋转坐标系下的标准电压基波正序分量；

利用所述三相电压计算所述高压直流输电系统的控制信号；

利用所述控制信号和所述标准电压基波正序分量确定PI控制器的积分环节的输入量，实现对频率检测和相位检测的解耦；

依据所述输入量确定与所述标准电压基波正序分量对应的初始同步相位角；

获取所述高压直流输电系统中由于发生频率偏移引起的前置滤波环节的相位误差值；

利用所述相位误差值对所述初始同步相位进行校正，得到对所述换流母线的基波电压相位进行锁定的相位角。

优选的，所述获取高压直流输电系统中的换流母线的三相电压包括：

获取所述换流母线的三相电压，所述三相电压包括a相电压v_a、b相电压v_b和c相电压v_c；