[发明专利]一种直流系统换相失败恢复控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种直流系统换相失败恢复控制方法及控制系统。直流输电系统投运至今已发生了多次直流闭锁事故，直流系统换相失败故障的恢复控制对于提高系统的安全稳定性非常重要。本发明的直流系统换相失败恢复控制方法，基于交流侧换相电压和直流侧直流电流，采用线性预测的方法预估换相电压和直流电流的恢复轨迹；然后，以熄弧角最小值作为安全运行边界，分别计算当前状态和故障后系统恢复轨迹预测的延迟触发角最大值；最后将前两个值中的最小值作为延迟触发角控制器最终输出限幅环节的最大值。本发明考虑了系统状态的变化趋势，对延迟触发角指令采用动态限幅，在故障恢复过程中可以防止直流系统恢复过快而导致后续换相失败的发生。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及传统高压直流输电工程中的换流站故障恢复控制，尤其是一种基于恢复轨迹预测的直流系统换相失败恢复控制方法及控制系统。

背景技术

在实际运行中，交直流混联系统已发生多起因交流系统故障引发单回直流连续换相失败或多回直流同时换相失败。换相失败故障会产生直流功率传输中断、换流阀过热、变压器偏磁、继电保护误动作等问题；同时，根据当前特高压直流控制保护策略，当发生连续多次换相失败时可能会导致直流闭锁。若多回大功率直流同时失去，受端系统存在系统频率崩溃风险，可能造成大面积停电。

直流输电系统投运至今已发生了多次直流闭锁事故，直流系统换相失败故障的恢复控制对于提高系统的安全稳定性非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于恢复轨迹预测的直流系统换相失败恢复控制方法，以防止直流恢复速度过快引起后续换相失败故障。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种基于恢复轨迹预测的直流系统换相失败恢复控制方法，其包括：步骤一，基于交流侧换相电压和直流侧直流电流，采用线性预测的方法预测换相电压U_c和直流电流I_d的恢复轨迹；步骤二，以熄弧角最小值作为安全运行边界，分别计算当前运行状态和故障后系统恢复轨迹预测的延迟触发角最大值；步骤三，取步骤二中两值的最小值作为延迟触发角控制器最终输出限幅环节的最大值，即触发角指令的上限。

进一步的，所述的步骤一包括：

11)换相电压故障后恢复轨迹预测：

U_c(t+Δt)＝U_c(t)+U′_c(t)·Δt，

式中：t为当前时刻；Δt为预测时间步长；U_c(t+Δt)为换相电压运行轨迹在t+Δt时刻的预测值；U_c(t)为换相电压在t时刻的实际值；U′_c(t)为换相电压在t时刻的变化速率；

12)直流电流故障后恢复轨迹预测：

I_d(t+Δt)＝I_d(t)+I′_d(t)·Δt，

式中：I_d(t+Δt)为直流电流运行轨迹在t+Δt时刻的预测值；I_d(t)为直流电流在t时刻的实际值；I′_d(t)为直流电流在t时刻的变化速率。

进一步的，所述的步骤二包括：

21)根据当前运行状态，计算α_max,1(t)：

式中：α_max,1(t)为根据当前运行状态计算出的延迟触发角最大值；L_c为换相电抗；K_T为换流变压器变比；γ_lim为逆变侧熄弧角最小值；ω为工频角速度；