[发明专利]一种抑制连续换相失败的直流功率控制策略

说明书

本发明提供了一种抑制连续换相失败的直流功率控制策略。该策略首先根据第1次换相失败恢复过程中，直流系统换流母线电压、有功功率、吸收无功功率以及熄弧角等电气量的变化趋势，预判连续换相失败风险；然后基于连续换相失败风险的预判结果实时减小或恢复直流输送功率，以改善直流系统的无功需求和恢复特性，从而抑制连续换相失败。与现有方法相比，本发明具有较高的工程适应性及应用前景。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定分析与控制研究领域，特别涉及一种抑制连续换相失败的直流功率控制策略。

背景技术

传统化石能源大量开发利用至今，已引发了资源紧张、环境污染和气候变化等一系列问题，能源的变革转型势在必行，其根本出路是通过能源开发及消费实现清洁替代和电能替代。因此为推动能源变革转型，实现电能的跨区优化配置，从而满足负荷中心日益增长的用电需求，基于晶闸管的高压直流输电以其在大容量、远距离输电的优势得到了广泛应用，直流密集接入交流电网给电力系统的稳定运行及协调控制带来了新的挑战。受端交流系统故障引发直流逆变侧换相失败是交直流混联系统最常见的问题之一，故障后的首次换相失败往往影响较小且难以避免，因此目前主要关注连续换相失败的抑制方法。

针对连续换相失败的抑制方法，现有研究通常从提升无功支撑、优化控制策略及改进换流器拓扑等方面展开。为提升交流系统的无功支撑能力，可在规划阶段优化配置静止无功补偿器、静止同步补偿器等无功补偿设备，或在故障后采用柔性直流调节电压、调相机紧急强励等手段。但该类方法主要仍然依赖于无功补偿设备的优化配置，故障后的控制手段相对不足，在某些严重故障下对连续换相失败的抑制效果比较有限。因此相关研究从直流系统的控制策略着手，主要研究低压限流控制(voltage dependent current orderlimiter,VDCOL)的优化提升方法。VDCOL在低电压条件下限制直流电流，避免了直流系统恢复过快而从交流系统吸收过多无功，但须预防直流恢复过慢导致交流通道承接大量转移潮流，对交流系统的暂态稳定造成不利影响。模块化多电平换流器的迅速发展，为降低甚至消除换相失败风险提供了新的解决思路，利用其电压灵活可控的优势改进换流器拓扑结构成为当前研究的一大热点和方向。相关研究通过将新型可控子模块嵌入换流器拓扑结构中以辅助换相，在一定程度上提高了换流阀抵御连续换相失败的能力，但该类方法投资成本较高且其工程适用性仍待进一步商榷和验证。

由此可见，当前研究虽取得了一定成效但均存在相应的不足之处，且适应实际工程需要的连续换相失败紧急控制方法仍相对较少。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种抑制连续换相失败的直流功率控制策略。该策略首先根据第1次换相失败恢复过程中，直流系统换流母线电压、有功功率、吸收无功以及熄弧角等电气量的变化趋势，预判连续换相失败风险；然后基于连续换相失败风险的预判结果实时减小或恢复直流输送功率，以改善直流系统的无功需求和恢复特性，从而抑制连续换相失败。与现有方法相比，本发明具有较高的工程适应性及应用前景。

为达到上述目的，本发明采用方法是一种抑制连续换相失败的直流功率控制策略，包括如下步骤：

A、根据直流运行参数计算换相失败临界电压U_cr1和U_cr2；

B、在第1次换相失败恢复期间，根据交直流系统电气量变化趋势预判连续换相失败风险；

C、根据风险预判结果，发送信号降低直流稳态运行功率；

D、监测换流母线电压，当判断无换相失败风险时，恢复直流稳态功率。

进一步的，步骤A中包含以下两个子步骤：

1)计算换相失败临界电压U_cr1：

系统稳态运行时直流电流如式(10)所示：