[发明专利]基于电流控制的柔性直流输电系统高频振荡抑制方法及系统

说明书

本发明是一种基于电流控制的柔性直流输电系统高频振荡抑制方法及其系统。本发明基于电流控制的柔性直流输电系统高频振荡抑制方法包括有两级抑制，第一级抑制是在基频电流控制器的端电压前馈端增设低通滤波器，目的是减小电压回路的高频成分，第二级抑制是针对第一级抑制不能解决的工况提出有效的抑制措施，方法是在PI控制器的比例环节增设低通滤波器，功能是配合第一级抑制，实现对控制器中电压和PI控制比例环节电流的高频成分进行滤波处理，从而达到抑制高频振荡的目的。本发明不需要额外增加滤波成本，且本发明能解决大部分高频振荡工况，能实现高频振荡的抑制。

技术领域

本发明属于电压变换器领域的柔性直流输电系统高频振荡抑制方法及系统，更具体地，涉及一种基于电流控制的柔性直流输电系统高频振荡抑制方法及系统。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种大容量柔性直流换流器装备，在新能源并网(张北四端直流输电工程)，区域电网异步互联(鲁西背靠背直流工程)和远距离电能传输(昆柳龙特高压三端混合直流工程)等领域发挥愈发重要的作用。MMC并网交流系统的高频振荡问题近年来不断得到国内外专家学者和工程技术人员的重视，例如MMC与交流系统的1.7kHz的高频振荡问题，风电并网接入MMC系统引起的800Hz的高频振荡问题和以鲁西背靠背直流工程“4.10”高频振荡1.2kHz事故为对象的分析研究。一方面，高频振荡会降低系统稳定性，可能会进一步引发系统故障保护动作(如鲁西背靠背“4.10”高频振荡事故)，从而导致更大范围的系统事故；另一方面，高频振荡引起的电压和电流的应力对电网装备安全运行带来较大的挑战，威胁设备可靠运行或降低设备的寿命。因此，高频振荡风险是电网安全稳定、可靠运行不可忽略的稳定问题，需要研究合理的抑制措施。

常用的抑制措施主要有两种，一种抑制措施是在交流输出侧增设滤波器，但该抑制措施增加了运行成本；另一种抑制措施主要是通过优化MMC控制系统实现，该方法成本较低。考虑高频振荡频率和控制器带宽的关系，基频电流控制系统(控制器)对高频振荡的影响最大。因此通过优化基频电流控制系统的措施可以采用端电压前馈控制增设低通滤波器，该优化方案在一定程度上能改善系统的高频特性，从而实现高频振荡抑制的作用。另外，通过适当减小端电压前馈低通滤波器带宽也能提升高频振荡抑制的能力，然而过低的滤波器带宽会影响系统的动态性能。若端电压前馈增设滤波器的方法已经用到极限(即无法再降低带宽)仍然不能改善系统稳定性时，则需要考虑更进一步的抑制措施。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种基于电流控制的柔性直流输电系统高频振荡抑制方法，本发明旨在不增加运行成本的条件下，解决现有技术对高频振荡不能完全抑制的工况。

本发明的另一目的在于提出一种基于电流控制的柔性直流输电系统高频振荡抑制方法所用的系统。本发明使用简单方便，不需要额外增加滤波成本。

为实现上述目的，本发明提出一种基于电流控制优化的柔性直流输电系统高频振荡抑制方法，包括以下步骤：

S1)检测柔性直流输电系统MMC交流输出侧电流波形；

S2)利用录波装置对交流侧电压电流，上、下桥臂电压及电流分别做信号采集和FFT分析并判断是否有高频成分，如果没有高频成分，则系统是稳定状态，则跳转步骤S6)；如果有高频成分，则再判断电流电压的幅值和频率是否超过设备安全的额定值，如果没有超过设备安全的额定值，则跳转步骤S6)；如果超过设备安全的额定值，则执行步骤S3)；

S3)MMC基频电流控制器的端电压前馈端增设低通滤波器，执行S4)；