特高壓直流輸電工程換流器在線投入與退出控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及特高壓直流輸電工程換流器在線投入與退出控制方法,通過SCA屏蔽極層的觸發(fā)角控制，輸出自己計(jì)算的觸發(fā)角，使閥組兩端電壓為零；同時(shí)利用PI調(diào)節(jié)器跟蹤閥組電流，待旁通斷路器BPS中電流下降到開斷容量后，拉開，完成閥組的在線投入過程。在退出過程中，通過對(duì)電流控制放大器輸出的觸發(fā)角進(jìn)行限制，然后投旁通對(duì)、閉鎖，完成直流電流的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)閥組的在線退出。本發(fā)明投退比較快速，啟動(dòng)過程中的暫態(tài)（過電壓、過電流）比較小，對(duì)交流系統(tǒng)的無功沖擊小，且投退過程中電壓、電流、有功、無功的變化過程更加平滑，控制邏輯比較簡單。
【專利說明】特高壓直流輸電工程換流器在線投入與退出控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種特高壓直流輸電工程換流器投退策略。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1是現(xiàn)有±800kv特高壓直流輸電工程換流器串聯(lián)雙極接線方式，每極可以2個(gè)換流器串聯(lián)運(yùn)行，也可單個(gè)換流器獨(dú)立運(yùn)行，并在極運(yùn)行狀態(tài)下投入或退出某個(gè)換流器而不影響同極另一個(gè)換流器的正常運(yùn)行。
[0003]目前，國內(nèi)特高壓直流輸電工程均采用雙12脈動(dòng)閥組串聯(lián)的接線方式，存在多種運(yùn)行方式，因此需研究單換流器在線投/退策略，而現(xiàn)有換流器投退策略的時(shí)間很長，啟動(dòng)順序控制邏輯比較復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)的無功支撐要求很高，投入時(shí)在整流側(cè)和逆變側(cè)直流系統(tǒng)的無功消耗為正常完整運(yùn)行方式的2倍甚至更高，對(duì)于正蓬勃發(fā)展的特高壓直流輸電系統(tǒng)，沒有比較快速、對(duì)交流系統(tǒng)的無功沖擊小，控制邏輯比較簡單的換流器投退策略，不能滿足技術(shù)發(fā)展的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種新的換流器投入與退出的控制方法，用于解決現(xiàn)有控制方式投退時(shí)間長、對(duì)交流系統(tǒng)的無功沖擊大、控制邏輯比較復(fù)雜的問題，使啟動(dòng)過程中 的暫態(tài)(過電壓、過電流)最小化，同時(shí)使有功功率和無功功率有一個(gè)平滑的變化過程。
[0005]特高壓直流輸電工程換流器在線投入控制方法，步驟如下:
[0006]I),極控層下發(fā)閥組投入命令，觸發(fā)角轉(zhuǎn)由SCA接管，通過移相命令，使觸發(fā)角被設(shè)定為164° ；
[0007]2)，閥組解鎖，合上旁通斷路器和隔離開關(guān)，斷開旁通隔離開關(guān)，閥組和旁通斷路器并聯(lián)分流。同時(shí)，移相命令消失，SCA模塊利用PI調(diào)節(jié)器跟蹤橋臂電流與中性線路電流的差值，輸出觸發(fā)角；
[0008]3)，當(dāng)I橋臂電流-中性線路電流I ≤ 0.015(此時(shí)換流器觸發(fā)角等于SCA計(jì)算的角度)時(shí)，允許打開BPS命令產(chǎn)生，SCA保持觸發(fā)角不變，等待旁通斷路器打開；
[0009]4)，旁通斷路器打開后，若I橋臂電流-中性線路電流I≤0.1，觸發(fā)角重新由極控制層的電流控制放大器接管，CV_IF0模塊發(fā)出投入運(yùn)行命令，投入的換流器進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài)。
[0010]當(dāng)橋臂電流與線路電流差值的絕對(duì)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，經(jīng)過延時(shí)后，允許打開旁通斷路器。
[0011]特高壓直流輸電工程換流器在線退出控制方法，步驟如下:
[0012]I)通過對(duì)電流控制放大器輸出的觸發(fā)角進(jìn)行限制，命令逆變站站換流閥CVl觸發(fā)角以一定斜率下降到90度，此時(shí)閥組電壓接近為0 ;
[0013]2)投入逆變站旁通對(duì)(BPP0)，為直流電流提供一個(gè)電流通道；[0014]3)閉合逆變站旁通斷路器BPS，電流轉(zhuǎn)移到BPS中；
[0015]4)閉鎖逆變站換流閥，在電流過零時(shí)換流閥停止導(dǎo)通；
[0016]5)閉合芳通隔尚開關(guān)BPI,拉開BPS,打開隔尚開關(guān)Al、Cl,從而隔尚換流閥CVl,直流電流轉(zhuǎn)移到旁通隔離開關(guān)中；
[0017]6)通過對(duì)電流控制放大器輸出的觸發(fā)角進(jìn)行限制，命令整流站換流閥CVl觸發(fā)角以一定斜率上升到90度，此時(shí)閥組電壓接近為0 ;
[0018]7)投入逆變站旁通對(duì)(BPP0)，為直流電流提供一個(gè)電流通道；
[0019]8)閉合逆變站旁通斷路器BPS，電流轉(zhuǎn)移到BPS中；
[0020]9)閉鎖逆變站換流閥，在電流過零時(shí)換流閥停止導(dǎo)通；
[0021]10)閉合旁通隔離開關(guān)BPI，拉開BPS，打開隔離開關(guān)A1、CI，從而隔離換流器，直流電流轉(zhuǎn)移到旁通隔離開關(guān)中。
[0022]本發(fā)明通過閥控層SCA (啟動(dòng)控制放大器)屏蔽極層的觸發(fā)角控制，輸出自己計(jì)算的觸發(fā)角，使閥組兩端電壓為零；同時(shí)利用PI調(diào)節(jié)器跟蹤閥組電流，待旁通斷路器BPS中電流下降到開斷容量后，拉開，完成閥組的在線投入過程。在退出過程中，是通過對(duì)電流控制放大器輸出的觸發(fā)角進(jìn)行限制，然后投旁通對(duì)、閉鎖，完成直流電流的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)閥組的在線退出。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:投退比較快速，啟動(dòng)過程中的暫態(tài)(過電壓、過電流)比較小，對(duì)交流系統(tǒng)的無功沖擊小，且投退過程中電壓、電流、有功、無功的變化過程更加平滑，控制邏輯比較簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是串聯(lián)雙極運(yùn)行接線圖；
[0025]圖2是觸發(fā)角計(jì)算模塊SCA端口圖；
[0026]圖3是啟動(dòng)模塊CV_START和投入模塊CV_IF0的端口圖；
[0027]圖4是換流器觸發(fā)控制系統(tǒng)框圖；
[0028]圖5是SCA模塊控制邏輯圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0030]首先對(duì)以下說明中涉及的與換流閥控制相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)手段進(jìn)行簡單的說明。SCA、啟動(dòng)控制放大器，CV_START、閥組啟動(dòng)模塊，CV_IF0、閥組投入模塊，它們的端口和連接圖如圖2、3所示，這些模塊都屬于現(xiàn)有產(chǎn)品，ABB等電氣廠商均有制造。
[0031]在圖2中，端口 IDIFF_SCA表示將待投入的換流閥的橋臂電流與中性線路電流的差值作為SCA的差分輸入；0_START_SCA為SCA啟動(dòng)命令；0_RETARD_SCA為SCA移相命令；ALPHA_0RD_P0LE為極功率控制層送來的觸發(fā)角；ALPHA_0RD_SCA輸出的是SCA計(jì)算出的觸發(fā)角；ALPHA_0RD為輸入到換流閥的觸發(fā)角。
[0032]在圖4中，MC是主控制器；VDCOL是低壓限流器；CCA是電流控制放大器；CFC是觸發(fā)控制器；CPG是控制脈沖發(fā)生器；CMU是電流測量單元；10_FR_PPC是極功率控制輸出的電流指令；A 1是電流裕度補(bǔ)償值；10RD是最終的電流指令；FIR_TME是兩個(gè)連續(xù)觸發(fā)脈沖的時(shí)間間隔；CP是觸發(fā)脈沖。
[0033]如圖1所示，對(duì)于每極的兩換流器，在投入與退出過程的說明中，均以投退CVl為例。在線投入的前提是CV2已經(jīng)投入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，其遵循的原則是:先投入整流站，后投入逆變站。
[0034]整流或逆變站在線投入CVl的過程如下:
[0035]1) CV_START模塊收到來自極控制層的啟動(dòng)命令后，下達(dá)0_START_SCA命令，觸發(fā)角由SCA接管。
[0036]2) 0_RETARD_SCA命令產(chǎn)生，通過最大限幅使SCA輸出的觸發(fā)角指令A(yù)LPHA_0RD_SCA=I64° 。
[0037]當(dāng)0_START_SCA命令置I時(shí)，SCA接管觸發(fā)角控制，通過移相命令，使ALPHA_0RD_SCA被設(shè)定為164° ;當(dāng)0_START_SCA命令置0時(shí)，極控層CCA接管觸發(fā)角控制。0_START_SCA置1的條件:極控層下達(dá)閥組投入命令；0_START_SCA置0的條件:BPS斷開，且| IDFF_SCAI ≤ 0.1。
[0038]3)閥組解鎖，合上旁通斷路器和隔離開關(guān)，斷開旁通隔離開關(guān)，CVl和BPS并聯(lián)分流，0_RETARD_SCA置O。之后SCA模塊在一個(gè)PI調(diào)節(jié)器(輸入誤差信號(hào)為IDIFF_SCA=流過CVl的橋臂電流-中性線路電流，相當(dāng)于流過BPS的電流)的作用下，CVl的觸發(fā)角從164度下降到80°~105°的某個(gè)值；關(guān)于PI調(diào)節(jié)器和SCA控制邏輯，見圖5。
[0039]閥組解鎖前，電流通過旁通隔離開關(guān)形成通路；閥組解鎖后，要合上旁通斷路器和隔離開關(guān)，斷開旁通隔離開關(guān)，CVl和BPS并聯(lián)分流。
[0040]4)當(dāng)| IDIFF_SCA| ≤ 0.015，且達(dá)到20ms之后，流過BPS的電流會(huì)產(chǎn)生過零點(diǎn)，允許打開BPS命令產(chǎn)生。此時(shí)CVl觸發(fā)角等于SCA計(jì)算的觸發(fā)角(整流站大概在85度左右，逆變站大概在90度左右)。
[0041]5) CV_START模塊下達(dá)BPS打開命令和觸發(fā)角保持命令，SCA保持觸發(fā)角不變，延時(shí)一段時(shí)間等待BPS順利打開；
[0042]6)當(dāng)BPS打開后，若|IDIFF_SCA |≤0.1，0_START_SCA置0，觸發(fā)角重新由極控制層的電流控制放大器接管，CV_IF0模塊發(fā)出投入運(yùn)行命令，換流器進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài)。
[0043]CV_START發(fā)出打開旁通開關(guān)BPS命令，BPS打開一段時(shí)間后，CV_IF0下達(dá)閥組投入運(yùn)行命令，表示換流器進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài)。
[0044]在觸發(fā)角由SCA接管后，SCA計(jì)算觸發(fā)角依據(jù)的公式為:
[0045]
【權(quán)利要求】
1.特高壓直流輸電工程換流器在線投入控制方法，其特征在于，步驟如下: 1)，極控層下發(fā)閥組投入命令，觸發(fā)角轉(zhuǎn)由SCA接管，通過移相命令，使觸發(fā)角被設(shè)定為 164° ； 2)，閥組解鎖，合上旁通斷路器和隔離開關(guān)，斷開旁通隔離開關(guān)，閥組和旁通斷路器并聯(lián)分流；同時(shí)，移相命令消失，SCA模塊利用PI調(diào)節(jié)器跟蹤橋臂電流與中性線路電流的差值，輸出觸發(fā)角； 3)，當(dāng)1橋臂電流-中性線路電流I≤0.015(此時(shí)換流器觸發(fā)角等于SCA計(jì)算的角度)時(shí)，允許打開BPS命令產(chǎn)生，SCA保持觸發(fā)角不變，等待旁通斷路器打開； 4)，旁通斷路器打開后，若I橋臂電流-中性線路電流I<0.1，觸發(fā)角重新由極控制層的電流控制放大器接管，CV_IFO模塊發(fā)出投入運(yùn)行命令，投入的換流器進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特高壓直流輸電工程換流器在線投入控制方法，其特征在于，當(dāng)橋臂電流與線路電流差值的絕對(duì)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，經(jīng)過延時(shí)后，允許打開旁通斷路器。
3.特高壓直流輸電工程換流器在線退出控制方法，其特征在于，步驟如下: 1)通過對(duì)電流控制放大器輸出的觸發(fā)角進(jìn)行限制，命令逆變站站換流閥CVl觸發(fā)角以一定斜率下降到90度，此時(shí)閥組電壓接近為0 ; 2)投入逆變站旁通對(duì)(BPPO)，為直流電流提供一個(gè)電流通道； 3)閉合逆變站旁通斷路器BPS，電流轉(zhuǎn)移到BPS中； 4)閉鎖逆變站換流閥，在電流過零時(shí)換流閥停止導(dǎo)通； 5)閉合旁通隔離開關(guān)BPI，拉開BPS，打開隔離開關(guān)Al、Cl，從而隔離換流閥CV1，直流電流轉(zhuǎn)移到旁通隔離開關(guān)中； 6)通過對(duì)電流控制放大器輸出的觸發(fā)角進(jìn)行限制，命令整流站換流閥CVl觸發(fā)角以一定斜率上升到90度，此時(shí)閥組電壓接近為0 ; 7)投入逆變站旁通對(duì)(BPPO)，為直流電流提供一個(gè)電流通道； 8)閉合逆變站旁通斷路器BPS，電流轉(zhuǎn)移到BPS中； 9)閉鎖逆變站換流閥，在電流過零時(shí)換流閥停止導(dǎo)通； 10)閉合旁通隔離開關(guān)BPI，拉開BPS，打開隔離開關(guān)A1、CI，從而隔離換流器，直流電流轉(zhuǎn)移到旁通隔離開關(guān)中。
【文檔編號(hào)】H02J3/36GK103647300SQ201310690419
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】李艷梅, 李泰 , 李少華, 魏巍 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 許繼集團(tuán)有限公司, 許繼電氣股份有限公司