一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高壓/特高壓直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法。逆變側(cè)電網(wǎng)頻率與額定頻率存在的偏差被送往逆變側(cè)頻率控制器；頻率控制器根據(jù)不同運(yùn)行工況采用自適應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出一個(gè)調(diào)制量；在站間通信正常時(shí)，該調(diào)制量將通過(guò)站間通信使得整流側(cè)和逆變側(cè)形成新的功率\電流指令，從而改變直流輸送功率的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變側(cè)頻率的控制；在站間通信故障時(shí)，逆變側(cè)由定電壓控制轉(zhuǎn)變?yōu)槎娏骺刂疲鱾?cè)由定電流控制轉(zhuǎn)變?yōu)槎妷嚎刂?，頻率控制器輸出的調(diào)制量疊加到逆變側(cè)的功率\電流指令上，調(diào)節(jié)直流輸送功率的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變側(cè)的頻率控制。此方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)逆變側(cè)頻率快速，高效的調(diào)節(jié)功能，有效解決了站間通信故障時(shí)逆變側(cè)頻率控制問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高壓直流輸電和特高壓直流輸電系統(tǒng)一種逆變側(cè)頻率控制方法，應(yīng)用 于高壓及特高壓直流輸電領(lǐng)域。 一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制方法

【背景技術(shù)】
[0002] 頻率控制是高壓/特高壓直流輸電系統(tǒng)中的一種穩(wěn)定控制方法，其利用直流系統(tǒng) 的快速可控性，通過(guò)調(diào)節(jié)直流功率，達(dá)到改變所連交流系統(tǒng)頻率的目的。當(dāng)與直流系統(tǒng)相連 接的交流系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，頻率控制功能通過(guò)調(diào)節(jié)直流系統(tǒng)的傳輸功率使交流系統(tǒng)恢復(fù)到 穩(wěn)定。在受端交流電網(wǎng)為弱系統(tǒng)時(shí)，頻率控制對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定尤為重要。
[0003] 在常規(guī)直流輸電系統(tǒng)中，整流側(cè)采用定電流（功率）控制，逆變側(cè)采用定電壓或定 熄弧角控制。由于整流側(cè)定電流（功率）控制，因此，常規(guī)直流里的頻率控制器配置在整流 側(cè)，逆變側(cè)的頻率控制是通過(guò)將逆變側(cè)的頻率測(cè)量值經(jīng)過(guò)站間通信送到整流側(cè)的頻率控制 器執(zhí)行。但站間通信的延遲，將給頻率控制器帶來(lái)相位滯后，影響控制精度。當(dāng)站間通信中 斷時(shí)，逆變側(cè)的頻率測(cè)量值無(wú)法送到整流側(cè)。" CN200510081612. 9 "提出了在站間通信故障 時(shí)通過(guò)采用調(diào)節(jié)逆變側(cè)的直流電壓來(lái)調(diào)頻的方法，此方法中一方面直流電壓的減小會(huì)增大 無(wú)功的損耗，直流電壓的增大則會(huì)威脅系統(tǒng)安全，甚至引起換相失敗，另一方面，直流電 壓的調(diào)節(jié)范圍有限，調(diào)節(jié)速度較慢，導(dǎo)致調(diào)頻能力有限。2008年第9卷《電力設(shè)備》中的文 獻(xiàn)《嵊泗直流系統(tǒng)調(diào)頻的仿真研究》提出在站間通信故障時(shí)利用逆變側(cè)的電流控制功能實(shí) 現(xiàn)對(duì)逆變側(cè)的頻率控制，但由于其整流側(cè)僅采用定alpha角控制導(dǎo)致系統(tǒng)直流電壓不能調(diào) 節(jié)，致使調(diào)頻能力不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的：提供一種高壓/特高壓直流輸電逆變側(cè)頻率控制的方法，能夠?qū)?現(xiàn)對(duì)逆變側(cè)電網(wǎng)頻率快速、高效的控制。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案為：一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方 法，其特征包括以下步驟：
[0006] (1)獲取頻率控制功能狀態(tài)，若投入則執(zhí)行步驟（2)，若退出則頻率控制結(jié)束；
[0007] (2)逆變側(cè)電網(wǎng)頻率與額定頻率存在的偏差被送往逆變側(cè)頻率控制器，頻率控制 器根據(jù)不同運(yùn)行工況采用自適應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出一個(gè)調(diào)制量Λ DP ;
[0008] (3)獲取站間通信狀態(tài)，在站間通信正常時(shí)，執(zhí)行步驟（4);在站間通信由正常變 為故障時(shí)，執(zhí)行步驟（5)，（6)，（7);
[0009] (4)逆變側(cè)頻率控制器輸出的調(diào)制量Λ DP通過(guò)站間通信使得整流側(cè)和逆變側(cè)形 成新的功率\電流指令，整流側(cè)的定功率\電流控制器按照新的功率\電流指令進(jìn)行調(diào)節(jié)， 從而通過(guò)改變直流輸送功率的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變側(cè)的頻率控制；調(diào)制量Λ DP執(zhí)行完畢后頻 率控制功能結(jié)束；
[0010] (5)逆變側(cè)由定電壓控制轉(zhuǎn)變?yōu)槎娏骺刂?，整流?cè)由定電流控制轉(zhuǎn)變?yōu)槎妷?控制；
[0011] (6)逆變側(cè)的功率指令值被強(qiáng)制更新為當(dāng)前實(shí)測(cè)功率值并保持tl毫秒，tl毫秒后 運(yùn)行人員可以根據(jù)調(diào)度指令自行設(shè)置功率指令；逆變側(cè)頻率控制器在t2毫秒內(nèi)被強(qiáng)制輸 出為零，同時(shí)頻率積分控制器輸出復(fù)歸為零，t2毫秒后開(kāi)始正常工作；整流側(cè)頻率控制器 被強(qiáng)制退出，頻率積分控制器輸出復(fù)歸為零；
[0012] (7)逆變側(cè)頻率控制器輸出的調(diào)制量Λ DP疊加到逆變側(cè)的功率\電流指令上，逆 變側(cè)的定功率\電流控制器按照新的功率\電流指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而通過(guò)改變直流輸送功 率的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變側(cè)的頻率控制；調(diào)制量Λ DP執(zhí)行完畢后頻率控制功能結(jié)束。
[0013] 上述方案中：
[0014] tl的取值范圍為：0?200ms，t2的取值范圍為：0?100ms。
[0015] 上述方案中：逆變側(cè)頻率控制功能在整流側(cè)或逆變側(cè)的任一極在功率/電流升降 過(guò)程中均將暫時(shí)自動(dòng)退出，升降過(guò)程結(jié)束后自動(dòng)投入；逆變側(cè)頻率控制功能在直流電流不 具備調(diào)節(jié)能力時(shí)，頻率控制功能將自動(dòng)退出，直至直流電流具備調(diào)節(jié)能力時(shí)，頻率控制功能 自動(dòng)投入。
[0016] 上述方案中：逆變側(cè)頻率控制器輸出的調(diào)制量Λ DP通過(guò)站間通信使得整流側(cè)和 逆變側(cè)形成新的功率\電流指令是指：當(dāng)功率\電流指令由整流側(cè)控制生成時(shí)，逆變側(cè)頻率 控制器輸出的調(diào)制量Λ DP通過(guò)站間通信送至整流側(cè)，疊加到整流側(cè)的功率\電流指令上生 成新的功率\電流指令，逆變側(cè)通過(guò)站間通信跟隨此新指令；當(dāng)功率\電流指令由逆變側(cè)控 制生成時(shí)，逆變側(cè)頻率控制器輸出的調(diào)制量Λ DP直接疊加到逆變側(cè)的功率\電流指令上生 成新的功率\電流指令，整流側(cè)通過(guò)站間通信跟隨此新指令。
[0017] 上述方案中：頻率控制器工作在控制極，站間通信正常的極優(yōu)先處于控制極；非 控制極跟蹤控制極的頻率控制器輸出；控制極直流電流不具備調(diào)節(jié)能力，但非控制極直流 電流具備調(diào)節(jié)能力，控制極頻率控制功能將不退出，控制極頻率控制器產(chǎn)生的調(diào)制量將通 過(guò)極間通信送至非控制極，由非控制極完成功率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的控制。
[0018] 上述方案中：非控制極跟蹤控制極的頻率控制器輸出是指非控制極的頻率控制器 輸出一直跟隨控制極的頻率控制器輸出；非控制極用于功率調(diào)節(jié)的調(diào)制量來(lái)自于控制極的 頻率控制器輸出。
[0019] 上述方案中：不同運(yùn)行工況是指，雙極功率控制模式有通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)； 單極功率控制模式有通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；雙極功率控制模式無(wú)通信運(yùn)行在不同功率 等級(jí)；單極功率控制模式無(wú)通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；單極電流控制模式有通信運(yùn)行在不 同功率等級(jí)；單極電流控制模式無(wú)通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)。
[0020] 上述方案中：頻率控制器的輸出基于兩極的運(yùn)行直流電壓絕對(duì)值的比例原則，并 經(jīng)功率限制環(huán)節(jié)決定調(diào)制功率在兩極間的分配。
[0021] 上述方案中：逆變側(cè)頻率控制器包括頻率比例控制器和頻率積分控制器；頻率積 分控制器在整流側(cè)或逆變側(cè)的任一極在功率/電流升降過(guò)程中均將以系數(shù)kl進(jìn)行積分復(fù) 歸，升降過(guò)程結(jié)束后積分復(fù)歸過(guò)程停止，其中kl的取值范圍為：0?1。
[0022] 上述方案中：站間通信由正常變?yōu)楣收鲜侵竷蓚€(gè)極都在運(yùn)行，兩個(gè)極的站間通信 均由正常變?yōu)楣收希换騼蓚€(gè)極都在運(yùn)行，僅一極站間通信正常，且這個(gè)極站間通信由正常變 為故障；或僅一個(gè)極運(yùn)行，且這個(gè)極站間通信由正常變?yōu)楣收稀?br> [0023] 本發(fā)明的有益效果：
[0024] 1.可以實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變側(cè)的電網(wǎng)頻率進(jìn)行快速，精確的調(diào)節(jié)，能夠滿足逆變側(cè)電網(wǎng)在 各種工況情況下的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0025] 2.解決了站間通信故障時(shí)逆變側(cè)頻率控制的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了站間通信故障下逆變側(cè) 頻率快速，高效的調(diào)節(jié)功能。
[0026] 3.

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的邏輯功能流程圖。
[0028] 圖2是本發(fā)明中逆變側(cè)頻率控制整體的邏輯框圖。
[0029] 圖3是本發(fā)明中逆變側(cè)頻率控制器輸出功率Λ DP在兩極間的分配邏輯框圖。
[0030] 圖4是本發(fā)明中站間通信故障判斷邏輯框圖。
[0031] 圖5是本發(fā)明中兩站控制策略調(diào)整邏輯框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 本發(fā)明提供一種高壓/特高壓直流輸電逆變側(cè)頻率控制的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)逆變 側(cè)電網(wǎng)頻率快速，高效的控制。下面結(jié)合圖1所示的邏輯功能流程圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案 進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，具體包括如下步驟：
[0033] (1)獲取運(yùn)行人員設(shè)置的頻率控制功能狀態(tài)，若頻率控制功能投入則執(zhí)行以下步 驟（2)，若頻率控制功能退出則頻率控制結(jié)束；
[0034] 其中以下3方面將影響頻率控制功能狀態(tài)：
[0035] Α、逆變側(cè)頻率控制功能在整流側(cè)或逆變側(cè)的任一極在功率/電流升降過(guò)程中均 將暫時(shí)自動(dòng)退出，升降完成后自動(dòng)投入。
[0036] Β、逆變側(cè)頻率控制功能在直流電流不具備調(diào)節(jié)能力時(shí)，頻率控制功能將自動(dòng)退 出，直至直流電流具備調(diào)節(jié)能力時(shí)，頻率控制功能自動(dòng)投入。例如聯(lián)接于弱交流系統(tǒng)的一些 直流工程在起極時(shí)運(yùn)行直流電壓通常低于額定電壓的70%，為了降低換流閥應(yīng)力，在此運(yùn) 行方式下直流運(yùn)行電流將限制為最小運(yùn)行電流，只有運(yùn)行電壓不低于70 %時(shí)才允許升高運(yùn) 行電流，因此在運(yùn)行電壓低于70%額定電壓時(shí)，頻率控制功能將自動(dòng)退出，在運(yùn)行電壓不低 于70%時(shí)，頻率控制功能自動(dòng)投入。
[0037] C、控制極直流電流不具備調(diào)節(jié)能力，但非控制極直流電流具備調(diào)節(jié)能力，控制極 頻率控制功能將不退出，控制極頻率控制器產(chǎn)生的調(diào)制量將通過(guò)極間通信送至非控制極， 由非控制極完成功率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的控制。
[0038] (2)如圖2所示，其中定功率\電流控制器在站間通信正常時(shí)為整流側(cè)的定功率 \電流控制器，在站間通信故障時(shí)則為逆變側(cè)的定功率\電流控制器。測(cè)量逆變側(cè)交流電壓 頻率，與額定頻率作差后，將偏差輸入逆變側(cè)頻率控制器，頻率控制器根據(jù)不同運(yùn)行工況采 用自適應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出一個(gè)調(diào)制量Λ DP。不同運(yùn)行工況是指：雙極功率控制模式有 通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；單極功率控制模式有通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；雙極功率控制 模式無(wú)通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；單極功率控制模式無(wú)通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；單極電 流控制模式有通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；單極電流控制模式無(wú)通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)。
[0039] 這里，頻率控制器工作在控制極，非控制極跟蹤控制極的頻率控制器輸出。
[0040] 如圖3所示上述頻率控制器輸出的調(diào)制量Λ DP是基于兩極的運(yùn)行直流電壓 絕對(duì)值的比例原則，并經(jīng)功率限幅環(huán)節(jié)決定其在兩極間的分配。例如：一極運(yùn)行直流電 壓為500kV，一極運(yùn)行直流電壓為400kV，則直流電壓為500kV的極所承擔(dān)的調(diào)制量為

【權(quán)利要求】
1. 一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征包括以下步驟： (1) 獲取頻率控制功能狀態(tài)，若投入則執(zhí)行步驟（2)，若退出則頻率控制結(jié)束； (2) 逆變側(cè)電網(wǎng)頻率與額定頻率存在的偏差被送往逆變側(cè)頻率控制器，頻率控制器根 據(jù)不同運(yùn)行工況采用自適應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出一個(gè)調(diào)制量Λ DP ; (3) 獲取站間通信狀態(tài)，在站間通信正常時(shí)，執(zhí)行步驟（4);在站間通信由正常變?yōu)楣?障時(shí)，執(zhí)行步驟（5)，（6)，（7); (4) 逆變側(cè)頻率控制器輸出的調(diào)制量Λ DP通過(guò)站間通信使得整流側(cè)和逆變側(cè)形成新 的功率\電流指令，整流側(cè)的定功率\電流控制器按照新的功率\電流指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而 通過(guò)改變直流輸送功率的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變側(cè)的頻率控制；調(diào)制量Λ DP執(zhí)行完畢后頻率控 制功能結(jié)束； (5) 逆變側(cè)由定電壓控制轉(zhuǎn)變?yōu)槎娏骺刂疲鱾?cè)由定電流控制轉(zhuǎn)變?yōu)槎妷嚎?制； (6) 逆變側(cè)的功率指令值被強(qiáng)制更新為當(dāng)前實(shí)測(cè)功率值并保持tl毫秒，tl毫秒后運(yùn)行 人員可以根據(jù)調(diào)度指令自行設(shè)置功率指令；逆變側(cè)頻率控制器在t2毫秒內(nèi)被強(qiáng)制輸出為 零，同時(shí)頻率積分控制器輸出復(fù)歸為零，t2毫秒后開(kāi)始正常工作；整流側(cè)頻率控制器被強(qiáng) 制退出，頻率積分控制器輸出復(fù)歸為零； (7) 逆變側(cè)頻率控制器輸出的調(diào)制量Λ DP疊加到逆變側(cè)的功率\電流指令上，逆變側(cè) 的定功率\電流控制器按照新的功率\電流指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而通過(guò)改變直流輸送功率的 大小實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變側(cè)的頻率控制；調(diào)制量Λ DP執(zhí)行完畢后頻率控制功能結(jié)束。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是： tl的取值范圍為：0?200ms，t2的取值范圍為：0?100ms。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是： 逆變側(cè)頻率控制功能在整流側(cè)或逆變側(cè)的任一極在功率/電流升降過(guò)程中均將暫時(shí) 自動(dòng)退出，升降過(guò)程結(jié)束后自動(dòng)投入；逆變側(cè)頻率控制功能在直流電流不具備調(diào)節(jié)能力時(shí)， 頻率控制功能將自動(dòng)退出，直至直流電流具備調(diào)節(jié)能力時(shí)，頻率控制功能自動(dòng)投入。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是： 逆變側(cè)頻率控制器輸出的調(diào)制量Λ DP通過(guò)站間通信使得整流側(cè)和逆變側(cè)形成新的功 率\電流指令是指：當(dāng)功率\電流指令由整流側(cè)控制生成時(shí)，逆變側(cè)頻率控制器輸出的調(diào)制 量Λ DP通過(guò)站間通信送至整流側(cè)，疊加到整流側(cè)的功率\電流指令上生成新的功率\電流 指令，逆變側(cè)通過(guò)站間通信跟隨此新指令；當(dāng)功率\電流指令由逆變側(cè)控制生成時(shí)，逆變側(cè) 頻率控制器輸出的調(diào)制量Λ DP直接疊加到逆變側(cè)的功率\電流指令上生成新的功率\電 流指令，整流側(cè)通過(guò)站間通信跟隨此新指令。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是： 頻率控制器工作在控制極，站間通信正常的極優(yōu)先處于控制極；非控制極跟蹤控制極 的頻率控制器輸出；控制極直流電流不具備調(diào)節(jié)能力，但非控制極直流電流具備調(diào)節(jié)能力， 控制極頻率控制功能將不退出，控制極頻率控制器產(chǎn)生的調(diào)制量將通過(guò)極間通信送至非控 制極，由非控制極完成功率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的控制。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是： 非控制極跟蹤控制極的頻率控制器輸出是指非控制極的頻率控制器輸出一直跟隨控 制極的頻率控制器輸出；非控制極用于功率調(diào)節(jié)的調(diào)制量來(lái)自于控制極的頻率控制器輸 出。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是： 不同運(yùn)行工況是指，雙極功率控制模式有通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；單極功率控制模 式有通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；雙極功率控制模式無(wú)通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；單極功率 控制模式無(wú)通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；單極電流控制模式有通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)；單 極電流控制模式無(wú)通信運(yùn)行在不同功率等級(jí)。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是： 頻率控制器的輸出基于兩極的運(yùn)行直流電壓絕對(duì)值的比例原則，并經(jīng)功率限制環(huán)節(jié)決 定調(diào)制功率在兩極間的分配。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是： 逆變側(cè)頻率控制器包括頻率比例控制器和頻率積分控制器；頻率積分控制器在整流側(cè) 或逆變側(cè)的任一極在功率/電流升降過(guò)程中均將以系數(shù)kl進(jìn)行積分復(fù)歸，升降過(guò)程結(jié)束后 積分復(fù)歸過(guò)程停止，其中kl的取值范圍為：0?1。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電逆變側(cè)頻率控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是： 站間通信由正常變?yōu)楣收鲜侵竷蓚€(gè)極都在運(yùn)行，兩個(gè)極的站間通信均由正常變?yōu)楣?障；或兩個(gè)極都在運(yùn)行，僅一極站間通信正常，且這個(gè)極站間通信由正常變?yōu)楣收希换騼H一 個(gè)極運(yùn)行，且這個(gè)極站間通信由正常變?yōu)楣收稀?br> 【文檔編號(hào)】H02J3/36GK104052077SQ201410321630
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】趙文強(qiáng), 李林, 王永平 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司