本發(fā)明涉及特高壓直流領(lǐng)域，具體涉及一種避免特高壓直流功率持續(xù)偏低的控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

勵(lì)磁涌流會(huì)引起換流母線電壓畸變，有可能導(dǎo)致特高壓直流控制系統(tǒng)中的換相失敗預(yù)測(cè)功能持續(xù)動(dòng)作，短時(shí)間內(nèi)直流功率將維持在較低狀態(tài)。2016年3月21日，官渡變電站變壓器充電產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流，導(dǎo)致天山—中州特高壓直流系統(tǒng)換相失敗預(yù)測(cè)功能持續(xù)動(dòng)作，直流功率波動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)13s。

在直流輸電控制系統(tǒng)中，為降低因交流故障引起換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)，引入換相失敗預(yù)測(cè)功能，包括兩個(gè)并列計(jì)算部分。一個(gè)部分是進(jìn)行三相交流電壓的零序檢測(cè)，以檢測(cè)是否發(fā)生單相交流故障，另一個(gè)是采用交流電壓的αβ變化以檢測(cè)三相故障。檢測(cè)到交流故障后，增大換相失敗預(yù)測(cè)功能的輸出值amin_cfprev，并從逆變器最大觸發(fā)角調(diào)節(jié)器的輸出觸發(fā)角指令值中減去amin_cfprev，以實(shí)現(xiàn)逆變器提前觸發(fā)，增加對(duì)換相失敗的抵御能力。

對(duì)于勵(lì)磁涌流引起的換流母線電壓畸變，在畸變不是很嚴(yán)重但達(dá)到換相失敗預(yù)測(cè)功能定值的情況下，換相失敗預(yù)測(cè)功能動(dòng)作，能避免因勵(lì)磁涌流引起的換相失敗，但會(huì)使得直流功率持續(xù)較低，且只有在勵(lì)磁涌流衰減到一定程度后，換相失敗預(yù)測(cè)功能才會(huì)退出，而勵(lì)磁涌流一般都衰減較慢，故直流低功率運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)交流系統(tǒng)產(chǎn)生一定沖擊，影響交直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

目前抑制勵(lì)磁涌流的措施是在變壓器上加裝選相合閘裝置或者安裝合閘電阻，力圖從源頭上降低勵(lì)磁涌流，避免其流入電網(wǎng)中引起其它設(shè)備運(yùn)行問題。

當(dāng)合上斷路器給大容量變壓器充電時(shí)，產(chǎn)生的沖擊電流稱之為勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流含有數(shù)值很大的低次諧波分量(主要是二次和三次諧波)，且衰減時(shí)間較長(zhǎng)。勵(lì)磁涌流對(duì)特直流輸電系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在，勵(lì)磁涌流會(huì)引起換流母線電壓畸變，有可能導(dǎo)致特高壓直流控制系統(tǒng)中的換相失敗預(yù)測(cè)功能持續(xù)動(dòng)作，短時(shí)間內(nèi)直流功率將維持在較低狀態(tài)，從而對(duì)其接入的交流系統(tǒng)造成沖擊，影響交直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

雖然在變壓器上加裝選相合閘裝置或者安裝合閘電阻可以抑制勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生，但是由于真實(shí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并不能確定合閘勵(lì)磁涌流引起直流系統(tǒng)擾動(dòng)的變電站范圍，如果大面積裝設(shè)選相合閘或合閘電阻，又會(huì)大大提升運(yùn)行成本。

由以上分析可見，在變壓器上加裝選相合閘裝置或者安裝合閘電阻可以抑制勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生，但是無法確定需要加裝的變電站范圍，且會(huì)增加運(yùn)行成本；目前直流系統(tǒng)的控制邏輯并未考慮勵(lì)磁涌流的特性，在勵(lì)磁涌流進(jìn)入換流母線后有可能引起換相失敗預(yù)測(cè)功能長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作，對(duì)交直流系統(tǒng)造成擾動(dòng)。

因此，為解決上述問題，本發(fā)明提供一種特高壓直流功率持續(xù)偏低的控制方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提供一種避免特高壓直流功率持續(xù)偏低的控制方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種避免特高壓直流功率持續(xù)偏低的控制方法，所述方法包括：

計(jì)算換流母線電壓諧波畸變率；

根據(jù)電壓諧波畸變率判定交流電壓畸變是否由勵(lì)磁涌流引起；

根據(jù)電壓諧波畸變率判定勵(lì)磁涌流是否進(jìn)入下行趨勢(shì)；

在滿足交流電壓畸變由勵(lì)磁涌流引起且勵(lì)磁涌流進(jìn)入下行趨勢(shì)時(shí)，減小換相失敗預(yù)測(cè)功能的輸出值。

優(yōu)選的，所述計(jì)算換流母線電壓諧波畸變率按下式計(jì)算：

式中：thdv：為換流母線電壓諧波畸變率；un：當(dāng)n>1時(shí)，表示第n次諧波電壓有效值；u1：基波電壓有效值。

優(yōu)選的，所述根據(jù)電壓諧波畸變率判定交流電壓畸變是否由勵(lì)磁涌流引起，包括：

當(dāng)滿足諧波畸變持續(xù)時(shí)間大于時(shí)間閾值，且換相失敗預(yù)測(cè)功能在持續(xù)啟動(dòng)時(shí)，則判定交流電壓畸變是由勵(lì)磁涌流引起。

優(yōu)選的，所述諧波畸變持續(xù)時(shí)間大于時(shí)間閾值包括：

將三相電壓諧波畸變率取三者最大值后與畸變率閾值比較，若大于弧度閾值，且持續(xù)時(shí)間大于時(shí)間閾值，則判定諧波畸變持續(xù)時(shí)間大于時(shí)間閾值。

優(yōu)選的，所述換相失敗預(yù)測(cè)功能在持續(xù)啟動(dòng)，包括：

根據(jù)換相失敗預(yù)測(cè)功能輸出的弧度，判定其是否大于弧度閾值，若大于弧度閾值，且持續(xù)時(shí)長(zhǎng)大于時(shí)間閾值時(shí)，則判定換相失敗預(yù)測(cè)功能在持續(xù)啟動(dòng)。

優(yōu)選的，所述根據(jù)電壓諧波畸變率判定勵(lì)磁涌流是否進(jìn)入下行趨勢(shì)包括：

若三相電壓諧波畸變率分別除以自身經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)的值小于1，且經(jīng)過時(shí)間閾值的延時(shí)環(huán)節(jié)，則判定目前勵(lì)磁涌流引起的諧波畸變進(jìn)入了下行趨勢(shì)。

優(yōu)選的，所述在滿足交流電壓畸變由勵(lì)磁涌流引起且勵(lì)磁涌流進(jìn)入下行趨勢(shì)時(shí)，減小換相失敗預(yù)測(cè)功能的輸出值，包括：

當(dāng)滿足交流電壓畸變是由勵(lì)磁涌流引起的，且勵(lì)磁涌流進(jìn)入下行趨勢(shì)時(shí)，設(shè)換相失敗預(yù)測(cè)功能的輸出值為0。

優(yōu)選的，所述時(shí)間閾值為300ms；

所述畸變率閾值為0.02；

所述弧度閾值為0.02。

一種避免特高壓直流功率持續(xù)偏低的控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：計(jì)算模塊、第一判斷模塊、第二判斷模塊和輸出模塊；

所述計(jì)算模塊，用于計(jì)算換流母線電壓諧波畸變率；

所述第一判斷模塊，用于根據(jù)電壓諧波畸變率判定交流電壓畸變是否由勵(lì)磁涌流引起；

所述第二判斷模塊，用于根據(jù)電壓諧波畸變率判定勵(lì)磁涌流是否進(jìn)入下行趨勢(shì)；

所述輸出模塊，用于在滿足交流電壓畸變由勵(lì)磁涌流引起且勵(lì)磁涌流進(jìn)入下行趨勢(shì)時(shí)，減小換相失敗預(yù)測(cè)功能的輸出值。

優(yōu)選的，所述計(jì)算模塊，用于按下式計(jì)算換流母線電壓諧波畸變率：

式中：thdv：為換流母線電壓諧波畸變率；un：當(dāng)n>1時(shí)，表示第n次諧波電壓有效值；u1：基波電壓有效值。

優(yōu)選的，所述第一判斷模塊包括持續(xù)時(shí)間判斷子模塊和持續(xù)啟動(dòng)子模塊；

所述持續(xù)時(shí)間判斷子模塊，用于將三相電壓諧波畸變率取三者最大值后與畸變率閾值比較，大于畸變率閾值且延時(shí)大于時(shí)間閾值，判定諧波畸變持續(xù)了時(shí)間閾值以上；

持續(xù)啟動(dòng)子模塊，用于根據(jù)換相失敗預(yù)測(cè)功能輸出的弧度，判定其大于弧度閾值且延時(shí)大于時(shí)間閾值，判定換相失敗預(yù)測(cè)功能在持續(xù)啟動(dòng)。

優(yōu)選的，所述第二判斷模塊包括比值判斷子模塊和延時(shí)判斷子模塊；

所述比值判斷子模塊，用于判斷三相電壓諧波畸變率分別除以自身經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)的值是否小于1；

所述延時(shí)判斷子模塊，用于判斷三相電壓諧波畸變率分別除以自身經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)的值小于1時(shí)持續(xù)的時(shí)間是否大于等于時(shí)間閾值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供了一種計(jì)算換流母線電壓諧波畸變率來判斷勵(lì)磁涌流衰減趨勢(shì)，同步減小換相失敗預(yù)測(cè)功能輸出值的方法，避免勵(lì)磁涌流導(dǎo)致特高壓直流功率持續(xù)偏低的問題；

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與具體工程參數(shù)沒有直接關(guān)系，對(duì)于不同直流工程具有普遍適用性；

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，由直流輸電控制系統(tǒng)采用模塊化的全圖形化編程語言，支持對(duì)程序進(jìn)行小范圍修改，而且本方法新增邏輯只有在低次諧波引起換流母線電壓持續(xù)畸變情況下才會(huì)啟動(dòng)，不會(huì)對(duì)直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)和其它故障狀態(tài)下的控制造成影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)的特高壓直流功率持續(xù)偏低的控制方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的換相失敗預(yù)測(cè)功能控制邏輯示意圖；

圖3為本發(fā)明的改進(jìn)前后雙極輸送功率對(duì)比示意圖；

其中，1：a相電壓的諧波畸變率、2：b相電壓的諧波畸變率、3：c相電壓的諧波畸變率、4：換相失敗預(yù)測(cè)功能、5；換相失敗預(yù)測(cè)功能輸出的弧度、6：改進(jìn)前、7：改進(jìn)后。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的說明。

目前換相失敗預(yù)測(cè)功能中，勵(lì)磁涌流出現(xiàn)后主要是零序通道起作用，但是根據(jù)波形分析，其零序通道的計(jì)算值是一個(gè)非連續(xù)變量，且并不直觀反映勵(lì)磁涌流的諧波變化情況。故考慮利用fft算法分解中換流母線電壓中的低次諧波分量，根據(jù)電壓諧波畸變率來判斷勵(lì)磁涌流中諧波分量衰減趨勢(shì)。電壓諧波畸變率是一個(gè)連續(xù)的變量。本發(fā)明將通過計(jì)算換流母線電壓諧波畸變率來判定勵(lì)磁涌流衰減趨勢(shì)，同步減小換相失敗預(yù)測(cè)功能輸出值的方法，在避免勵(lì)磁涌流導(dǎo)致直流換相失敗的前提下，解決勵(lì)磁涌流引起特高壓直流功率持續(xù)偏低的問題。

本發(fā)明提供一種特高壓直流功率持續(xù)偏低的控制方法及系統(tǒng)。其中，一種特高壓直流功率持續(xù)偏低的控制方法具體包括：

(1)計(jì)算換流母線電壓諧波畸變率

電壓波形畸變的程度用電壓正弦波畸變率來衡量，也稱電壓諧波畸變率(thdv，totalharmonicvoltagedistortion)。電壓諧波畸變率以各次諧波電壓的均方根值與基波電壓有效值之比的百分?jǐn)?shù)來表示?？紤]到勵(lì)磁涌流主要含有低次諧波，高次諧波由于含量太少，可以忽略，故本發(fā)明中電壓諧波畸變率只計(jì)算到第13次諧波。電壓諧波畸變率thdv計(jì)算公式如下。

式中：un：當(dāng)n>1時(shí)，表示第n次諧波電壓有效值；u1：基波電壓有效值。

下面結(jié)合圖2所示的換相失敗預(yù)測(cè)功能控制邏輯示意圖，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)換相失敗預(yù)測(cè)功能cfprev的輸出值的控制做進(jìn)一步闡述。

(2)判定交流電壓畸變是否由勵(lì)磁涌流引起

ua_thdv、ub_thdv、uc_thdv分別為換流母線a相電壓的諧波畸變率1、b相電壓的諧波畸變率2、c相電壓的諧波畸變率3。判定條件1：三相電壓諧波畸變率取三者最大值后與0.02比較，大于0.02延時(shí)300ms，即判定諧波畸變持續(xù)了300ms以上，可以認(rèn)為是勵(lì)磁涌流引起的諧波畸變；判定條件2：cfprev_rad為換相失敗預(yù)測(cè)功能輸出的弧度5，判定其大于0.02延時(shí)300ms，表示換相失敗預(yù)測(cè)功能在持續(xù)啟動(dòng)。判定條件1和2相與，同為1，則判定為交流電壓畸變是由勵(lì)磁涌流引起。

(3)判定勵(lì)磁涌流進(jìn)入下行趨勢(shì)

判定條件3：三相電壓諧波畸變率分別除以自身經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)的值之后，得到的值小于1，則表示該相電壓諧波畸變率處于減小的趨勢(shì)，經(jīng)過300ms的延時(shí)環(huán)節(jié)，即判定三相電壓的諧波畸變率均持續(xù)下降300ms，如判定值為1，表示目前勵(lì)磁涌流引起的諧波畸變進(jìn)入了下行趨勢(shì)。

(4)在滿足交流電壓畸變由勵(lì)磁涌流引起且勵(lì)磁涌流進(jìn)入下行趨勢(shì)時(shí)，減小換相失敗預(yù)測(cè)功能輸出值

判定條件1、2、3均滿足，cfprev_set變量為1，重置換相失敗預(yù)測(cè)功能4，使得換相失敗預(yù)測(cè)功能cfprev的輸出值5為零，因存在延時(shí)，故其輸出cfprev_rad是逐漸下降至0。

換相失敗預(yù)測(cè)功能4：包括兩個(gè)并列部分：一個(gè)是零序檢測(cè)，以檢測(cè)是否發(fā)生單相交流故障；另一個(gè)是采用交流電壓的α/β變化以檢測(cè)三相故障。

具體檢測(cè)原理包括：

發(fā)生單相故障，三相電壓之和不為0；

發(fā)生三相故障，α/β變化得出的向量小于穩(wěn)態(tài)值；

檢測(cè)到交流故障會(huì)使cfprev_rad值增加并導(dǎo)致逆變器提前觸發(fā)，降低換相失敗發(fā)生的幾率。

通過以上判定邏輯，能夠確定是在勵(lì)磁涌流持續(xù)作用下引起換相失敗預(yù)測(cè)持續(xù)動(dòng)作，當(dāng)勵(lì)磁涌流引起的諧波進(jìn)入減小趨勢(shì)后，達(dá)到閾值時(shí)，減小換相失敗預(yù)測(cè)功能輸出值，在避免換相失敗的同時(shí)，使直流系統(tǒng)能夠更快地恢復(fù)至原穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況。

根據(jù)圖3所示的改進(jìn)前后雙極輸送功率對(duì)比示意圖可見，通過增加勵(lì)磁涌流判定邏輯，準(zhǔn)確建立了直流控制系統(tǒng)和勵(lì)磁涌流諧波之間的聯(lián)系，在勵(lì)磁涌流引起的諧波進(jìn)入衰減趨勢(shì)后，退出換相失敗預(yù)測(cè)功能，使直流系統(tǒng)更快地恢復(fù)至原穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況。通過改進(jìn)前后雙極輸送功率的對(duì)比，改進(jìn)后雙極輸送功率比改進(jìn)前提早1s恢復(fù)至原運(yùn)行工況。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種特高壓直流功率持續(xù)偏低的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：計(jì)算模塊、第一判斷模塊、第二判斷模塊和輸出模塊；

計(jì)算模塊，用于計(jì)算換流母線電壓諧波畸變率；

第一判斷模塊，用于根據(jù)電壓諧波畸變率判定交流電壓畸變是否由勵(lì)磁涌流引起；

第二判斷模塊，用于根據(jù)電壓諧波畸變率判定勵(lì)磁涌流是否進(jìn)入下行趨勢(shì)；

輸出模塊，用于在滿足交流電壓畸變由勵(lì)磁涌流引起且勵(lì)磁涌流進(jìn)入下行趨勢(shì)時(shí)，減小換相失敗預(yù)測(cè)功能的輸出值。

計(jì)算模塊，用于按下式計(jì)算換流母線電壓諧波畸變率：

式中：thdv：為換流母線電壓諧波畸變率；un：當(dāng)n>1時(shí)，表示第n次諧波電壓有效值；u1：基波電壓有效值。

第一判斷模塊包括持續(xù)時(shí)間判斷子模塊和持續(xù)啟動(dòng)子模塊；

持續(xù)時(shí)間判斷子模塊，用于將三相電壓諧波畸變率取三者最大值后與弧度閾值比較，大于弧度閾值且延時(shí)大于時(shí)間閾值，判定諧波畸變持續(xù)了時(shí)間閾值以上；

持續(xù)啟動(dòng)子模塊，用于根據(jù)換相失敗預(yù)測(cè)功能輸出的弧度，判定其大于弧度閾值且延時(shí)大于時(shí)間閾值，判定換相失敗預(yù)測(cè)功能在持續(xù)啟動(dòng)。

第二判斷模塊包括比值判斷子模塊和延時(shí)判斷子模塊；

比值判斷子模塊，用于判斷三相電壓諧波畸變率分別除以自身經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)的值是否小于1；

延時(shí)判斷子模塊，用于判斷三相電壓諧波畸變率分別除以自身經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)的值小于1時(shí)持續(xù)的時(shí)間是否大于等于時(shí)間閾值。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請(qǐng)的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本申請(qǐng)可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本申請(qǐng)可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、cd-rom、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本申請(qǐng)是參照根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。