一種用于高壓直流輸電受端黑啟動的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高壓直流輸電受端黑啟動的控制方法，包括以下步驟：高壓直流輸電整流側控制增加定直流電壓控制模式；高壓直流輸電逆變側控制基于原有逆變側定電流控制模式，以原有定熄弧角模式作為限制器，結合整流側新增定直流電壓控制模式，實現(xiàn)直流系統(tǒng)整流側定電壓、逆變側定電流的控制模式；基于原有逆變側定電流控制模式增加附加頻率控制器；對附加頻率控制器進行設計，通過極點配置方法配置附加頻率控制器，使得其對系統(tǒng)提供正阻尼，附加頻率控制器設計為一階超前滯后環(huán)節(jié)。本發(fā)明將功率調制端設定于逆變側，并在逆變側增加附加頻率控制器，實現(xiàn)黑啟動時的本地附加頻率控制策略，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【專利說明】
-種用于高壓直流輸電受端黑啟動的控制方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及高壓直流輸電黑啟動領域，特別設及一種用于高壓直流輸電受端黑啟 動的控制方法。
【背景技術】
[0002] 黑啟動是指整個系統(tǒng)因故障停運后，不依賴于其他網絡的幫助，通過系統(tǒng)中具有 自啟動能力機組帶動無自啟動能力的機組，并逐漸擴大系統(tǒng)恢復的范圍，最終實現(xiàn)整個系 統(tǒng)的恢復。傳統(tǒng)的電網黑啟動方式，一般利用本地區(qū)具有自啟動能力的燃油機組、水電機組 作為黑啟動電源，逐步啟動其它大型常規(guī)發(fā)電機組。采用交流輸電方式帶動電網恢復，具有 啟動速度慢、輔機啟動沖擊大等問題，影響黑啟動過程中負荷恢復供電的速度。
[0003] 直流輸電具有輸送功率大、啟動和調速快、可控性強等優(yōu)點，而運些特點在黑啟動 初期可W發(fā)揮較大的作用。特別是黑啟動時利用直流附加控制策略可對交流系統(tǒng)頻率、有 功等進行調制，提高受端系統(tǒng)穩(wěn)定性。傳統(tǒng)直流附加控制器一般加裝在直流整流側，利用整 流側定電流控制模式提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，選取控制信號既有本地信號也有遠端廣域信號。但 在受端電網黑啟動過程中，利用整流側對受端有功功率進行調制不可避免地面臨信號延時 及丟包等通信問題，不利于受端電網的快速恢復。因此，如何在受端電網黑啟動過程中利用 直流輸電的附加調制功能，充分發(fā)揮常規(guī)直流輸電在輸送容量、調節(jié)速度等方面的優(yōu)勢成 為亟待解決的問題。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的接問題是提供一種用于高壓直流輸電受端黑啟動的控制方法， 在原有直流控制方式上增加整流側定電壓、逆變側定電流控制模式，將功率調制端設定于 逆變側，并在逆變側增加附加頻率控制器，使得黑啟動速度快、系統(tǒng)恢復穩(wěn)定。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0006] -種用于高壓直流輸電受端黑啟動的控制方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1、在高壓直流輸電整流側控制增加定直流電壓控制模式，即所述定直流電壓 控制模式采用PI控制器，W測量電壓與參考電壓的差值作為輸入，W觸發(fā)角作為輸出，輸出 觸發(fā)角與原有整流側定電流控制的觸發(fā)角輸出進行比較，取較大值作為輸出；
[000引步驟2、高壓直流輸電逆變側控制基于原有定電流控制模式，W原有定焰弧角模式 作為限制器，即定直流電流控制模式采用PI控制器，W測量電流與參考電流的差值作為輸 入，W觸發(fā)角作為輸出，輸出觸發(fā)角與定焰弧角控制的觸發(fā)角輸出進行比較，取較大值作為 輸出；所述逆變側定電流控制模式結合整流側增加定直流電壓控制模式從而形成整流側定 電壓逆變側定電流控制模式；
[0009] 步驟3、增加附加頻率控制器，所述附加頻率控制W逆變側換流母線頻率測量值與 50化基頻的差值作為輸入，W電流控制量作為輸出并疊加至原有定電流控制回路；
[0010] 步驟4、對附加頻率控制器進行設計，采用最小二乘-旋轉不變辨識技術對系統(tǒng)特 性進行辨識，得出系統(tǒng)零極點分布情況，再通過極點配置方法配置系統(tǒng)零極點，提升系統(tǒng)阻 尼，形成附加頻率控制器，使得其對系統(tǒng)提供正阻尼。
[0011] 根據上述方案，所述附加頻率控制器設置為一階或二階超前滯后環(huán)節(jié)，其中，一階 附加頻率控制器巧
其中K為附加頻率控制器傳遞函數，S為復頻域變量。
[0012] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：利用直流輸電的快速調制功能提高受端 電網的穩(wěn)定性，為具有直流落點電網實現(xiàn)大規(guī)模停電后的電網快速恢復提供了一種具有重 要實用價值的新技術。本地附加頻率控制不僅能大幅改善受端系統(tǒng)頻率波動現(xiàn)象，而且避 免了遠程通信，提高了控制策略的可靠性。本發(fā)明適用于黑啟動過程的直流功率提升，對弱 受端交流系統(tǒng)下高壓直流輸電的功率調制也可提供技術保障，具有重要的推廣價值。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明具體實例中采用的仿真模型結構示意圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明中整流側控制模式示意圖。
[0015] 圖3是本發(fā)明整流側定電壓、逆變側定電流時直流運行特性示意圖。
[0016] 圖4是本發(fā)明中逆變側附加頻率控制示意圖。
[0017] 圖5是本發(fā)明中逆變側附加頻率控制前后系統(tǒng)頻率對比圖。
[0018] 圖6是本發(fā)明中逆變側附加頻率控制前后系統(tǒng)直流外送有功功率對比圖。
[0019] 圖7是本發(fā)明中逆變側附加頻率控制前后直流消耗無功功率對比圖。
[0020] 圖8是本發(fā)明中逆變側附加頻率控制前后系統(tǒng)電壓對比圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖和【具體實施方式】對發(fā)明作進一步詳細的說明，本發(fā)明提供的一種用 于高壓直流輸電受端黑啟動的控制方法，包括W下步驟：
[0022] 步驟1、在高壓直流輸電整流側控制增加定直流電壓控制模式，即所述定直流電壓 控制模式采用PI控制器，W測量電壓與參考電壓的差值作為輸入，W觸發(fā)角作為輸出，輸出 觸發(fā)角與原有整流側定電流控制的觸發(fā)角輸出進行比較，取較大值作為輸出。
[0023] 步驟2、高壓直流輸電逆變側控制基于原有定電流控制模式，W原有定焰弧角模式 作為限制器，即定直流電流控制模式采用PI控制器，W測量電流與參考電流的差值作為輸 入，W觸發(fā)角作為輸出，輸出觸發(fā)角與定焰弧角控制的觸發(fā)角輸出進行比較，取較大值作為 輸出；所述逆變側定電流控制模式結合整流側增加定直流電壓控制模式從而形成整流側定 電壓逆變側定電流控制模式。
[0024] 步驟3、增加附加頻率控制器，所述附加頻率控制W逆變側換流母線頻率測量值與 50化基頻的差值作為輸入，W電流控制量作為輸出并疊加至原有定電流控制回路。
[0025] 步驟4、對附加頻率控制器進行設計，采用最小二乘-旋轉不變辨識技術對系統(tǒng)特 性進行辨識，得出系統(tǒng)零極點分布情況，再通過極點配置方法配置系統(tǒng)零極點，提升系統(tǒng)阻 尼，形成附加頻率控制器，使得其對系統(tǒng)提供正阻尼。
[0026] 具體的，所述附加頻率控制器設置為一階超前滯后環(huán)節(jié)，附加頻率控制器為
，其中K為附加頻率控制器傳遞函數，S為復頻域變量。
[0027]下面通過具體實例應用對本發(fā)明進行說明。如圖1所示，仿真模型主要由送端等值 機、龍政直流、受端宜興抽水蓄能機組、宜協(xié)機組及負荷構成。黑啟動系統(tǒng)中送端等值機為 6125MVA短路容量的SOOkV等值電源;龍政直流為雙極12脈波、±500kV額定電壓、3kA額定電 流、3000MW額定功率;宜興抽水蓄能機組由包含勵磁與調速系統(tǒng)的4臺250MW機組構成;宜協(xié) 機組由3臺170MW的火電機組構成，其中宜協(xié)廠用電利用異步電動機模擬。
[002引高壓直流輸電整流側控制增加定直流電壓控制模式，如圖2所示。高壓直流輸電逆 變側控制基于原有逆變側定電流控制模式，并W定焰弧角模式作為限制器，從而實現(xiàn)直流 系統(tǒng)整流側定電壓、逆變側定電流的控制模式;此時直流VI運行特性如圖3所示。利用逆變 側定電流模式增加附加頻率控制器，如圖4所示，其中輸入信號采用逆變側換流母線頻率差 W實現(xiàn)本地控制。
[0029] 系統(tǒng)運行條件設定為受端宜興抽蓄系統(tǒng)開一臺機，帶200MW有功負荷及50MW無功 負荷，第1.5秒交流斷路器合閩，第3秒直流，直流第0.5秒解鎖后建立功率，第3s直流W70% 降壓，5 %最小電流模式解鎖，第3.7秒直流功率建立后，投入200Mvar容量濾波器一組，同時 投入SOMvar電抗器平抑電壓波動并投入附加頻率控制器抑制頻率波動，第25秒投入宜協(xié)廠 用電，第30秒再次增加負荷，直至130秒停止仿真。系統(tǒng)頻率、直流外送有功、發(fā)電機外送無 功W及系統(tǒng)電壓分別如圖5、圖6、圖7和圖8所示。
[0030] 由仿真結果可知，逆變側附加頻率控制投入后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性得到大幅提高，同 時直流功率隨系統(tǒng)需求進行調制，驗證了本地附加頻率控制策略的有效性，另一方面，由于 系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的提升，系統(tǒng)過電壓及電壓穩(wěn)定性也得到相應改善，驗證了該策略的有效 性。
【主權項】
1. 一種用于高壓直流輸電受端黑啟動的控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、在高壓直流輸電整流側控制增加定直流電壓控制模式，即所述定直流電壓控制 模式采用PI控制器，以測量電壓與參考電壓的差值作為輸入，以觸發(fā)角作為輸出，輸出觸發(fā) 角與原有整流側定電流控制的觸發(fā)角輸出進行比較，取較大值作為輸出； 步驟2、高壓直流輸電逆變側控制基于原有定電流控制模式，以原有定熄弧角模式作為 限制器，即定直流電流控制模式采用PI控制器，以測量電流與參考電流的差值作為輸入，以 觸發(fā)角作為輸出，輸出觸發(fā)角與定熄弧角控制的觸發(fā)角輸出進行比較，取較大值作為輸出； 所述逆變側定電流控制模式結合整流側增加定直流電壓控制模式從而形成整流側定電壓 逆變側定電流控制模式； 步驟3、增加附加頻率控制器，所述附加頻率控制以逆變側換流母線頻率測量值與50Hz 基頻的差值作為輸入，以電流控制量作為輸出并疊加至原有定電流控制回路； 步驟4、對附加頻率控制器進行設計，采用最小二乘-旋轉不變辨識技術對系統(tǒng)特性進 行辨識，得出系統(tǒng)零極點分布情況，再通過極點配置方法配置系統(tǒng)零極點，提升系統(tǒng)阻尼， 形成附加頻率控制器，使得其對系統(tǒng)提供正阻尼。2. 如權利要求1所述的種用于高壓直流輸電受端黑啟動的控制方法，其特征在于，所述附加頻率控制器設置為一階超前滯后環(huán)節(jié)，附加頻率控制器為 其中K為附 加頻率控制器傳遞函數，s為復頻域變量。
【文檔編號】H02J3/36GK105826941SQ201610282025
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】劉天琪, 李保宏, 張英敏, 王渝紅, 王峰, 丁媛媛
【申請人】四川大學