一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法及系统

1.本发明涉及高压直流输电控制技术领域，特别涉及一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法及系统。


背景技术：

2.晶闸管是高压直流输电系统换流站基本元件，但其无自主关断能力，当两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内，如果未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程一直未能进行完毕，这两种情况在阀电压转变为正向时被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相，这称为换相失败。容易换相失败是高压直流输电系统逆变器常见故障，在首次换相失败发生时，如果不及时采取适当的措施，则可能引发后续换相失败，严重威胁高压直流输电系统地安全稳定运行。
3.低压限流控制器(voltage dependent current order limiter，vdcol)的原理结构简单，是高压直流输电系统抑制连续换相失败的重要环节。但由于常规的vdcol灵敏度较低，难以对连续换相失败做出快速响应。
4.郭春义等《一种抑制传统直流输电连续换相失败的虚拟电阻电流限制控制方法[j].中国电机工程学报》指出，虚拟电阻控制策略考虑了故障发生时与故障恢复过程中直流电流的突变与波动特性，可通过虚拟电阻提前降低电流指令，并限制其快速增大。然而，当逆变侧发生换相失败时，逆变侧直流电流迅速上升，直流电压大幅跌落，仅通过优化vdcol启动电压，不能灵活调节vdcol电流指令值，故障稳态时虚拟电阻一直存在则会引起vdcol的启动电压偏低，对故障响应具有盲目性。例如，在故障发生时，不使用虚拟电阻控制方法，输入到常规的vdcol的电压标幺值为0.5p.u.，可得与之对应的电流标幺值为0.64p.u.。由于使用虚拟电阻控制方法，在虚拟电阻上产生一定压降，输入到常规vdcol的电压标幺值变为0.4p.u.，与之对应的电流标幺值可能为0.55p.u.，如此改变了故障运行点，增加了直流系统控制调节时间。同时，常规的vdcol输出的电流指令值会随直流电压的大幅跌落而剧烈波动，难以匹配直流电流恢复情况，进而恶化抑制效果，并且不利功率传输恢复。


技术实现要素：

[0005]
为了解决上述问题，本发明提供了一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法及系统，具体技术方案如下：
[0006]
一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法，包括以下步骤：
[0007]
步骤s1，采集逆变侧直流电压u
di
和交流母线电压u
ac
；
[0008]
步骤s2，提取逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量，并将逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量之和作为直流电压补偿量δu
di
；
[0009]
步骤s3，根据直流电压补偿量δu
di
计算得到补偿后的直流电压u
dc
，并将补偿后的直流电压u
dc
作为vdcol的启动电压；
[0010]
步骤s4，根据交流母线电压u
ac
计算故障电压动态偏移量δuo；
[0011]
步骤s5，根据故障电压动态偏移量δuo对vdcol进行动态非线性控制，得到vdcol输出的电流指令i
ord
。
[0012]
优选地，所述步骤s2中直流电压补偿量δu
di
的计算方式为：
[0013][0014]
其中，δt1是逆变侧直流电压u
di
的一阶微分补偿系数；δt2是逆变侧直流电压u
di
的二阶微分补偿系数；u
di
(t0)为t0时刻逆变侧直流电压的数值。
[0015]
优选地，其中逆变侧直流电压u
di
的一阶微分补偿系数δt1和逆变侧直流电压u
di
的二阶微分补偿系数δt2的确定方式如下：
[0016]
采用cigre直流标准测试模型，在逆变侧交流母线处设置不同大小的接地电感的三相接地故障，令δt2＝0，记录不同大小的接地电感下的故障发生时刻、故障持续时间、系统恢复时间，计算在不同δt1下的系统恢复总时间，δt1的最终取值为系统恢复总时间最短的对应取值；确定δt1的最终取值后，分别选取不同的δt2取值，统计系统恢复总时间，δt2的最终取值为系统恢复总时间最短的对应取值。
[0017]
优选地，所述步骤s3中补偿后的直流电压u
dc
＝u
di-δu
di
。
[0018]
优选地，所述步骤s4中故障电压动态偏移量δuo的计算方式如下：
[0019]
δuo＝0.45+k；
[0020][0021]
其中，k为故障程度系数，u
acn
表示为逆变侧交流母线相电压的额定值。
[0022]
优选地，所述步骤s5中故障电压动态偏移量δuo与电流指令i
ord
的关系如下：
[0023][0024]
其中，r为衡量曲线斜率变化速度的固定系数。
[0025]
优选地，固定系数r的取值范围为10≤r≤20。
[0026]
一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制系统，用于实现所述的方法，包括：数据采集模块，用于采集逆变侧直流电压u
di
和交流母线电压u
ac
；
[0027]
直流电压补偿量计算模块，用于提取逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量，并将逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量之和作为直流电压补偿量δu
di
；
[0028]
补偿后的直流电压计算模块，用于根据直流电压补偿量δu
di
计算得到补偿后的直流电压u
dc
，并将补偿后的直流电压u
dc
作为vdcol的启动电压；
[0029]
故障电压动态偏移量计算模块，用于根据交流母线电压u
ac
计算故障电压动态偏移量δuo；
[0030]
vdcol控制输出模块，用于根据故障电压动态偏移量δuo对vdcol进行动态非线性控制，得到vdcol输出的电流指令i
ord
；
[0031]
所述数据采集模块分别与直流电压补偿量计算模块、故障电压动态偏移量计算模块连接；
[0032]
所述直流电压补偿量计算模块与补偿后的直流电压计算模块连接；
[0033]
所述补偿后的直流电压计算模块与vdcol连接；
[0034]
所述故障电压动态偏移量计算模块与vdcol控制输出模块连接；
[0035]
所述vdcol控制输出模块与vdcol连接。
[0036]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0037]
本发明提供了一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法及系统，本发明通过提取逆变侧直流电压的一阶微分量和二阶微分量，来补偿直流电压，减少直流电压的跌落，优化vdcol的启动电压，降低直流指令的波动。
[0038]
本发明在通过设置故障程度系数对故障电压动态偏移量进行动态调节，提高系统对故障响应的灵敏度。
[0039]
本发明根据故障电压动态偏移量以及故障的进程对vdcol进行动态非线性控制，灵活输出电流指令值，有利于系统恢复。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0041]
图1为本发明的方法流程图；
[0042]
图2为本发明的方法原理示意图；
[0043]
图3是cigre直流标准测试模型图；
[0044]
图4为不同固定系数下基于logistic函数的vdcol运行特性曲线图；
[0045]
图5为故障电压动态偏移量动态控制的非线性vdcol输出曲线图；
[0046]
图6为本发明在系统无故障时系统响应特性的示意图；
[0047]
图7是本发明在单相接地故障接地电感为0.2h时系统响应特性的示意图；
[0048]
图8是本发明在三相接地故障接地电感为0.6h时系统响应特性的示意图；
[0049]
图9为本发明的系统原理图。
具体实施方式
[0050]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0052]
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下
文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0053]
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0054]
实施例一：
[0055]
如图1-图2所示，本实施例提供了一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法，包括以下步骤：
[0056]
步骤s1，采集逆变侧直流电压u
di
和交流母线电压u
ac
；其中，逆变侧直流电压u
di
和交流母线电压u
ac
为标幺值。
[0057]
步骤s2，提取逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量，对其进行滤波优化，并将逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量之和作为直流电压补偿量δu
di
；直流电压补偿量δu
di
的计算方式为：
[0058][0059]
其中，δt1是逆变侧直流电压u
di
的一阶微分补偿系数；δt2是逆变侧直流电压u
di
的二阶微分补偿系数；u
di
(t0)为t0时刻逆变侧直流电压的数值。
[0060]
其中逆变侧直流电压u
di
的一阶微分补偿系数δt1和逆变侧直流电压u
di
的二阶微分补偿系数δt2的确定方式如下：
[0061]
采用cigre直流标准测试模型，如图3所示，在逆变侧交流母线处设置不同大小的接地电感的三相接地故障，令δt2＝0，记录不同大小的接地电感下的故障发生时刻、故障持续时间、系统恢复时间，计算在不同δt1下的系统恢复总时间，δt1的最终取值为系统恢复总时间最短的对应取值；
[0062]
确定δt1的最终取值后，分别选取不同的δt2取值，统计系统恢复总时间，δt2的最终取值为系统恢复总时间最短的对应取值。
[0063]
具体地，在本实施例中，设置的接地电感大小从0.1h～1h，故障发生时刻在1.0s处，故障持续0.5s，记录对应的系统恢复时间，从而选取系统恢复时间最短的微分补偿系数。
[0064]
令δt2＝0，分别选取不同的一阶微分补偿系数δt1值，统计系统换相失败恢复时间，统计结果如表1所示。
[0065]
表1不同δt1下换相失败恢复时间
[0066][0067]
选取一阶微分补偿系数δt1＝0.015，系统换相失败的恢复总时间最短。令δt1＝0.015，分别选取不同的δt2值，统计系统换相失败的恢复总时间，统计结果如表2所示。
[0068]
表2不同δt2下换相失败恢复时间
[0069][0070][0071]
选取二阶微分补偿系数δt2＝0.002，系统换相失败恢复总时间最短。
[0072]
步骤s3，根据直流电压补偿量δu
di
计算得到补偿后的直流电压u
dc
，并将补偿后的直流电压u
dc
作为vdcol的启动电压；补偿后的直流电压u
dc
＝u
di-δu
di
。
[0073]
步骤s4，根据交流母线电压u
ac
计算故障电压动态偏移量δuo；故障电压动态偏移量δuo的计算方式如下：
[0074]
δuo＝0.45+k；
ꢀꢀ
(2)
[0075][0076]
其中，k为故障程度系数，u
acn
表示为逆变侧交流母线相电压的额定值。
[0077]
步骤s5，根据故障电压动态偏移量δuo对vdcol进行动态非线性控制，得到vdcol输出的电流指令i
ord
。
[0078]
(1)在首次换相失败初期，系统电压跌落情况严重，处于较低水平，为了避免系统直流功率传输的快速恢复，从而减弱了系统电压的稳定性，因此设计vdcol输出的直流电流指令值较小，而且在逐渐恢复的过程中应较为平缓。
[0079]
(2)在换相失败中期，系统电压恢复至较高水平，具备快速恢复条件，平稳增大直流电流，恢复系统功率传输，因此设计vdcol曲线的电流指令值上升速率较快。
[0080]
(3)在换相失败后期，系统电压恢复接近正常水平为了实现系统从暂态向稳态平稳过渡，减小系统功率交互，因此设计vdcol输出的直流电流指令值较大，而且恢复的过程较为平缓。根据上述原则，本发明设计的vdcol控制策略如图4所示，故障电压动态偏移量δuo与电流指令i
ord
的关系如下：
[0081][0082]
其中，r为衡量曲线斜率变化速度的固定系数。为了实现更好的自适应效果，固定系数r的取值范围为10≤r≤20。当r＝10时，动态非线性vdcol曲线的斜率最小，这有助于降低vdcol电流指令i
ord
的波动。
[0083]
如图5所示，当系统正常运行时，故障程度系数k＝0，由故障电压动态偏移量δuo动态调节非线性vdcol输出的直流电流指令i
ord
＝1p.u.，p.u.表示标幺值，因此不会对系统正常运行产生影响。
[0084]
当交流母线发生故障时，此时的故障电压动态偏移量δuo随故障程度系数k值的变化而改变，动态非线性vdcol控制曲线根据故障严重程度左右平移。在故障发生初期，系统电压跌落情况严重，直流电流急速上升，从而增加了系统发生换相失败的风险。此时，故障程度系数k逐渐增大，动态非线性vdcol控制曲线向右平移，以提高电流指令响应速度，降低电流指令值i
ord
，从而抑制换相失败的发生。在系统发生故障后，随着系统电压逐渐恢复，故障程度系数k会逐渐减小，动态非线性vdcol控制曲线往回平移，能根据系统电压水平稳定有序的调节直流电流指令值i
ord
，减小无功功率损耗，有利于系统功率恢复和传输。
[0085]
下面利用模型仿真并验证本发明提供的抑制方法在高压直流输电系统中抑制连续换相失败的有效性。仿真模型为cigre直流标准模型，如图3所示。
[0086]
针对所搭建的cigre直流标准模型，设计了两种直流控制方案以对比在交流母线发生不同程度系统故障状态下交直流系统的相应特性：
[0087]
控制方法i：采用cigre直流标准测试模型原有控制方法；
[0088]
控制方法ii：采用本发明所提供的新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方
法。
[0089]
工况1：系统正常运行，控制方法分别采用以上两种控制方法时，电力系统的部分电气量如图6所示。图6中(a)～(e)分别为逆变侧的直流电压、直流电流、vdcol电流指令值i
ord
和逆变站的关断角数值的仿真曲线，与下述图7和图8的仿真电气量相同。
[0090]
从图6可知，上述控制方法i和控制方法ii下的系统电气量曲线基本重合，可见，本发明在无故障情况下，控制效果与原控制方法基本相同，从图6(b)看出在直流电流响应速度方面表现较优。
[0091]
工况2：在逆变侧的交流母线处设置接地电感为0.2h的单相接地故障，故障开始时间为1.0s，故障持续时间为0.5s，分别采用上述两种控制方法的部分电气量如图7所示。
[0092]
该工况下的接地电感较小，属于严重的故障情况。采用控制方法i时，直流输电系统连续发生三次换相失败。采用控制方法ii，即本发明的抑制方法时只发生一次换相失败。
[0093]
该工况下采用控制方法ii，在系统故障期间，系统vdcol的启动电压的最大值为0.987p.u.,最小值为0.566p.u.，跌落差值为0.421p.u.，输出电流指令值最大值为0.998p.u.，最小值为0.758p.u.，跌落差值为0.24p.u.,vdcol输出输入波动比为
[0094]
该工况下采用郭春义等《一种抑制传统直流输电连续换相失败的虚拟电阻电流限制控制方法[j].中国电机工程学报》的虚拟电阻策略，在系统故障期间，系统vdcol的启动电压的最大值为1.071p.u.,最小值为-0.407p.u.,跌落差值为1.479p.u.,输出电流指令值的最大值为1p.u.，最小值为0.55p.u.,跌落差值为0.45p.u.，vdcol输出输入波动比为
[0095]
采用对比文件得到的vdcol输出输入波动比小于本发明的vdcol输入输出波动比，说明在相同工况下，本发明对故障反应更灵敏。且本发明的vdcol的启动电压跌落差、输出电流指令的跌落差皆小于对比文件中的vdcol的启动电压跌落差、输出电流指令的跌落差，说明本发明通过提取直流电压的一阶和二阶微分量来补偿直流电压，可以实现减少直流电压的跌落，优化vdcol启动电压，降低直流指令值的波动。
[0096]
工况3：在逆变侧的交流母线处设置接地电感为0.6h的三相接地故障，故障开始时间为1.0s，故障持续时间为0.5s，分别采用上述两种控制方法的部分电气量如图8所示。
[0097]
采用控制方法i时，直流输电系统连续发生两次换相失败。采用控制方法ii，即本发明的抑制方法时只发生一次换相失败，并且在后续过程中，系统很快得到恢复。
[0098]
该工况下采用控制方法ii，在系统故障期间，系统vdcol的启动电压的最大值为0.987p.u.,最小值为0.599p.u.，跌落差值为0.388p.u.，输出电流指令值最大值为0.998p.u.，最小值为0.773p.u.，跌落差值为0.225p.u.,vdcol输出输入波动比为
[0099]
该工况下采用郭春义等《一种抑制传统直流输电连续换相失败的虚拟电阻电流限制控制方法[j].中国电机工程学报》的虚拟电阻策略，在系统故障期间，vdcol启动电压最大值为1.029p.u.,最小值为-0.46p.u.,跌落差值为1.489p.u.,输出电流指令值的最大值
为1p.u.，最小值为0.55p.u.,跌落差值为0.45p.u.，vdcol输出输入波动比为
[0100]
说明在相同工况下，本发明对故障反应更灵敏。且本发明的vdcol的启动电压跌落差、输出电流指令的跌落差皆小于对比文件中的vdcol的启动电压跌落差、输出电流指令的跌落差，说明本发明通过提取直流电压的一阶和二阶微分量来补偿直流电压，可以实现减少直流电压的跌落，优化vdcol启动电压，降低直流指令值的波动。
[0101]
在该工况下采用控制方法ii，逆变侧上母线上的有功功率最大值为0.987p.u..，最小值为0.261p.u.，跌落差值为0.725p.u.；母线上的有功功率传输从故障发生到恢复到90％水平所用的时间为0.15s，恢复到95％水平所用的时间为0.423s。
[0102]
在该工况下采用郭春义等《一种抑制传统直流输电连续换相失败的虚拟电阻电流限制控制方法[j].中国电机工程学报》的虚拟电阻策略，逆变侧母线上的有功功率的最大值为0.966p.u.，最小值为0.177p.u.，跌落差值为0.788p.u.；母线上的有功功率传输从故障发生到恢复到90％水平所用的时间为0.373s，恢复到95％水平所用时间为0.79s。
[0103]
在故障期间，本发明功率跌落幅度比参考文献幅度小0.063p.u.，在后续过程中，系统功率恢复到90％水平所用时间，本发明比参考文献快0.223s，恢复到95％水平所用时间，本发明比参考文献快0.367s。说明本发明提供的方法在保证系统稳定的情况下更有利于系统快速恢复。
[0104]
综上，本发明能有效抑制高压直流输电系统发生连续换相失败，对系统稳定和恢复有良好效果。
[0105]
实施例二：
[0106]
如图9所示，本实施例提供了一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制系统，用于实现所述的方法，包括：
[0107]
数据采集模块，用于采集逆变侧直流电压u
di
和交流母线电压u
ac
；其中，逆变侧直流电压u
di
和交流母线电压u
ac
为标幺值。
[0108]
直流电压补偿量计算模块，用于提取逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量，并将逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量之和作为直流电压补偿量δu
di
。
[0109]
补偿后的直流电压计算模块，用于根据直流电压补偿量δu
di
计算得到补偿后的直流电压u
dc
，并将补偿后的直流电压u
dc
作为vdcol的启动电压；补偿后的直流电压u
dc
＝u
di-δu
di
。故障电压动态偏移量计算模块，用于根据交流母线电压u
ac
计算故障电压动态偏移量δuo；vdcol控制输出模块，用于根据故障电压动态偏移量δuo对vdcol进行动态非线性控制，得到vdcol输出的电流指令i
ord
；
[0110]
所述数据采集模块分别与直流电压补偿量计算模块、故障电压动态偏移量计算模块连接；
[0111]
所述直流电压补偿量计算模块与补偿后的直流电压计算模块连接；
[0112]
所述补偿后的直流电压计算模块与vdcol连接；
[0113]
所述故障电压动态偏移量计算模块与vdcol控制输出模块连接；
[0114]
所述vdcol控制输出模块与vdcol连接。
[0115]
直流电压补偿量计算模块中直流电压补偿量δu
di
的计算方式为：
[0116][0117]
其中，δt1是逆变侧直流电压u
di
的一阶微分补偿系数；δt2是逆变侧直流电压u
di
的二阶微分补偿系数；u
di
(t0)为t0时刻逆变侧直流电压的数值。
[0118]
其中逆变侧直流电压u
di
的一阶微分补偿系数δt1和逆变侧直流电压u
di
的二阶微分补偿系数δt2的确定方式如下：
[0119]
采用cigre直流标准测试模型，在逆变侧交流母线处设置不同大小的接地电感的三相接地故障，令δt2＝0，记录不同大小的接地电感下的故障发生时刻、故障持续时间、系统恢复时间，计算在不同δt1下的系统平均恢复时间，δt1的最终取值为系统平均恢复时间最短的对应取值；
[0120]
确定δt1的最终取值后，分别选取不同的δt2取值，统计系统平均恢复时间，δt2的最终取值为系统平均恢复时间最短的对应取值。
[0121]
故障电压动态偏移量计算模块中故障电压动态偏移量δuo的计算方式如下：
[0122]
δuo＝0.45+k；
ꢀꢀ
(2)
[0123][0124]
其中，k为故障程度系数，u
acn
表示为逆变侧交流母线相电压的额定值。
[0125]
vdcol控制输出模块中故障电压动态偏移量δuo与电流指令i
ord
的关系如下：
[0126][0127]
其中，r为衡量曲线斜率变化速度的固定系数。为了实现更好的自适应效果，固定系数r的取值范围为10≤r≤20。
[0128]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0129]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可结合为一个模块，一个模块可拆分为多个模块，或一些特征可以忽略等。
[0130]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
[0131]
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上
或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom,read-0nlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0132]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，采集逆变侧直流电压u
di
和交流母线电压u
ac
；步骤s2，提取逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量，并将逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量之和作为直流电压补偿量δu
di
；步骤s3，根据直流电压补偿量δu
di
计算得到补偿后的直流电压u
dc
，并将补偿后的直流电压u
dc
作为vdcol的启动电压；步骤s4，根据交流母线电压u
ac
计算故障电压动态偏移量δu
o
；步骤s5，根据故障电压动态偏移量δu
o
对vdcol进行动态非线性控制，得到vdcol输出的电流指令i
ord
。2.根据权利要求1所述的一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法，其特征在于，所述步骤s2中直流电压补偿量δu
di
的计算方式为：其中，δt1是逆变侧直流电压u
di
的一阶微分补偿系数；δt2是逆变侧直流电压u
di
的二阶微分补偿系数；u
di
(t0)为t0时刻逆变侧直流电压的数值。3.根据权利要求2所述的一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法，其特征在于，其中逆变侧直流电压u
di
的一阶微分补偿系数δt1和逆变侧直流电压u
di
的二阶微分补偿系数δt2的确定方式如下：采用cigre直流标准测试模型，在逆变侧交流母线处设置不同大小的接地电感的三相接地故障，令δt2＝0，记录不同大小的接地电感下的故障发生时刻、故障持续时间、系统恢复时间，计算在不同δt1下的系统恢复总时间，δt1的最终取值为系统恢复总时间最短的对应取值；确定δt1的最终取值后，分别选取不同的δt2取值，统计系统恢复总时间，δt2的最终取值为系统恢复总时间最短的对应取值。4.根据权利要求1所述的一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法，其特征在于，所述步骤s3中补偿后的直流电压u
dc
＝u
di-δu
di
。5.根据权利要求1所述的一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法，其特征在于，所述步骤s4中故障电压动态偏移量δu
o
的计算方式如下：δu
o
＝0.45+k；其中，k为故障程度系数，u
acn
表示为逆变侧交流母线相电压的额定值。6.根据权利要求1所述的一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法，其特征在于，所述步骤s5中故障电压动态偏移量δu
o
与电流指令i
ord
的关系如下：
其中，r为衡量曲线斜率变化速度的固定系数。7.根据权利要求6所述的一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法，其特征在于，固定系数r的取值范围为10≤r≤20。8.一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制系统，其特征在于，用于实现权利要求1至7任一所述的方法，包括：数据采集模块，用于采集逆变侧直流电压u
di
和交流母线电压u
ac
；直流电压补偿量计算模块，用于提取逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量，并将逆变侧直流电压u
di
的一阶微分量和二阶微分量之和作为直流电压补偿量δu
di
；补偿后的直流电压计算模块，用于根据直流电压补偿量δu
di
计算得到补偿后的直流电压u
dc
，并将补偿后的直流电压u
dc
作为vdcol的启动电压；故障电压动态偏移量计算模块，用于根据交流母线电压u
ac
计算故障电压动态偏移量δu
o
；vdcol控制输出模块，用于根据故障电压动态偏移量δu
o
对vdcol进行动态非线性控制，得到vdcol输出的电流指令i
ord
；所述数据采集模块分别与直流电压补偿量计算模块、故障电压动态偏移量计算模块连接；所述直流电压补偿量计算模块与补偿后的直流电压计算模块连接；所述补偿后的直流电压计算模块与vdcol连接；所述故障电压动态偏移量计算模块与vdcol控制输出模块连接；所述vdcol控制输出模块与vdcol连接。

技术总结
本发明涉及高压直流输电控制技术领域，特别涉及一种新型高压直流输电系统连续换相失败抑制方法及系统。其中方法包括步骤：采集逆变侧直流电压和交流母线电压；提取逆变侧直流电压的一阶微分量和二阶微分量，并将逆变侧直流电压的一阶微分量和二阶微分量之和作为直流电压补偿量；根据直流电压补偿量计算得到补偿后的直流电压，并将补偿后的直流电压作为VDCOL的启动电压；根据交流母线电压计算故障电压动态偏移量；根据故障电压动态偏移量对VDCOL进行动态非线性控制，得到VDCOL输出的电流指令。本发明通过提取逆变侧直流电压的一阶微分量和二阶微分量，来补偿直流电压，减少直流电压的跌落，优化VDCOL的启动电压，降低直流指令的波动。指令的波动。指令的波动。


技术研发人员：韩昆仑 李泓政 刘书豪 陈海琳 张雄锋 邹康泰
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2023.08.25
技术公布日：2023/10/20